智能變電站二次設備運轉信息存儲系統

趙 宇，陸蔚琳，李宏斌，吳 逍

（云南電網有限責任公司大理供電局，云南 大理 671000）

0 引 言

由于社會經濟和科學技術的持續發展，變電站二次設備伴隨時代的改變而持續革新。為了能夠有效適應目前社會發展的根本需要，注重智能變電站二次設備運轉信息存儲系統的研究成為電業局的重要工作內容。只有不斷強化有關智能變電站二次設備運轉信息存儲系統的研究，才能有效提升電業局的工作效率與公司利益[1]。

1 智能變電站的主要特點

在智能變電站運轉時，相關部門必須使用先進的智能設備，并基于網絡信息平臺進行使用，有效落實對信息的收集、處理、傳送與檢測，以此使智能變電站中的信息與數字化達到相應的標準。同時，根據智能變電站的實際狀況對智能變電站的主要功能進行豐富和完善[2]。

2 智能變電站二次設備的主要特征

二次設備主要是對一次設備進行監督、測量、保護以及控制的一些輔助設備。二次設備和電能之間沒有直接關系。對變電站而言，確保二次設備的安全運轉，就能確保電網的穩定發展，并保障電網的安全與穩定。智能變電站二次設備通常包含遠程監控的傳送設備以及繼電自動保護設備等。

目前，智能變電站和傳統變電站相較具有較多不同，主要特征如下[3]：（1）一次設備擁有數字與智能化特征，可以完成對信號的數字式轉化和狀態監控，以此滿足一次設備的智能化需求；（2）二次設備擁有網絡特征，除直流電源外，光線以及屏蔽網絡對傳統的二次電纜進行了完全取代，一次設備和二次設備間實現信息傳輸的主要方式是利用以太網的GOOSE協議標準；（3）變電站通信網絡系統實現了統一開發，有效確保了數字化變電站設備間的相互運轉；（4）智能變電站系統擁有自動化特征，利用傳輸協議的網絡通信平臺可以完成對信息的共享，使系統管理可以達到自動化，如圖1所示。

智能變電站二次設備的主要特征主要包括：（1）充分保護測控屏中擁有保護作用的軟壓板、啟動失靈母羞軟壓板、跳閘發送軟壓板等，替代傳統具有保護作用的硬壓板；（2）智能變電站二次設備主要用于控制斷路器的開閉電路，通常是在斷路器智能端子上安裝出口硬壓板；（3）智能變電站在智能終端內設置維護壓力板和保護測控裝置[4]。

圖1 二次設備狀態檢測

3 智能變電站二次設備的應用現狀

3.1 智能變電站網絡使用方法

智能變電站的網絡布局方式通常由SV數據的訪問方式來確定。中國國家電網和南方電網兩個公司先后頒布了相關企業標準，對SV網絡的過程層進行了規范，如圖2所示。具體使用時，這兩家公司存在一定差異。對國家電網公司而言，SV通常使用點對點傳輸方法，不管是110 kV或220 kV以上電壓等級的智能站都是如此。而對220 kV電壓等變電站而言，南方公司一些地區使用了點對點采樣，而另一部分則使用網絡采樣，對110 kV電壓的變電站主要是網絡傳送[5]。

圖2 智能變電站網絡基本架構

3.2 過程層數據技術的完成、優勢與缺點

為了能夠有效處理智能變電站二次設備發生的問題，必須對關鍵數據的實現原理和傳送機制進行重點研究。SV采樣方法比較，如表1所示。

表1 SV采樣方法比較

3.3 保護控制設備存在的問題

（1）設備結構具有復雜性，存在可靠性低、CPU與插件和材料的數量較多、數據接口與連接繁雜、發熱嚴重等各種問題，造成可靠性低。

（2）通過內部總線實現的CPU與插件間的數據交互存在瓶頸，存在難以實現、交互速度與量受限等問題。

（3）故障排除時間延長、網絡性能退化延遲，造成保護與跳閘的時間不斷延長。

（4）數據同步問題對網絡的延時不明確，保護設備的采樣對外部定時系統過于依賴，假如序系統出現異常，將會造成全站的序系統出現故障，影響極大，因此應該明確數據同步不能過于依賴外部定時系統[6]。

（5）開發成本較高，基于過程層點對點的建設模式，由于光纖數量較多，因此施工成本較高。在過程層組網模式中，交換機數量多，可靠性低。

4 完善智能變電站二次設備信息存儲系統的設計

通過有關對有關變電站二次設備信息存儲模型的設計，開展了對其信息存儲系統的相應設計。在智能變電站二次設備運轉信息存儲系統中，主要包含了4個模塊，分別為協議庫、指令加載庫、數據庫與程序加載模塊，而變電站二次設備運轉信息存儲系統實際的結構模型如圖3所示。

圖3中，智能變電站二次設備背景下運轉信息存儲系統的核心模塊，開展有關二次設備運轉信息存儲系統的完善設計。為有效落實這一流程，應先分析系統的整體構架，利用無線射頻網絡RFID模塊執行設備運轉數據的收集，并利用專門的短程通信規范協定，對智能變電站二次設備運轉數據實施總線傳送和人機交互設計[7]。文章主要是基于無線網背景對智能變電站設備運轉信息存儲系統進行規范設計，且與AD模塊的轉換過程中落實對變電站信息的綜合轉化和無線網傳送，實時傳輸協議RTP來創建智能變電站二次設備信息存儲系統的PCI總線，獲得系統模塊構成圖。

圖3 結構模型圖

5 仿真實驗和最后結果

為了對完成智能變電站二次設備運轉信息存儲完善過程中的使用效果進行測試，開展了有關仿真實驗。實驗中主要應用Matlab設計，根據S3C2440_PWM控制指示實施存儲計算程序加載，設備運轉信息交叉編譯基于嵌入式Linux背景。

為了能夠有效驗證使用的方式對變電站二次設備運轉信息儲存設計中存儲成本的優勢，使用文獻參考方式對比變電站二次設備運轉信息存儲系統設計的存儲成本，將信息進出總量作為參考依據，獲得的存儲支出對比如圖4所示。

通過圖4可以看出，使用提出的方式設計變電站二次設備運行信息存儲系統的存儲消耗低，存儲系統的進出總量較高。由于迭代數量不斷增多，提出的方式能夠使信息存儲系統進出總量達到21 bit。

圖4 存儲支出對比圖

6 結 論

利用云存儲對智能變電站二次設備數據的管理和調度建立智能變電站二次設備信息存儲系統，落實對信息的分布式計算與儲存。在智能變電站二次設備中，因為數據規模很大，為了能夠有效提升智能變電站二次設備運轉信息的存儲容量，根據云儲存原理對二次設備數據存儲優化模型開展相應研究，并根據大數據信息處理方式，完成對二次設備運行信息存儲系統的規范設計。