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新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系
[ 通信界 / 劉棟梁 成學(xué)超 李曉明 山西省電力公司呂梁供電分公司 / m.sese521.com / 2009/4/1 9:20:34 ]
 
    摘  要:新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,包括系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì),為設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)和不良設(shè)備的維護(hù)提供了可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史依據(jù) 
 
 
1、 前言
    為了保證電力設(shè)備能安全、高效、可靠地運(yùn)行,目前電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備以及變電所各類智能設(shè)備日益增多;特別在變電站實(shí)行無人值守管理后,對(duì)各類現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)就顯得極為重要,尤其是對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)更為必要。
  但目前對(duì)各變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息處理仍存在分散管理的局面,對(duì)此類設(shè)備的管理尚缺乏一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái),一些智能設(shè)備的信息數(shù)據(jù)未能上傳利用,或一些設(shè)備信息傳輸模式還停留在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式,各自組成單獨(dú)的系統(tǒng),其結(jié)果是:
  (1) 各種設(shè)備系統(tǒng)都需要各自不同的專用通道,造成通道浪費(fèi),且通訊可靠性也相對(duì)較差,影響了設(shè)備信息的實(shí)時(shí)性和有效性。
  (2) 受通訊規(guī)約和其他相關(guān)條件的限制,造成傳輸?shù)男畔⒘肯鄬?duì)減少,傳輸速度較慢,很多具有串口通訊功能的設(shè)備未能接入,設(shè)備信息未能得到充分利用。
  (3) 設(shè)備的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)得不到及時(shí)的共享與利用。
  基于以上存在的問題和現(xiàn)狀,結(jié)合呂梁地區(qū)無人值守變電站的進(jìn)一步推廣,且依據(jù)“改傳統(tǒng)的定期檢測(cè)為狀態(tài)檢測(cè),做到防患于及時(shí)”的創(chuàng)新理念,開發(fā)了一種新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能將眾多智能設(shè)備方便地接入一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備,并采用先進(jìn)及可靠的通訊方式,將所采集數(shù)據(jù)信息送入開放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),借助于計(jì)算機(jī)的力量,使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息能及時(shí)得到集中分析處理,
2、分布式智能蓄電池組監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
  本“變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(EIS”主要由以下兩部分組成:
  (1)變電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀(EII:設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀安裝在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng),其主要功能是對(duì)各智能設(shè)備(如在線檢測(cè)設(shè)備、變壓器色譜分析儀、智能直流屏、蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、直流絕緣檢測(cè)、逆變電源、站用電系統(tǒng)、電能采集終端、電壓表計(jì)等)采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),通過100M以太網(wǎng)接入光纖網(wǎng)或輔以其他傳輸網(wǎng)絡(luò)(如GPRS)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的可靠傳送。
 
  (2)位于數(shù)據(jù)信息中心的遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)采集平臺(tái):數(shù)據(jù)采集平臺(tái)負(fù)責(zé)向現(xiàn)場(chǎng)采集儀發(fā)送通訊命令,接收和處理回送的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)約解釋,并將處理后的設(shè)備信息數(shù)據(jù)送入開放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、發(fā)布,等待設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息處理單元查詢,或供其它系統(tǒng)調(diào)用。
系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示:

 
3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
  目前各類設(shè)備具有眾多形式的通訊接口,因此作為系統(tǒng)重要的硬件部分——設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀,應(yīng)滿足所有主流工業(yè)通訊接口及盡可能多的通訊接口的要求;并采用模塊化的設(shè)計(jì)思想;同時(shí),選用嵌入式32位實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS作為系統(tǒng)傳輸和通訊平臺(tái),具有較強(qiáng)的可靠性和可擴(kuò)展性,支持遠(yuǎn)程升級(jí)和調(diào)試;具體說來,硬件部分有以下四個(gè)特點(diǎn):
  (1)能夠支持所有智能設(shè)備各自不同的通訊規(guī)約,具有RS232、RS485、LAN、開關(guān)量等多種數(shù)據(jù)接入方式。
  (2)采用協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),有效地降低了成本投入,節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。
  (3)針對(duì)變電站IP數(shù)量有限這一問題,采用NAT技術(shù)及DHCP Server IP地址分配技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行IP地址重新分配,充分利用了現(xiàn)有IP資源。
  (4)將信息采集儀的RS485串行通訊口駁接多種智能通訊終端設(shè)備,構(gòu)成了RS485通訊總線。在實(shí)施中,為了提高設(shè)備通訊的可靠性,注意設(shè)備之間信號(hào)的隔離和抗干擾,以及抗雷擊等大信號(hào)的沖擊。在每個(gè)設(shè)備接入總線的端口增加光電信號(hào)隔離裝置,解決不同設(shè)備通訊信號(hào)地電位不同的問題;同時(shí)對(duì)于從戶外經(jīng)過的RS485通訊線路加裝雷擊保護(hù)電路,減少大信號(hào)沖擊對(duì)通訊線路的損壞。
 
4、系統(tǒng)管理分析軟件設(shè)計(jì)
  系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理分析軟件是數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的關(guān)鍵部分,由數(shù)據(jù)接收程序及WEB發(fā)布程序組成。整個(gè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖:

