變電站二次設備在線監測系統的設計與實現

李劍

【摘要】? ? 隨著智能電網建設的不斷深入，電網運行的安全性和可靠性得到顯著提升。借助網絡通信技術以及在線監測技術，可以對電網設備運行狀態進行實時監測，通過智能分析掌握設備運行狀態信息，并對異常數據進行分析及時進行故障預警。鑒于此，本文對變電站二次設備在線監測系統的設計與實現進行詳細分析。

【關鍵詞】? ? 變電站? ? 二次設備? ? 監測? ? 系統

引言：

變電站主要負責對電能進行交換和分配，是電網系統的核心環節，隨著經濟的快速發展，我國電網規模不斷擴大，為了能將電能均勻穩定的分配到各個地方，變電站的作用就顯得尤為重要。變電站中主要電力設施，包括：配電裝置、變壓器、自動保護裝置、補償裝置和通信設施，通過設備之間的共同作用，實現對電流和電壓的集中交換和分配。因此，變電站的運行狀況對電能輸送的質量有著非常重要的影響。為了確保變電站安全、穩定的運行，引入二次設備對變壓器、斷路器等負責電能輸送和分配的高壓電氣設備進行監測和控制。二次設備的有效調節為變電站的平穩運行提供大力支持。在智能化技術高度普及的今天，電網建設也全面進入智能化時代，其中變電站的智能化演進成為重要環節。

通過現進的數字化、智能化設備全方位打造智能化的管理平臺，借助網絡實現對變電站設備的信息采集和管理，傳統依靠人工檢修的方式不僅對安檢人員的技能水平要求較高，而且耗費精力較大。因此，需采用智能化管理技術，對變電站二次設備進行在線診斷和預警，提升二次設備的防護效率。

一、系統作用及影響評價

電網建設已經全面進入智能化時代，智能變電站可以有效確保電力系統安全、平穩的運行。智能變電站通過數字化、通信平臺網絡化、確保電力系統安全可靠的運行，高度可靠性是變電站運行的基本要求。伴隨著網絡通信技術、電子傳感器技術、在智能變電站中普及運用，智能變電站二次設備，通過建立監測系統，對二次設備的電流、電壓保護單元進行監控，掌握設備運行的狀態，對異常情況進行有針對性的部署。通過計算機實現電網自動化調度、控制，信息共享，主要由數據采集單元、數據處理單元、二次設備在線監測單元構成，實現智能變電站在線故障診斷和預警功能。智能變電站包括合并單元、保護裝置、智能終端、過程層交換機、保護系統，為智能變電站二次設備運行提供幫助。

變電站二次設備能接收裝置保護動作、告警信息、監測信息，在線分析，在數據采集過程中主要針對二次設備的開關變位信息、保護配置信息、故障記錄信息內存使用、網絡連接以及運行狀態信息等。變電站二次設備在線監測系統通過過程層和間隔層采集二次設備各項參數和實時數據信息，然后將數據傳遞至數據庫中，系統結合數據庫建立模型，通過智能分析算法確定二次設備的故障點以及故障類型并進行有效的狀態預警

二、變電站二次設備在線監測系統設計

變電站二次設備在線監測系統的核心功能是故障診斷和預警，通過智能化傳感器和監測設備，可以實現二次設備狀態信息的實時采集，通過可視化管理對設備故障進行準確定位和預警，數據庫功能可以實現海量實時數據的高效存儲，通過數據分析建立設備的健康檔案，模擬設備運行的工況，綜合分析二次設備運行的異常情況.變電站二次設備在線監測系統通過采集設備運行的狀態信息，利用專家診斷系統實現對二次設備的在線診斷和監測。變電站二次設備在線監測系統結構如下圖1所示。

2.1系統設計

變電站二次設備在線監測系統主要是負責對二次設備運行狀況進行在線故障診斷和預警，對設備電流、電壓狀況以及保護開關動作進行在線監控，準確掌握二次設備的工況條件，并且通過軟件分析模擬設備運行過程中發生的故障，通過有效預判切斷故障發生的途徑，最大限度地提升設備故障造成的停電事故。

