智能變電站監測系統的設計與研究

嚴思煒

摘 要：隨著社會用電負荷的不斷增加，加快智能電網發展也越來越迫切，建設智能電網，可以為用戶提供安全、可靠的電。而智能變電站作為智能電網的重要組成部門，智能變電站能否穩定運行不僅關系到智能電網的發展，同時也關系到用戶的用電安全、可靠。要想實現智能變電站的穩定運行，對變電站進行有效的監測具有重大現實意義。本文就智能變電站系統的設計做了相關研究。

關鍵詞：智能變電站；監測系統；設計

0.引言

變電站在電網中有著重大作用，變電站的穩定運行與否將直接關乎整個電力系統能否可靠、安全、穩定的運行。變電站里的設備主要有電力變壓器、高壓斷路器、高壓隔離開關、電力母線、避雷器等一次設備和合并單元、智能終端、保護測控裝置等二次設備，這些設備是否能夠正常、穩定運行直接影響到了變電站作用的發揮，因此，對變電站里的主要設備進行監測顯得尤為重要。隨著智能變電站的應用，智能變電站監測系統也逐漸建立，做好智能變電站監測系統設計，更好為變電站的安全、穩定運行提供技術保障。

1.智能變電站監測系統的意義

變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來。而變電站內有著許多一次設備和二次設備，如變壓器、高壓斷路器、避雷器、電力母線等，這些設備的運行狀態的好壞對變電站的功能發揮有著重大影響。但是就目前來看，變電站內的設備大多在室外，而且變電站常常建設在偏遠地區，長期處于惡劣的環境之中，所以變電站事故時有發生。變電站內的主要電力設備長期高壓、封閉式運行，電力設備一旦出現非正常運行狀況時，就會出現過熱現象，進而就有可能發生火災事故，造成不可估量的嚴重后果。而建立智能變電站檢測系統，可以對變電站進行實時監測、在線監測，全面了解變電站的運行情況，進而降低變電站故障的發生，保證變電站的穩定、安全運行。

2.智能變電站監測系統研究現狀

變電站的監測是變電站安全、穩定運行的保障，現階段來看，變電站內設備的監測的主要內容是溫度的監測。在變電站內，溫度過高，設備就容易出現故障，進而影響到變電站穩定運行。針對溫度問題，當前常用的監測手段有手持式紅外點溫儀、紅外熱成像儀、分布式光纖測溫技術以及無線測溫技術。這些監測技術的應用為變電站的安全運行提供了技術保障。紅外測溫技術出現的比較早，在一些舊變電站，主要通過人工巡檢的方法對變電站內的電力設備進行維護。在這些舊變電站，變電站運行人員通過手持式點溫儀或紅外線熱成像儀對變電站內電力設備易熱點進行檢測。這種人工巡檢有實時性不高、有檢測死角等弊端。紅外熱成像儀為面測量，主要對重要設備進行監測，能夠分析一些被封裝起來的部位的溫度，但是其價格比較貴，并沒有得到廣泛的使用[1]。

3.智能變電站監測系統的設計

3.1變電站檢測系統方案的確定

變電站內有著許多的一次設備和二次設備，變電站檢測系統的監測工作不僅僅包括了溫度監測，同時也包括了濕度監測、電纜溝水位監測以及其他設備的智能監測。因此，在變電站檢測系統設計中，要根據實際情況，將變電站內各個環節統一納入到智能變電站監測系統中去[2]。監測系統的終端節點要通過傳感器獲取站內電力設備的溫度、室內外的濕度、SF6是否存在泄漏等，然后通過ZigBEE無線網絡以多跳的方式將監測系統監測到的信息傳輸到ZigBee協調器節點上，再經過相應的處理，將這些信息傳送到監控中心。

3.2系統硬件設計

硬件是智能變電站監測系統的重要組成部分，如果硬件不符合智能變電站監測系統運行要求，必然影響到變電站運行安全[3]。而要想實現在線、實時監測，就必須根據變電站實際需求，選擇合理的硬件。

（1）選擇性能佳的主芯片，如TI公司的CC2430和CC2530，Ember公司的EM250、EM351以及EM357，Freescale公司的MC1319X系列和MC132XX系列[4]，這些芯片可以促進ZigBee網絡單元功能的更好發揮。

（2）協調器節點硬件設計，協調器節點的硬件包括電源電線、無線電路、復位電路、串口電路等，在設計協調器節點時，要根據變電站運行實際情況，合理選擇協調器節點，實現智能化操作和控制。

（3）路由器節點設計

與協調器節點不同，路由器并不需要串口電路，路由器節點和協調器節點主要是通過程序實現各自的功能。

3.3監測系統的軟件設計

ZigBee標準體系包括ZigBee協議棧標準、ZigBee網關標準以及ZigBee網橋標準。Z-Stack協議棧是一種半開源協議棧，其路由模塊、安全功能模塊以庫的形式封裝起來。在智能變電站監測系統中，可以借助ZigBee標準體系來構建統一系統，按照這一標注系統來運行操作。在Z-Stack協議棧下，操作系統在接收到指令后，可以對指令進行系統判斷，并將結果反饋給應用層[5]。同時，在ZigBee技術的依托下，可以對變電站內各設備的運行狀態進行實時監測，并間監測到的數據信息建立一個數據庫，方便工作人員查查詢。

4.結語

綜上所述，在當代社會發展過程中，變電站在電力系統中的作用越來越突出，而傳統的變電站設計方式已經很難滿足當代社會發展的需要。當前，以計算機科學技術為核心的智能化系統已經得到了普及，建立智能變電站監測系統，可以實現對變電站的在線、實時監測，從而保證變電站的完全、穩定運行。

參考文獻：

[1]文繼鋒，盛海華，周強，姜健寧，熊蕙，潘武略. 智能變電站繼電保護在線監測系統設計與應用[J]. 江蘇電機工程，2015，01：21-24+29.

[2]牟磊，史蕾玚，彭博，張宏偉，劉永亮. 智能變電站斷路器在線監測系統的設計[J]. 電氣時代，2015，01：107-109.

[3]魯東海，孫純軍，王曉虎. 智能變電站中在線監測系統設計[J]. 電力自動化設備，2011，01：134-137.

[4]劉娟，鞠登峰，王勇，魯麗萍，張強，鄒丹平. 變電站設備智能狀態監測系統的設計及應用[J]. 電力建設，2012，06：6-10.

[5]何方，鄭浩，張永江，韓華超，張國富，李海燕，申安安，劉麗紅. 基于物聯網技術的智能變電站在線監測系統的設計[J]. 儀表技術與傳感器，2013，12：61-63.