消弧線圈接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

王振邦　趙明　盧沖　宛月　莊麗娟　趙玉富

摘 要：采用在線監(jiān)測技術(shù)，利用移動互聯(lián)網(wǎng)通信，研制出一套消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)，運維管理人員通過計算機(jī)和智能手機(jī)，實時監(jiān)控消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置現(xiàn)場運行的狀況，及時處理接地故障，避免了事故的發(fā)生，保證了供電可靠性，提高了電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測；移動互聯(lián)網(wǎng)；監(jiān)控；供電可靠性；電能質(zhì)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.195

0 引言

隨著城市配網(wǎng)快速發(fā)展和電力電纜大量應(yīng)用，配電系統(tǒng)母線電容電流快速增長，出現(xiàn)了中性點接地補(bǔ)償裝置容量配置不足、運維管理不到位等較為突出的問題，導(dǎo)致了接地電弧引發(fā)火災(zāi)、變電站母線短路、開關(guān)柜燒損等故障發(fā)生。

截至目前國內(nèi)還沒有一套成熟的方案，有效的管理電網(wǎng)中性點接地補(bǔ)償裝置日常運行，當(dāng)前，電力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的計劃檢修逐步向狀態(tài)檢修過度，這是國內(nèi)外電力發(fā)展的大趨勢，而要實現(xiàn)狀態(tài)檢修，首要問題就是要解決如何了解設(shè)備在運行中的狀況。近年來，國內(nèi)外電力科研部門、電力企業(yè)及電力相關(guān)的生產(chǎn)制造企業(yè)，為此做了大量的工作，研發(fā)了多種在線監(jiān)測裝置，已經(jīng)使很多電力設(shè)備處于運行中的在線監(jiān)測之下，為狀態(tài)檢修的實現(xiàn)打下了一定的基礎(chǔ)。

1 技術(shù)原理

消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)運用單片機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，采用ORACLE技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)服務(wù)器在線監(jiān)測軟件、智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件采用3ANY管理技術(shù)，將消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運行的數(shù)據(jù)通過GPRS無線模塊傳至聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)器，用戶通過計算機(jī)終端應(yīng)用軟件和智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件訪問服務(wù)器，可實時監(jiān)測消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運行狀況。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。硬件包括子站、服務(wù)器、運檢負(fù)責(zé)人員辦公計算機(jī)及智能手機(jī)，軟件部分包括信息傳輸模塊底層驅(qū)動程序、服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、運檢負(fù)責(zé)人員辦公計算機(jī)端應(yīng)用軟件、智能手機(jī)客戶端APP等。運維檢修人員可以通過辦公室計算機(jī)和智能手機(jī)實時查看變電站消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運行情況，對于接地故障、消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置停運及由于配網(wǎng)擴(kuò)展導(dǎo)致配置容量不足等問題，可以通過實時監(jiān)控運行情況，第一時間發(fā)現(xiàn)和解決問題，從而提高電能質(zhì)量和供電可靠性，進(jìn)而提升國網(wǎng)開封供電公司的核心業(yè)務(wù)。

總體結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖1。

2.1 子站

子站由安裝在消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置信息數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)接口擴(kuò)展單元和供電單元組成。河南電網(wǎng)的變電站運行了多個消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置廠家，不同的廠家數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谝膊槐M相同，從現(xiàn)場運行設(shè)備統(tǒng)計結(jié)果來看，總的來說分兩大類，一是RS232串行數(shù)據(jù)接口，二是485數(shù)據(jù)接口。

由于現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置接口都是與后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備連接，消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)也是從此接口傳出，經(jīng)多次現(xiàn)場調(diào)研分析后，采用擴(kuò)展此接口的方案，和對應(yīng)后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備接收到的設(shè)備運行數(shù)據(jù)一致，既能保證后臺綜合自動化系統(tǒng)或其他通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸正常，也能接入信息通信模塊。達(dá)到實時監(jiān)測現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運行的真實情況目的。

