變電站一次設備在線監測系統建設研究

田小鷹

（南京國電南自軟件工程有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著計算機技術的不斷發展，變電站一次設備匹配完整性在線監測系統受到了更多的重視。通過建立完整的監測模式，以便優化綜合診斷評估的質量，及時開展狀態監測和故障預警，為變電站可持續發展提供保障。

1 變電站一次設備在線監測系統總體框架

結合變電站的實際應用要求，變電站一次設備在線監測系統一般利用分層分布處理模式完成相關工作，形成自上而下的站控層、間隔層、過程層框架體系，如圖1所示。

圖1 總體框架

站控層主要負責整個變電站測量工作的控制管理，能夠實現實時性數據和歷史數據的對比分析，并直接顯示分析結果。與此同時，還能開展故障記錄分析、信息遠端傳輸等工作[1]。

間隔層主要實現信號的傳輸，具體包含控制信號、故障信號、系統保護信號等，打造完整的信號傳輸通道，以便數據傳輸處理工作都能順利開展，維持良好的在線監控效果。

過程層主要由各個設備上分布的傳感器實現設備狀態信息初步采集，要對采集后的狀態信息予以變化控制、傳輸管理以及合理性應用，為整體信息監督管理工作的可控化發展提供保障。

2 變電站一次設備在線監測系統功能

在變電站一次設備在線監測系統應用環境中，要結合實際應用要求開展具體工作，建立完整的監測平臺，保證監測對象監測水平的可控管理。

（1）容性設備絕緣監測。借助對電氣一次設備末端泄漏電流的監測，通過分析計算了解設備運行狀態下等值電容變化和介質損耗等參數，以此評估設備的運行安全性[2]。

（2）設備運行狀態。利用基波法測定設備泄漏電流和阻性電流，實時性觀測設備的運行狀態，在真實反映實際運行情況的同時，指導工作人員開展對應維護。

（3）斷路器動作特性監測。利用霍爾電流互感器采集斷路器分合閘線圈、儲能電機等基礎組成部分的運動狀態波形和數據，綜合分析斷路器實際應用情況，配合綜合計算分析的方式完成動作時間、速度監測以及儲能電機工況監測等。

（4）變壓器在線監測。利用變電站一次設備在線監測系統完成油色譜在線監測、局放監測、瓦斯氣體含量監測以及接頭溫度紅外監測等，進一步明確變壓器的運行情況，從而減少安全隱患[3]。

3 變電站一次設備在線監測系統具體設計內容

3.1 應用模塊

（1）數據采集和處理模塊。針對一次設備監測內容進行匯總，建立基于地理信息系統（Geographic Information System，GIS）狀態數據的采集體系，完成局部放電等工況信息的數據集合平臺設計，并按照實時性采集信息完成故障評估、診斷。

（2）狀態異常報警模塊。依據監測的數據進行設備狀態信息的評估和判定，在主接線圖設備具體位置上設置聲音和指示燈雙重報警信號，一旦出現異常現象，就能第一時間通知相關設備管理人員開展具體處理工作，提高設備利用率。

（3）遠程維護模塊。發揮遠程維護功能的作用，利用軟件對數據處理裝置和通信裝置進行實時性管理，通過參數修改、故障診斷、遠動信息處理等方式保證遠程維護工作順利展開[4]。

（4）狀態存儲和查詢。基于運動狀態實時性顯示的功能需求，將采集的數據按照對應的類別予以存儲管理，確保管理人員能夠高效讀取生成曲線和報表。

3.2 傳感器設計

在變電站一次設備在線監測系統中要設置不同的傳感器結構，以保證能及時完成信息的匯總管理，更好地指導工作人員開展針對性故障排查[5]。以溫度傳感器、濕度傳感器、SF6微水傳感器以及局部放電傳感器為例，具體內容如表1所示。

3.3 無線通信網

為了滿足變電站一次設備在線監測系統應用中信息傳遞的需求，要整合技術內容和智能應用模式，利用ZigBee技術打造更加和諧的無線通信機制。對于協調器節點、路由器節點以及信息采集調理節點，按照對應的工序標準開展具體作業，提升無線通信效能。

（1）協調器節點。針對ZigBee技術建立對應的子網體系，在建立網絡基準后以協調器節點作為路由中心，將收到的信息和數據直接利用RS485總線和上位機進行通信連接處理，保證控制工作的合理性和規范性，也為數據整合分析提供保障[6]。

（2）路由器節點。在綁定對應信息傳遞過程的基礎上發揮路由器信息中轉的作用，有效提高信息傳遞的及時性和準確性。

（3）信息采集調理節點。在信息進入到收集網后，信息采集調理節點利用初始化傳感器進行數據的基礎采集和匯總，在成功匯總相關數據后將其借助路由器節點傳輸到協調器節點[7]。

3.4 上位機設計

為了保證變電站一次設備在線監測系統應用的規范性和科學性，要整合具體的設計內容和設計結構，確保在線監測工作都能有序開展。

（1）登錄界面。構建變電站一次設備在線監測系統，打造更加安全可靠的設備監管模式，以保證及時分析數據的運行狀態，從而開展針對性運維管理工作。在系統界面設置過程中，秉持安全性原則，利用用戶名和密碼綁定的機制要求管理人員即時登錄與即時退出[8]。

（2）監測界面。監測界面主要包括主監測界面和子監測界面。變電站一次設備接線圖一般會直接顯示在主監測界面上，便于管理人員統籌管理一次設備應用系統。管理人員點擊任意1個一次設備后會進入子監測界面，可以了解對應設備的運行數據和狀態信息。

（3）設備配置界面。設備配置界面主要包括傳感器配置和串口配置。傳感器配置就是對各個傳感器進行相應位置的設置，并了解傳感器的具體參數，包括傳感器名稱、傳感器變換顏色內容、傳感器報警的上限和下限等。串口配置是對串口執行相應操作指令，包括添加串口、刪除串口、變更操作等，并對串口的奇偶位、停止位、波動頻率以及數據位等予以合理性配置和處理[9]。

（4）故障報警界面。對于變電站一次設備在線監測系統而言，故障報警是非常關鍵的環節。一旦系統監測出一次設備運行狀態量超出其自身的極限數值，系統就會發出聲音警報，此時管理人員要結合實際情況和歷史數據開展相應的維護作業。在變電站一次設備在線監測系統中，通常采取的是燈光警報、語音警報以及狀態顯示警報。對于燈光警報，狀態異常下操作臺紅色警報燈亮起；對于語音警報，狀態異常下上位機發出特定警報聲；對于狀態顯示警報，在設備運行狀態正常情況下主監測界面各個一次設備圖標穩定，一旦異常便會不斷閃爍。

（5）輔助界面。結合實時性數據和匯總內容生成專業報表，管理人員在查詢報表的同時可以實時打印。此外，系統會將采集的數據按照對應要求繪制成歷史曲線，管理人員可以結合曲線內容排查故障原因或制定檢修計劃[10]。

4 結 論

綜上所述，變電站一次設備在線監測系統的應用具有重要的實踐意義，是維持變電站安全管理工作的根本。通過整合系統模塊和具體監測內容管理工作，最大程度地發揮系統優勢作用，促進變電站的可持續發展。