電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)探析

羅麗娟

摘 要：電力設(shè)備在各行各業(yè)均有廣泛應(yīng)用，并且扮演著重要的角色，一旦電力設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題，很有可能對(duì)人們的日常生活和企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不利影響。因此，做好電力設(shè)備的日常檢修和故障診斷就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的故障診斷大多以人工經(jīng)驗(yàn)判斷為主，診斷效率較低，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障自動(dòng)巡檢，一方面減輕了工作人員的壓力，另一方面也提高了故障診斷效率，保證了電力設(shè)備的平穩(wěn)和安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備 遠(yuǎn)程監(jiān)控 故障診斷 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（c）-0059-02

設(shè)備老化、人為破壞、極端天氣等，都是導(dǎo)致電力設(shè)備出現(xiàn)故障的常見(jiàn)因素。電力設(shè)備故障不僅會(huì)給電力企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重情況下還會(huì)危及人們的生命安全，因此必須要做好嚴(yán)格的監(jiān)管，實(shí)施必要的故障診斷，保障電力設(shè)備的運(yùn)行安全。文章首先概述了電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)（RMFDS）的設(shè)計(jì)思路和硬件組成，隨后分別從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、故障診斷、應(yīng)用程序三方面對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。

1 電力設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

在電力設(shè)備內(nèi)部安裝傳感器或是在工作現(xiàn)場(chǎng)安裝監(jiān)控器，收集電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，隨后將這些數(shù)據(jù)輸入到專門的計(jì)算機(jī)操作軟件上進(jìn)行分析和加工，將加工后的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行比對(duì)，從而檢測(cè)出電力設(shè)備存在的潛在故障或安全隱患。檢測(cè)到故障信息后，計(jì)算機(jī)發(fā)出警告信息，管理人員可以快速鎖定電力設(shè)備的故障問(wèn)題，及時(shí)制定相應(yīng)的問(wèn)題解決措施。RMFDS的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于，它能夠在短時(shí)間內(nèi)完成信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、指令反饋等多項(xiàng)操作，提高了遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和靈活性，解決了傳統(tǒng)電力設(shè)備監(jiān)控中需要耗費(fèi)大量人力和物力的弊端。除此之外，運(yùn)用大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，還能夠?qū)㈦娏υO(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息作為原始依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行深層次的分析和利用，最大程度上發(fā)揮數(shù)據(jù)的利用價(jià)值。

2 RMFDS的硬件組成及功能

遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊的硬件主要有攝像機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、報(bào)警解碼器、計(jì)算機(jī)、云臺(tái)等。其中攝像機(jī)安裝在電力設(shè)備工作和運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)，全天候的檢測(cè)電力設(shè)備的工作狀況；攝像機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連，攝像機(jī)采集到的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換后，以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到視頻采集終端，然后經(jīng)過(guò)一系列的運(yùn)算和操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻信息的分解。如果監(jiān)測(cè)到電力設(shè)備的運(yùn)行信息異常，則報(bào)警解碼器聯(lián)動(dòng)報(bào)警輸出設(shè)備，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。早期的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，各個(gè)硬件之間采用有線連接，這種連接方式雖然能夠保證系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，但是穩(wěn)定性較差，現(xiàn)階段遠(yuǎn)程監(jiān)控大多采用集成模塊，不僅壓縮了設(shè)備體積，而且極大地提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保障了遠(yuǎn)程監(jiān)控的穩(wěn)定性。

RMFDS所實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：一是數(shù)據(jù)的采集和處理功能，例如電力設(shè)備的運(yùn)行狀況、生產(chǎn)情況等，這是遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)資料；二是管理功能，系統(tǒng)可以將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行詳細(xì)分析、故障診斷和險(xiǎn)情預(yù)測(cè)，從而制定出相應(yīng)的故障應(yīng)急處理預(yù)案；三是控制功能，管理人員可以將控制指令及時(shí)發(fā)送到電力設(shè)備的各個(gè)控制端，實(shí)現(xiàn)信息的反饋。