 
  (1)數(shù)據(jù)接收程序:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀將采集的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)發(fā)送至信息中心服務(wù)器,數(shù)據(jù)接收程序便負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收各變電站智能設(shè)備的運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)并加以解壓,分析,并存儲(chǔ)至開放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),本軟件采用C/S結(jié)構(gòu)。
  (2)WEB發(fā)布程序:采用B/S結(jié)構(gòu),以WEB形式為各變電站的智能設(shè)備建立臺(tái)帳,并具有基本設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息的瀏覽,運(yùn)行監(jiān)測(cè)界面,報(bào)警信息界面,各裝置詳細(xì)信息顯示界面,變電站級(jí)顯示界面,集控站級(jí)顯示界面,工區(qū)級(jí)系統(tǒng)信息匯總界面等。最終結(jié)果以IE發(fā)布形式供局域網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行維護(hù)、管理人員察看和調(diào)用,同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理。
  本系統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理分析軟件具有以下四個(gè)主要特點(diǎn):
  (1)直觀的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能
  監(jiān)控對(duì)象包括直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、電壓電流監(jiān)測(cè)、蓄電池巡檢、諧波在線監(jiān)測(cè)裝置、UPS電源系統(tǒng)、蓄電池組、交流配電屏、變壓器油在線監(jiān)測(cè)裝置、壓變(流變)泄漏電流在線監(jiān)測(cè)裝置、避雷器泄漏電流在線監(jiān)測(cè)裝置、電能采集系統(tǒng)、環(huán)境溫度、濕度等眾多智能設(shè)備,為變電站實(shí)現(xiàn)無人值守奠定了良好的基礎(chǔ)。
  (2)完善的告警處理功能
  根據(jù)告警的性質(zhì)、重要級(jí)別進(jìn)行分類,系統(tǒng)自動(dòng)判別告警等級(jí),完成相應(yīng)處理工作,包括:告警窗、聲、光提示,語(yǔ)音報(bào)警、短消息報(bào)警、email報(bào)警,以上報(bào)警信息可以接入調(diào)度的短消息平臺(tái)和OA系統(tǒng),智能分析軟件快速的故障定位;提供了由于重要告警被延時(shí)確認(rèn)而觸發(fā)的自動(dòng)接管功能,保證系統(tǒng)所有重要告警都能被及時(shí)處理,并為值班人員的考評(píng)提供了客觀依據(jù)。
  (3)豐富的業(yè)務(wù)支持功能
  靈活的查詢功能和強(qiáng)大的報(bào)表功能相配合,對(duì)設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,以不同角度向管理者提供豐富的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)信息,為設(shè)備的大修、更新、改造、選型等質(zhì)量管理提供可靠的依據(jù)。通過對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的詳盡分析,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的診斷,加強(qiáng)對(duì)不良設(shè)備的維護(hù),做到防患于未然。對(duì)維護(hù)人員的日常工作提供了有效的管理、監(jiān)督手段。
(4)友好的軟件接口
軟件為本系統(tǒng)提供設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)的同時(shí),還可以方便地將采集數(shù)據(jù)加載到用戶數(shù)據(jù)庫(kù)(如上級(jí)公司PI數(shù)據(jù)庫(kù))中,供其它管理系統(tǒng)調(diào)用,實(shí)現(xiàn)資源共享。
 
5、結(jié)束語(yǔ)
  本新型變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體上具有模塊化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn),采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想,對(duì)變電站智能設(shè)備的維護(hù)方法由傳統(tǒng)的定期檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢測(cè),能及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息,防患于未然。并且在各具體實(shí)現(xiàn)模塊上采用了最新的技術(shù),具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性,擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能和范圍,提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和可靠性。
 
  變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由山西電力公司呂梁供電分公司和杭州高特電子設(shè)備有限公司合作開發(fā),目前已投入運(yùn)行。通過此系統(tǒng),直流設(shè)備維護(hù)人員就可以在監(jiān)控中心對(duì)各變電站直流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控,免去了對(duì)各個(gè)變電站的現(xiàn)場(chǎng)定檢,特別是在直流設(shè)備發(fā)生運(yùn)行異常時(shí),運(yùn)行維護(hù)人員能及時(shí)收到報(bào)警信號(hào),及時(shí)處理。總之,變電站智能設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行,減少了工作量,提高了工作效率,達(dá)到減員增效的目的。
 
參考文獻(xiàn):
  1.潘新民、王燕芳. 單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 人民郵電出版社,1992.
  2.(美)Frank VahidTony Givargis. 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航天航空大學(xué)出版社,2004
  3.吳建忠. 直流電源系統(tǒng)監(jiān)控裝置的研制. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2003,29(10).
  4.韓野,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),電源世界,2004(12):50~53.
  5.吳賢章,胡信國(guó),循環(huán)用閥控電池失效模式的研究,電池,Vol.33,No.5,Oct.,2003.
  6.劉鋒,夏春先,黃振和,基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng),國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2004(4):34~36

 

作者:劉棟梁 成學(xué)超 李曉明 山西省電力公司呂梁供電分公司 合作媒體:中國(guó)電力通信網(wǎng) 編輯:顧北

 

 

 
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