針對上述分析結(jié)果，國網(wǎng)開封供電公司和河南恩湃電力技術(shù)有限公司合作開發(fā)了RS232全雙工數(shù)據(jù)通信接口擴(kuò)展模塊，現(xiàn)已安裝在現(xiàn)場，達(dá)到了預(yù)期效果，數(shù)據(jù)通信正常。

2.2 服務(wù)器

2.2.1 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

a高性能原則。保證所選購的服務(wù)器，不僅能夠滿足運營系統(tǒng)的運行和業(yè)務(wù)處理的需要，而且能夠滿足一定時期業(yè)務(wù)量的增長。服務(wù)器處理器性能很關(guān)鍵，CPU的主頻要高，要有較大的緩存。

b可靠性原則。可靠性原則是所有選擇設(shè)備和系統(tǒng)中首要考慮的，尤其是有大量數(shù)據(jù)處理要求的、需要長期運行的系統(tǒng)上。考慮服務(wù)器系統(tǒng)的可靠性，不僅要考慮服務(wù)器單個節(jié)點的可靠性或穩(wěn)定性，服務(wù)器要具備冗余技術(shù)，同時像硬盤、網(wǎng)卡、內(nèi)存、電源此類設(shè)備要以穩(wěn)定耐用為主，性能其次。

c可擴(kuò)展性原則。保證所選購的服務(wù)器具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性原則。因為服務(wù)器是所有系統(tǒng)處理的核心，要求具有大數(shù)據(jù)吞吐速率，包括：I/O速率和網(wǎng)絡(luò)通訊速率，而且服務(wù)器需要能夠處理一定時期的業(yè)務(wù)發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)量，需要服務(wù)器能夠在相應(yīng)時間對其自身根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要進(jìn)行相應(yīng)的升級，如：CPU型號升級、內(nèi)存擴(kuò)大、硬盤擴(kuò)大、更換網(wǎng)卡、增加終端數(shù)目、掛接磁盤陣列或與其他服務(wù)器組成對集中數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問的集群系統(tǒng)等。這都需要所選購的服務(wù)器在整體上具有一個良好的可擴(kuò)充余地。

d安全性原則。服務(wù)器處理的大都是相關(guān)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，其上存放和運行著關(guān)鍵的交易和重要的數(shù)據(jù)。這些交易和數(shù)據(jù)對于擁有者來說是一筆重要的資產(chǎn)，他們的安全性就非常敏感。服務(wù)器的安全性與系統(tǒng)的整體安全性密不可分，如：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、數(shù)據(jù)加密、密碼體制等。服務(wù)器需要在其自身，包括軟硬件，都應(yīng)該從安全的角度上設(shè)計考慮，在借助于外界的安全設(shè)施保障下，更要保證本身的高安全性。因此，首先從服務(wù)器的材料上來說要具備高硬度高防護(hù)性等條件，其次服務(wù)器的冷卻系統(tǒng)和對環(huán)境的適應(yīng)能力要強(qiáng)，這樣才能夠在硬件上滿足服務(wù)器安全的要求。

e可管理性原則。服務(wù)器既是核心又是系統(tǒng)整體中的一個節(jié)點部分，就像網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要進(jìn)行管理維護(hù)一樣，也需要對服務(wù)器進(jìn)行有效的管理。這需要服務(wù)器的軟硬件對標(biāo)準(zhǔn)的管理系統(tǒng)支持，尤其是其上的操作系統(tǒng)，也包括一些重要的系統(tǒng)部件。因此，盡量選擇支持系統(tǒng)多的服務(wù)器，因為服務(wù)器兼容的系統(tǒng)越多，你就可以擁有更大選擇空間。首先數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能要求很高，所以在CPU，內(nèi)存，以及硬盤等方面都有很高的要求，其次是存儲，存儲要具備良好的穩(wěn)定性，來滿足長期運作的服務(wù)器隨時讀取寫入等操作不會出現(xiàn)錯誤。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，ORACLE數(shù)據(jù)庫為世界上百分之五十左右的數(shù)據(jù)庫使用商提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，能在所有主流平臺上運行（包括 Windows）。完全支持所有的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。采用完全開放策略。可以使客戶選擇最適合的解決方案。對開發(fā)商全力支持。并獲得最高認(rèn)證級別的ISO標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界記錄。

