智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳 強(qiáng)

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司鄂州供電公司，湖北 鄂州 436000）

0 引 言

智能變電站設(shè)備是國(guó)際原料能源使用網(wǎng)絡(luò)和智能電網(wǎng)中至關(guān)重要的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以保證智能電站內(nèi)長(zhǎng)久設(shè)備的未來(lái)安全以便可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)，從定期維修轉(zhuǎn)變?yōu)殡S時(shí)維修[1]，是智能變電站順應(yīng)未來(lái)智能發(fā)展的必然潮流。對(duì)智能變電站內(nèi)的基本變壓機(jī)、斷電器和LIS等基本電氣設(shè)備進(jìn)行在線檢測(cè)，根據(jù)C61950一系列的維修標(biāo)準(zhǔn)，特別是建立在線檢測(cè)的信息模擬信號(hào)，設(shè)計(jì)成完整的在線檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)具的結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)隨時(shí)維修的基礎(chǔ)和前提[2]，也是智能變電站實(shí)行數(shù)字化管理、信息化執(zhí)行和智能化推動(dòng)的需要和保證?？紤]到即時(shí)設(shè)備的在線檢測(cè)發(fā)展、數(shù)據(jù)檢測(cè)的統(tǒng)一運(yùn)轉(zhuǎn)和快速處理的發(fā)展需要，并依據(jù)C61950系列標(biāo)準(zhǔn)的分端結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型[3]，設(shè)計(jì)一組基于智能變電站設(shè)備主要即時(shí)機(jī)械的分端設(shè)置式在線檢測(cè)系統(tǒng)，見(jiàn)表1。

表1 變電器設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在線檢測(cè)系統(tǒng)的在線檢驗(yàn)裝備利用嚴(yán)格的組合式實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)并掛格運(yùn)轉(zhuǎn)成功，穩(wěn)固性和依靠性得到了檢驗(yàn)。本系統(tǒng)具備信息采集、平面數(shù)據(jù)表達(dá)和后臺(tái)統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理等功能，可以滿足在線檢測(cè)信息數(shù)據(jù)的即時(shí)采合、不同設(shè)備之間的相互通信等要求，并為后面發(fā)展期間的故障檢驗(yàn)和快速診斷數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、檢修環(huán)境、輔助決策等智能變電站有關(guān)具備的高級(jí)需要做好具體的準(zhǔn)備工作。為保證智能化變電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)提出了我國(guó)政府在智能變電站即時(shí)應(yīng)激設(shè)備的檢修目標(biāo)和內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的快速創(chuàng)新，基于計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的變電裝置屬于成熟性的在線檢測(cè)技術(shù)，成為未來(lái)智能化發(fā)展電網(wǎng)的潮流趨勢(shì)。對(duì)智能化變電站的升級(jí)改善，特別是對(duì)舊電站的改善，有線電力傳感器的網(wǎng)絡(luò)終端具有不要求線頭、便于操作和易于發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，成為檢測(cè)系統(tǒng)的重要手段。

1 智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 電源表設(shè)計(jì)

在線檢測(cè)設(shè)備外面的傳輸是220 V交流電，各個(gè)板塊的設(shè)計(jì)需要+19 V、15 V、14 V、12V電源的基本供電。所需設(shè)計(jì)要求是可以信任的電源板塊，以實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)直流電壓之間的轉(zhuǎn)換和交流。利用工業(yè)級(jí)別的電源模塊作為電源總板塊的基本單元格部件，可以實(shí)現(xiàn)直流電和交流電之間的轉(zhuǎn)換，且不同電壓之間的DC/DC轉(zhuǎn)變和交換，具備高安全性、大功率、小功耗、低噪音和過(guò)載保護(hù)輸出等特點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

圖1 電源傳輸

設(shè)計(jì)電路要求簡(jiǎn)單化操作，對(duì)設(shè)備中各個(gè)板塊之間的大小功率進(jìn)行估計(jì)后，會(huì)選擇適應(yīng)的電源板塊，并在外部電路設(shè)計(jì)的傳輸終端添加保險(xiǎn)絲設(shè)置Fue和共板電路NF，以推動(dòng)過(guò)載電路隔斷保護(hù)裝置，并抑制外界環(huán)境干擾電磁的影響。傳輸端設(shè)置了過(guò)濾電波容量、吸收波速的VS三極管設(shè)備，其中保證了傳輸電路的高速穩(wěn)定。

1.2 核心表設(shè)計(jì)

