變電站輔助設備監控集成技術與系統應用探究

樊亞龍

中海油東方石化有限責任公司

1 引言

變電站中涉及大量不同類型的輔助設備，保障各項輔助設備的安穩運行，也是保障變電站各項日常工作以及實現電網長時間安全穩定運行的根本前提。因此有必要加強對變電站輔助設備的實時監控，而將集成技術靈活運用其中，可以有效解決變電站輔助設備之間難以兼容的問題，對各設備通信接口進行統一規范，從而更好地發揮變電站輔助設備監控系統的應有效用。

2 變電站輔助設備類型及監控集成思路

變電站中因輔助設備眾多，且類型多種多樣，使得系統集成中的數據資源也呈現出明顯的多樣化特征。但也正因為各類數據資源之間存在明顯差異性，故而如何實現不同數字資源的集成統一，也成為變電站輔助設備實時監控的關鍵所在。在當前的變電站當中，其需要在線監控的輔助設備主要可以分為普通設備、公用設備、電能質量與環境安防等幾類。如普通設備包括消弧線圈與容性設備等，公用設備則主要包括蓄電池、直流和交流系統等。

為了能夠將不同類型的輔助設備數據資源進行集中整合，通過參考其他相關研究資料，本文選擇利用OGSA網絡技術，即依托分層與分級存儲應用的方式，實現各類型變電站輔助設備的數字資源分類與匯總，工作人員可根據自身實際需要靈活運用系統中的各項應用功能。實現對變電站輔助設備的運行監控，及時掌握各設備運行狀態及存在問題，進而有針對性地對其進行有效解決。

3 變電站輔助設備監控集成系統的設計

3.1 系統結構設計

在設計變電站輔助設備監控集成系統中，通過運用分層與分級存儲應用的方式，借助Web Service 將原本對應各個輔助設備的接口以及不同的數據交換格式進行集中統一，由此構成一個完整的、可以覆蓋整個變電站所有輔助設備的在線監控集成系統。該系統采用此種分布式結構，能夠持續完成輔助設備各項信息數據的采集、分析、處理等服務，防止出現輔助設備監控中斷或是不穩定等情況。而即便存在系統網絡故障或是運行異常等問題，各智能終端可以相互協調，有選擇性地由某一智能終端，自動充當系統主站，負責對各站發送的警報信息進行準確接收。

3.2 智能終端設計

作為變電站輔助設備監控集成系統的重要組成部分，智能終端設計直接影響著系統整體應用成效的發揮。而為了防止不同系統智能終端在實際運行過程中，出現彼此相互干擾的情況，本文在對其進行設計時，選擇使用面向對象的設計方法，分層設計各功能模塊，由專門的內部接口負責完成各層之間的數據交互。該系統智能終端主要由設備ADP與對外接口服務共同組合而成。通過該智能終端可以有效完成變電站輔助設備運行情況的各項信息數據的自動采集、分析處理以及存儲等操作。即便在不聯網的狀態下，智能終端將專門生成與歷史數據相對應的備份文件，并將其存儲在本地當中，由此大大提高數據傳輸速率及穩定性。

3.3 數據采集存儲

考慮到變電站輔助設備監控集成系統需要采集的信息數據量巨大，信息數據源眾多且類型多樣，因此本文在系統的數據采集設計中，選擇使用多線程任務調度框架，將若干二次設備動態接入至系統當中，從而有效拓寬變電站輔助設備信息數據采集渠道，系統將會根據具體數據采集任務需求，對數據采集順序、處理流程等有針對性地進行配置。而為了進一步提高數據的完整性及其傳輸安全性，設計由該系統智能終端負責完成數據冗余存儲工作。根據數據具體類型對其進行分類采集、壓縮與同步處理，如系統將會自動將輔助設備信息分為警報信息、狀態信息等不同類型，并以此為基礎有針對性地制定相應的采集策略，隨后對采集得到的各類信息數據進行分類匯總與存儲。