3 電力設(shè)備中RMFDS的軟件組成

除了有硬件設(shè)備作為支撐外，要想系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷功能的實(shí)現(xiàn)，還必須建立一個(gè)兼容性好、功能豐富、界面友好的軟件系統(tǒng)。根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)功能的不同，RMFDS的軟件部分可分成三大模塊，分別是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、故障診斷和應(yīng)用程序。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的基礎(chǔ)是PC端能夠與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在PLC方面，只需要根據(jù)系統(tǒng)功能的需要錄入程序即可，因此重點(diǎn)要研究PC端的通信機(jī)制，以確保現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控能夠取得應(yīng)用的效果。要合理選擇PC端與PLC的連接形式，既要保證兩者之間系統(tǒng)兼容，又要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。目前來(lái)說(shuō)，主流的PC-PLC連接方式主要有兩種：第一種是將PC端和PLC的網(wǎng)絡(luò)串口進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)連接，直接完成信息傳輸和指令控制，這種連接方式的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便，不會(huì)出現(xiàn)亂碼，保證了通信質(zhì)量；第二種是將PC端看作是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換站點(diǎn)，利用無(wú)線通信設(shè)備、交換機(jī)等，實(shí)現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)傳輸。這種連接方式不需要在PC端和PLC之間布線，而且信息傳輸速率快。在具體選擇連接方式時(shí)，需要結(jié)合電力設(shè)備監(jiān)控和診斷的實(shí)際需要，綜合分析兩種連接方式的利弊，確保電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷的實(shí)現(xiàn)。

3.2 遠(yuǎn)程故障診斷

傳統(tǒng)的監(jiān)控模式和故障診斷系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足電力系統(tǒng)高科技發(fā)展要求，鑒于電力設(shè)備技術(shù)水平的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可充分應(yīng)用遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，不僅能夠幫助新建大型關(guān)鍵電力設(shè)備更加完善，還可以時(shí)刻密切跟蹤電力設(shè)備的運(yùn)行情況，降低其故障率。目前我國(guó)常用的遠(yuǎn)程故障診斷是專家會(huì)診網(wǎng)絡(luò)群建。這個(gè)軟件能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和分析，并根據(jù)分析的實(shí)際情況對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況提出優(yōu)化建議。當(dāng)電力設(shè)備的技術(shù)不斷提高的時(shí)候，只需要完善和更新專家知識(shí)庫(kù)的內(nèi)容即可，減少了大量的人力資源和時(shí)間花費(fèi)。

3.3 Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)電力設(shè)備的運(yùn)行情況設(shè)計(jì)專門的Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器軟件，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸提供可靠、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，令PLC的底層控制系統(tǒng)安全性得到有效的保障，提高診斷系統(tǒng)的安全性和準(zhǔn)確性。一般的Web服務(wù)器與應(yīng)用程序服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)主要包括Web服務(wù)器的軟件和應(yīng)用程序服務(wù)器的設(shè)計(jì)，前者主要適用于B/S結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)，而后者大多適用于基于IIS的ASP動(dòng)態(tài)網(wǎng)站。當(dāng)設(shè)計(jì)工作完成后，可以提高電力設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的靈活性，進(jìn)行采集和緩存數(shù)據(jù)工作的時(shí)候，使其能夠變得更加方便和簡(jiǎn)單，令瀏覽器界面的美觀性也能夠達(dá)到要求。此外，在客戶機(jī)和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的專用區(qū)域中設(shè)置數(shù)據(jù)交互，能夠令查詢標(biāo)準(zhǔn)和查詢結(jié)果更容易被使用者理解。

4 RMFDS的技術(shù)問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)

電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷是依托于計(jì)算機(jī)和電子信息工程發(fā)展而來(lái)的一門新技術(shù)，它一方面能夠借助于程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，減輕了人力管理負(fù)擔(dān)；另一方面也能夠及時(shí)查找和消除故障隱患，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。但是從目前來(lái)看，RMFDS仍然存在一些技術(shù)上的不足，例如網(wǎng)絡(luò)通信大多采用FTP技術(shù)，無(wú)論是在數(shù)據(jù)傳輸速率還是傳輸穩(wěn)定性上，都有待進(jìn)一步提高；網(wǎng)絡(luò)通信中多種結(jié)構(gòu)并存，各種信息交互傳遞，容易造成信息流紊亂，影響控制指令的及時(shí)傳達(dá)等。

5 結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)自應(yīng)用以來(lái)，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐步得到了各行各業(yè)的認(rèn)可，應(yīng)用范圍也呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)。從最初的模擬視頻監(jiān)控到“PC+多媒體”視頻監(jiān)控，再到當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，RMFDS以更加快速、更加精確的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷功能，為實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的穩(wěn)定和安全運(yùn)行提供了必要的保障。而隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的優(yōu)化、故障診斷系統(tǒng)的升級(jí)，RMFDS的應(yīng)用水平也會(huì)不斷提升，為推動(dòng)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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