核路、電板的主要性能是將模板的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模擬信號(hào)，并將信息整理好通過(guò)以利網(wǎng)發(fā)射給總電路控制設(shè)備。該電路板塊采用RM作為總體CPU，PGA作為協(xié)議中經(jīng)過(guò)處理的機(jī)械，由A/D轉(zhuǎn)換器、PGA板塊、RM板塊和以利網(wǎng)板塊組成。A/D轉(zhuǎn)換板塊的主要功能是電波經(jīng)過(guò)處理后轉(zhuǎn)交給總模塊，大量信號(hào)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)變?yōu)槟M數(shù)值，以便之后的傳達(dá)和儲(chǔ)存。選擇的芯片總體設(shè)計(jì)為TI的ADS0W1，每片板塊都各自提供了3個(gè)通路，以便實(shí)現(xiàn)12位高清精準(zhǔn)度的轉(zhuǎn)換，采合率高達(dá)220 kHz。本設(shè)計(jì)將采合速率設(shè)定為20 kHz，PGA可以將其發(fā)送到通信信號(hào)，間接命令A(yù)/D芯片迅速開始。發(fā)送芯片會(huì)將發(fā)射信號(hào)傳輸?shù)叫酒枰_始的位置，并將不同電壓的芯片、不同通路地址的線道相對(duì)應(yīng)到A/D轉(zhuǎn)變通路，按照一定的順序?qū)⒉煌妷盒酒g的不同通路采取不同的控制手段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)13路最多信號(hào)數(shù)據(jù)的依次轉(zhuǎn)變。該板塊設(shè)置了時(shí)間定制頻道為80 MHz的振頻、用于語(yǔ)言調(diào)整的TAG端口和進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的PCS端口，以便適應(yīng)19 MB的外部?jī)?chǔ)存芯片的CS19電流。具體流程如圖2所示。

圖2 PGA模塊流程

由PGA發(fā)射一定的配備信號(hào)來(lái)定制A/D芯片，完成A/D的轉(zhuǎn)變工作。當(dāng)即時(shí)的轉(zhuǎn)變工作結(jié)束后，GPA可以按照一定順序排列的IFO組合方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布擴(kuò)散，有利于RM后面的組合數(shù)列和信息發(fā)送。排列完成后，PGA將會(huì)發(fā)送中止信號(hào)給RM，并另行通知接收到組合信息。PGA和RM之間設(shè)定了12位并列數(shù)據(jù)，會(huì)快速、便捷地將許多數(shù)據(jù)信息傳輸給電腦。

2 智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 氣體絕緣組電器設(shè)計(jì)

220 kV智能變電站設(shè)備在線系統(tǒng)的設(shè)置是依據(jù)裝置環(huán)境的放置?？紤]在220 kV配電環(huán)境下和100 kV的裝置現(xiàn)場(chǎng)各裝置一套GKS在線檢測(cè)組合。220 kV組合裝備包含220 kV GKS、SF9密度思維氣體、微AED、220 kV GKS的直接間隔整體電流交換檢測(cè)AED和220 kV避雷裝置AED。本系統(tǒng)部分的直流電監(jiān)測(cè)原理，同樣適用于高頻率放射，對(duì)GKS機(jī)械斷電器的檢測(cè)位置進(jìn)行局部檢查和信號(hào)采集。90個(gè)放射周期為一個(gè)采集頻率，50 s為最短檢測(cè)時(shí)間。檢測(cè)時(shí)間也可以調(diào)整，可利用當(dāng)場(chǎng)放置作業(yè)和遠(yuǎn)程放射來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

2.2 服務(wù)器推送裝置

服務(wù)器推送裝置是計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中比較專業(yè)的術(shù)語(yǔ)，也是Aax技術(shù)后飽受注意的又一種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，維持著IE服務(wù)器構(gòu)建的Htpp長(zhǎng)鏈條鏈接。當(dāng)有突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，它會(huì)將信息數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器總臺(tái)或服務(wù)器終端。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生一定改變時(shí)，電腦終端不必再次發(fā)射信號(hào)器終端，服務(wù)器也會(huì)自動(dòng)將新數(shù)據(jù)“傳輸”到網(wǎng)絡(luò)端口。當(dāng)服務(wù)器發(fā)射一種波頻電子數(shù)據(jù)時(shí)，IE顯示屏面會(huì)將數(shù)據(jù)連接并保持通暢，以保證服務(wù)器能夠順利發(fā)射連接客戶端的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)數(shù)據(jù)，節(jié)省建立網(wǎng)絡(luò)端口和關(guān)閉端口的時(shí)間。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證提出的智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。采用相同地區(qū)的智能變電站，具有相同數(shù)據(jù)層的變電站礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)方法作為實(shí)驗(yàn)論證對(duì)比，對(duì)檢測(cè)強(qiáng)度和精準(zhǔn)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果曲線如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果

實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特別是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳媒的基本原理和優(yōu)點(diǎn)，重點(diǎn)分析了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳媒器在智能變電站的裝置檢測(cè)系統(tǒng)中的便利性。實(shí)驗(yàn)表明，智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具備良好的發(fā)展前景。

4 結(jié) 論

本文對(duì)智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，依托智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件結(jié)合機(jī)制，根據(jù)智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。實(shí)驗(yàn)論證表明，設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性，可為智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。