變電站二次設備在線監測系統，利用智能化平臺對電網二次設備進行調度和控制，系統設計滿足自動化、集成化、共享化和可視化要求。使用統一的IEC61850通訊協議，在電網系統中所有設備都配備IEC 61850通信接口，便于進行數據的傳輸和遠程控制功能。智能電子設備（Intelligent Electronic Device，IED）中包含一個或者多個服務器，每個服務器本身又包含一個或者多個能進行邏輯運算的邏輯設備（Logical Device，LD）。在IEC61850通訊協議下，這些電子設備都可以進行數據的接受和傳送。變電站二次設備在線監測系統在信息采集過程中將設備運行狀態信息實時反饋給維護人員，掌握最新的狀態信息，為二次設備的日常運營和維護提供決策幫助。

2.2可視化設計

變電站二次設備在線監測系統采用數據建模的方式，使用可視化軟件將設備模型及設備之間的虛擬段子連線，映射到可視化軟件界面，用戶可以通過直觀圖形查看設備狀態信息。

利用統一的IEC61850通信協議建立模型，然后借助可視化軟件將設備模型中的關聯機制映射到可視化界面。可視化技術的關鍵是通過JAXB與VTD-XML技術從SCD中將與信息流有關的邏輯設備、邏輯節點、數據對象、數據屬性參數進行對應的映射。

作為智能站配件文件管控系統的擴展和具體應用系統。變電站二次設備在線監測系統以高可視化方式清晰展現二次系統的連接狀態，可視化圖像可以顯示二次設備交流回路、跳閘回路、合閘回路、聯閉鎖回路的實時工況，管理員可以查看設備的狀態信息和功能描述，將設備運行的狀態信息以更加直觀的圖形進行展示，方便工作人員查找設備異常狀況，及時采取有效的行動計劃，通過有效的預判降低故障發生的概率，不僅可以提升設備的使用壽命，而且還可以最大程度的降低故障造成的損失，有效提升國家電網供電的可靠性和安全性。

2.3系統通訊設計

變電站二次設備在線監測系統使用基于IEC61850標準的通信接口，包括通信網絡鏈路狀態，物理鏈路信息，通信端口，現場監測的數據信息通過通信網絡傳輸至主站。現場檢測的數據信息與主站端充分利用站控層網絡輕松實現信息互通，二次設備外部的數據可以通過網絡保溫監視和分析的方式獲取。在客戶端的邏輯訪問節點中利用客戶端的地址屬性與包含在別的IED中的服務器建立關聯。

變電站二次設備在線監測系統通過建立邏輯連接模型，尋找合適的子網和訪問點命名，以及訪問點和（一個或多個）物理訪問點的關系可以建立物理結構的相互關聯。通信系統的物理結構描述和維護不在SCL核心范圍內。訪問點間直接（鏈路層）通信的連接節點。在網橋層可包含路由器，但不在網絡層。所有連接到同一子網上的訪問點，可以與在同一子網上的其他訪問點共用同一協議相互通信。用于此處的子網是邏輯概念。帶不同高層網絡通信協議的一些邏輯子網可用在同一物理總線上，使得在同一物理層上可以混合使用高層網絡通信協議。

現階段，國家電網的智能化建設已經進入發展成熟階段，對于電網的智能化普及將是未來國家電網發展的主要方向。在智能化技術的幫助下，電網運行的安全性和可靠性將會大幅度提升，通過網絡信息平臺對電網設備的運行狀態進行實時監測，建立設備運行的檔案信息，對異常情況進行有效預判，不僅可以及時發現安全隱患，將故障造成的影響降到最低，而且還可以提升電網企業的用戶體驗，創造更大的經濟效益。

近年來，智能電網發展速度越來越快，給變電站二次設備在線監測系統提供了廣闊的發展空間，通過現代化的技術手段為電網的安全運行提供有效支持。

三、結束語

綜上所述，由于電網規模不斷擴大傳統常規性設備監測方法顯然已經滿足不了電網安全運行的需要，會造成很大的經濟損失和社會影響，再加上一些電力設備的故障不易于觀察。

在智能電網發展的過程中，二次設備在線監測系統起到了非常重要的作用，其主要功能是確保電力設備進行的實時監控和電力網絡數據的安全傳輸。尤其是在互聯網時代，數據信息的傳輸、接收、共享主要依靠網絡虛擬平臺，隨著電力系統自動化程度越來越高，電網工作對計算機依賴程度越來越大，這就使得電力系統的安全防護問題成為電力工作者關注的焦點問題。

智能化、標準化是變電站未來發展的主要趨勢，以變電站二次設備在線監測系統為主的智能化管理系統可以將設備保護、故障檢測、預警進行有效集成，最大限度地提升電網運行的安全性。

參? 考? 文? 獻

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