Oracle數(shù)據(jù)庫有如下幾個強(qiáng)大的特性：支持多用戶、大事務(wù)量的事務(wù)處理，數(shù)據(jù)安全性和完整性的有效控制，支持分布式數(shù)據(jù)處理，可移植性很強(qiáng)。

2.2.3 服務(wù)器在線監(jiān)測軟件

系統(tǒng)服務(wù)器在線監(jiān)測軟件采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式又稱B/S結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起.對C/S模式應(yīng)用的擴(kuò)展，是一種建立在WWW瀏覽器基礎(chǔ)上的開發(fā)模式。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實現(xiàn)的，用戶通過瀏覽器發(fā)送數(shù)據(jù)請求到服務(wù)器，而服務(wù)器把數(shù)據(jù)以HTML形式發(fā)回到客戶端，優(yōu)點是：運行、維護(hù)及升級方式簡單.能適應(yīng)在不同人員，不同地點，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下實現(xiàn)的共同數(shù)據(jù)訪問和操作，軟件升級只需要升級服務(wù)器端即可；通用性強(qiáng)，部署和運行成本低。

2.3 用戶終端應(yīng)用軟件

2.3.1 計算機(jī)終端應(yīng)用軟件

終端軟件用于實時查看接收到的設(shè)備運行數(shù)據(jù)，根據(jù)權(quán)限可以查看多個變電站的數(shù)據(jù)，實時掌控設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)、中性點電流、中性點電壓、電容電流、檔位、感性電流、殘流、脫諧度等數(shù)據(jù)，并可以查看歷史數(shù)據(jù)，分析設(shè)備運行情況，查看設(shè)備參數(shù)等。

2.3.2 智能手機(jī)終端應(yīng)用軟件

應(yīng)用3ANY管理技術(shù)，使得管理人員可通過個人智能手機(jī)，實時查看消弧線圈接地補(bǔ)償裝置運行狀況。為便于運維檢修人員使用，智能手機(jī)終端軟件界面同計算機(jī)終端軟件界面設(shè)計保持一致，使用簡單方便，和計算機(jī)終端配合使用，可達(dá)到隨時能掌握現(xiàn)場消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運行狀況。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施

3.1 存在的問題

在近一年的試運行期間，發(fā)現(xiàn)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)在長期運行的過程中，由于數(shù)據(jù)的不間斷通信出現(xiàn)消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，影響了數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 問題的改進(jìn)措施

針對消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)控制器死機(jī)的現(xiàn)象，通過多次的試驗，找到解決控制器死機(jī)問題的方法。

3.2.1 適當(dāng)延長數(shù)據(jù)的采集時間

現(xiàn)場試驗證明，在消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時間設(shè)置在3秒以內(nèi)，會出現(xiàn)控制器死機(jī)情況的發(fā)生，如果將數(shù)據(jù)采集時間設(shè)置為6秒以上，就可避免控制器死機(jī)情況的發(fā)生。

3.2.2 增加控制器看門狗模塊

將消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器增加看門狗模塊后，如果出現(xiàn)控制器死機(jī)現(xiàn)象，控制器會自動重啟，就可避免死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生。

通過上述兩種解決辦法，均能避免消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置控制器死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，達(dá)到消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的目的。

4 結(jié)束語

消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究，有效的避免了

接地故障等突發(fā)事件，可及時報警，為電力運維檢修人員消除故障贏得寶貴的搶修時間，確保電網(wǎng)安全、可靠的運行，提高電能質(zhì)量等提供了一套十分有效的在線監(jiān)測方案，對全面提升消弧線圈限壓接地補(bǔ)償裝置運維管理能力有十分重要的意義。

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作者簡介：王振邦（1982-），男，本科，工程師，主要從事變電檢修技術(shù)研究和管理工作。