3.4 監控模塊設計

在變電站輔助設備監控集成系統中，監控服務將依照具體指令對各輔助設備的實際運行狀態進行實時、精準監控，并通過將采集得到的相關數據信息與規定標準值進行逐一比較分析，由此生成各設備警報信息。本文所設計的系統監控服務模塊主要由四個單元共同構成，分別為指令發送與接收控制單元、用于監視端口和翻譯協議的單元。在控制指令發送與接收的單元中，其重點負責完成控制發送指令排序和對翻譯協議后的結果進行準確接收，工作人員通過運用這兩個系統單元，可以隨時創建查詢與控制指令隊列，并根據具體隊列順序向協議翻譯單元，傳輸指令查詢或控制指令。同時利用接收控制單元，相關工作人員不僅能夠對信息報源地址及最終解析結果進行有效明確，確定歸屬于設備即時狀態值范疇的具體信息包類型等，當判斷信息包類型確實為設備即時狀態值或是警報信息后，需要對解析結果進行重新組織，同時緩存處理在數據應用服務中被寫入的各項系統數據。

具體來說，該單元首先需要圍繞相應查詢指令，而后將其快速反饋至查詢目標地址當中，對接收的數據包進行解析。在將最終的解析結果傳輸至接收控制單元后，由該單元對數據發動包的時效性進行準確判斷，一旦判斷數據發送包存在超時情況，系統將立即自動生成異常報告并直接將其反饋給接收控制單元。最后，在該變電站輔助設備監控集成系統的監控單元，主要負責接收端口，篩選其接收的各個數據包，將其中指定目的端口的數據包，發送至翻譯單元即可。

3.5 系統集成接入

在變電站當中，因電能質量數據格式存在一定的特殊性，基于此本文系統集成接入的電能質量數據接入設計中，選擇采用獨立性較強的C∕S 結構設計該類數據采集子系統。采集程序負責對一次調用數據量進行實時控制，而采集得到的數據將統一按照隊列形式被存儲在本地中，等待后續解析入庫。數據在實際解析入庫過程中，將結合入庫數據實際情況，由各表超標觸發器完成各個超標數據的自動過濾，并存儲至數據超標表。立足數據庫任務具體形式，系統將定期調用統計分析功能，并將最終得到的統計結果直接存儲至數據統計表當中。數據庫在對其進行定期調用下，可以統計分析出各項監測數據的均值、最值等，從而全面了解變電站輔助設備的實際運行情況。

4 變電站輔助設備監控集成系統的應用

4.1 應用系統概況

本文以某變電站當前正在投入使用的輔助設備監控集成系統為例，該系統中最為主要的兩大組成部分，分別為輔助監控系統與智能終端，各項信息數據均可以在平臺間實現高效共享傳輸。且各平臺均具有較高的獨立性，在消息總線的作用下，即便平臺不同，數據信息也能夠實現同步共享。平臺被依次分成表示層、服務層和數據層，各自負責顯示監控畫面、分析處理采集得到的數據與業務邏輯以及將采集獲得數據存儲至數據庫當中。該變電站輔助設備監控集成系統的客戶端采用兼容性高、應用范圍較廣的Windows操作環境和最新版本的IE瀏覽器。在畫面層中則使用UI MVC模型搭配其他相配套的專業插件，數據庫層中則直接使用MySQL數據庫，并采用ibatis+jdbc o-r映射框架實現數據庫層與服務層間的數據交互。

