變電站輔助設備智能監控系統的研究

杜明亮

（國網鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000）

0 引 言

智能電網的發展對供電安全性和可靠性的要求越來越高。變電站在電力系統中主要負責電壓的轉換和電能的分配，變電站的安全直接關系到整個電力系統的運行安全性。變電站輔助設備智能監控系統的設計研究，解決了傳統變電站輔助設備之間的運行孤島問題，并通過在線監控的方式對變電站輔助設備進行智能遠程控制。本文對變電站輔助設備智能監控系統的研究，滿足了現代智能變電站應用和發展的需要。

1 變電站輔助設備智能監控系統需求分析

變電站輔助設備智能監控系統的子系統組成如圖1所示。

變電站輔助設備智能監控系統中，照明子系統是變電站中常用的輔助設備，主要負責區域照明。傳統照明子系統采用機械開關和空氣斷路等方式進行控制，智能監控系統的設計主要是通過遠程在線方式對照明子系統進行控制和管理，解決了照明子系統的運行孤島問題，在夜間或者發生事故時可自動啟動照明功能，并可通過遠程監控功能查看現場具體情況。照明子系統的遠程控制功能可減少資源的浪費，為變電站的維護和巡視等操作提供技術保障。變電站門禁子系統的設計可提高門禁系統的安全性和可靠性，并可準確記錄進出人員的信息[1]。門禁子系統可采用遠程通信的方式對電磁鎖進行遠程控制，并建立門禁和監控管理主機之間的連接，以實現維護管理人員對門禁設備的遠程管理。環境監測子系統可統一監管變電站內復雜的設備環境。環境監測子系統可有效監管變電站內的溫度和濕度等情況，防止因溫度過高而造成的設備問題，并能針對溫度異常的情況采用有效措施進行防范和解決。環境監測子系統可通過物聯網技術控制溫度和濕度的采集節點，以全方位監測和管理變電站的環境，保證變電站設備的安全穩定運行[2]。

圖1 變電站輔助設備智能監控系統

2 變電站輔助設備智能監控系統的總體設計研究

2.1 變電站輔助設備智能監控系統硬件結構設計

本系統的設計采用物理網絡拓撲結構。網絡拓撲結構的設計可通過無線網絡對變電站運行狀態和環境等數據進行實時采集，并通過控制主機發出的指令對照明設備、門禁設備及環境參數進行控制[3]。智能照明系統硬件結構設計把無線通信模塊加入到照明控制開關內，通過無線功能接收發出的控制命令，并上傳照明設備的狀態參數，微處理器通過I/O接口發出控制命令實現照明控制。照明設備硬件結構由無線接收模塊、CC2230微處理器模塊芯片、LED電路及蜂鳴器等組成。智能門禁中的電磁鎖硬件結構設計包括對主控制模塊、CC2230芯片模塊及無線接發模塊等的結構設計。無線模塊接收到開門控制命令，同時微處理器SPI接口會觸發中斷命令，實現電路的驅動繼電器操作，對電磁鎖進行控制，進而打開電磁鎖。本地監控主機實現對門禁信息的存儲，并把門禁信息發送到遠程主機。環境監測模塊硬件設計，主要是針對采用ZigBee技術的裝置進行設計，采用RF射頻的通信方式；針對網絡容量較小不能同時監測多個節點的溫濕度數據信息的情況，可采用CC2230芯片模塊實現對溫濕度數據信息的周期采樣；通過單線數據串口把數據信息傳輸到C2300芯片模塊，并對數據信息進行調制，然后通過無線通信方式傳輸到智能控制模塊，實現對環境參數的監測和控制[4]。

2.2 變電站輔助設備智能監控系統功能設計

變電站輔助設備智能監控系統的設計，需采用自動化技術和智能化技術來提高系統的整體運行安全性和可靠性，通過遠程監控功能來實現變電站監控系統采集信息的準確性和完整性。變電站輔助設備智能監控系統實現對變電站照明子系統、門禁子系統及環境監控子系統的數據采集和管理，并實現對整個變電站運行狀態的在線監測和管理。監控系統中，通過物聯網技術實現變電站物理設備在空間地理位置不同的情況下的分布在線控制。變電站輔助設備智能監控系統功能分層結構如圖2所示。

由圖2可知，感知層是整個系統的最底層，是智能監控系統功能實現的基礎。通過照明子系統、門禁子系統及環境監測子系統采集相應數據信息，然后通過物聯網技術的傳感器實時上傳相關數據，并執行相應指令操作。網絡層主要是實現遠程通信控制，實現感知層和本地監控系統之間的信息交換，向感知層的設備下發控制命令，并通過串口把收集的數據上傳到本地監控主機。變電站環境比較特殊，所以要選擇科學合理的無線通信方式，以保證通信鏈路的安全性和可靠性。監控系統中的遠程控制主機采用C/S的架構實現多對多的遠程控制功能。應用層主要是為用戶提供接口，并完成監測和管理功能；可記錄系統采集的數據，完成操作人員發出的指令，并控制感知層設備，進而提高整個變電站的智能化水平和自動化水平。應用層通過鏈路數據庫實現數據存儲，同時實現人員權限的管理等功能。變電站輔助設備智能監控系統的設計實現了對整個變電站運行環境的監測和管理，提高了智能變電站的智能化水平和信息化水平[5]。

圖2 變電站輔助設備智能監控系統功能分層結構圖

3 結 論

智能變電站的安全性和可靠性是保證整個智能電網穩定運行的關鍵。本文研究和設計了變電站輔助設備智能監控系統，提高了智能變電站的智能化水平和自動化水平，保證了電力系統的安全穩定運行。