4.2 系統應用功能

該系統在分模塊設計和集成設計理念下，劃分出眾多不同的應用服務模塊，而所有應用服務模塊被統一集成在同一個輔助設備監控系統中。如系統提供的任務及其執行管理功能，主要負責提供任務定制功能，根據實際需要科學編排任務并準確進行任務發送與任務結果的獲取與存儲。自動執行具體任務指令，并對整個任務執行過程進行實時控制，立足實際情況隨時進行補采、重采控制。系統中的日志與權限等管理功能，支持相關工作人員結合自身需要隨時對工作日志、管理權限等進行新增、刪改、同步導入操作。系統中智能終端設備則專門負責完成各輔助設備間的高效通信傳輸，及時將設備通信格式報文轉換成服務間接口格式。如智能終端在完成裝置報文的準確接收后，將會立即對接收的裝置報文進行解析、過濾等一系列處理，再將處理后的報文傳輸至對應數據庫進行存儲，此時系統數據庫可根據實際情況對上報服務進行靈活調取使用。

系統在實際存儲數據時，主要根據實時表和歷史表等進行存儲，各站點在依次完成對應采集數據的存儲之后，會將輔助設備的狀態和警報信息數據，在監控集成系統中進行及時匯總整理，隨后再直接同步至信息數據分析處理等其他子系統中。工作人員可以根據自身需要隨時查看、調用系統采集得到的各類變電站輔助設備信息數據，而由于各變電站智能終端，與輔助監控系統各自保持良好的獨立性，故而即便其中一端出現故障或運行異常問題，其他節點也能夠正常使用。

而該系統中的狀態管理與警報管理，則通過依托變電站各智能終端與在線監測系統，對各項輔助設備信息數據進行采集、匯總和分析整理，由此生成相應的設備狀態信息。工作人員可根據需要隨時對其進行查閱和調用，與此同時系統也將通過根據獲得的設備狀態信息與正常設備運行信息的對比結果，決定是否生成設備的警報信息。另外，由于系統中各服務間保持良好的獨立性，在分層部署下可以各自依照自身實際需要完成子系統的更新與運維，避免對其他功能正常應用造成不必要的干擾影響。在注冊服務中，則主要運用服務管理功能，即直接調用相應流程完成服務業務邏輯的精準、實時配置，由此形成多樣化的系統應用。

4.3 系統應用成效

結合該變電站運用輔助設備監控集成系統的整體運行情況，可知系統當中的智能終端、在線監測系統等之間能夠實現默契配合，在引入集成化技術統一規范接口與數據格式下，應用層、數據層等之間的數據交互傳輸變得更加高效、便捷，徹底解決以往不同層、不同系統之間難以相互兼容，數據傳輸效率低下的問題。

而在發揮主站功能的同時，該智能終端還可以同步完成正常的變電站輔助設備監控工作。系統能夠實時采集各項關于輔助設備的信息數據，并借助專業的軟件與數據應用服務功能模塊，對采集得到的各項信息數據進行分類匯總和精準分析處理，由此幫助工作人員全面了解變電站輔助設備運行情況，及時發現其中存在的安全隱患與故障問題，以便可以第一時間對其進行有效處理。即監控系統平臺可根據工作人員的實際需求，直接調用視頻監控系統當中的相應控件，實現對所有可查詢的變電站與用戶認證信息的交互傳輸，進而使得工作人員能夠結合工作需要對所在變電站視頻監控畫面進行實時查看。當視頻監控系統中的控件自動更新升級時，整個平臺視頻監控功能也將隨之更新升級，無須其他工作人員額外對平臺進行調整操作。

5 結束語

通過本文的分析研究可知，變電站輔助設備監控集成技術，能夠將原本系統分散的功能模塊進行集中整合，運用集成運行的方式，快速、精準地完成變電站輔助設備各項運行參數的采集存儲、分析處理，進而幫助工作人員準確掌握輔助設備運行狀態，及時發現設備問題并對其進行有效處理。因此在實際進行系統設計中，設計人員需要充分結合變電站實際情況與具體設計需求，在嚴格參照相關設計規定下，合理選擇系統架構，并靈活運用各種專業配置工具，不斷優化變電站輔助設備監控集成系統，使系統應有效用得以在變電站中得到最大限度地發揮。