變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究

杜明亮

（國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000）

0 引 言

智能電網(wǎng)的發(fā)展對供電安全性和可靠性的要求越來越高。變電站在電力系統(tǒng)中主要負責(zé)電壓的轉(zhuǎn)換和電能的分配，變電站的安全直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的運行安全性。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計研究，解決了傳統(tǒng)變電站輔助設(shè)備之間的運行孤島問題，并通過在線監(jiān)控的方式對變電站輔助設(shè)備進行智能遠程控制。本文對變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究，滿足了現(xiàn)代智能變電站應(yīng)用和發(fā)展的需要。

1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成如圖1所示。

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)中，照明子系統(tǒng)是變電站中常用的輔助設(shè)備，主要負責(zé)區(qū)域照明。傳統(tǒng)照明子系統(tǒng)采用機械開關(guān)和空氣斷路等方式進行控制，智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計主要是通過遠程在線方式對照明子系統(tǒng)進行控制和管理，解決了照明子系統(tǒng)的運行孤島問題，在夜間或者發(fā)生事故時可自動啟動照明功能，并可通過遠程監(jiān)控功能查看現(xiàn)場具體情況。照明子系統(tǒng)的遠程控制功能可減少資源的浪費，為變電站的維護和巡視等操作提供技術(shù)保障。變電站門禁子系統(tǒng)的設(shè)計可提高門禁系統(tǒng)的安全性和可靠性，并可準確記錄進出人員的信息[1]。門禁子系統(tǒng)可采用遠程通信的方式對電磁鎖進行遠程控制，并建立門禁和監(jiān)控管理主機之間的連接，以實現(xiàn)維護管理人員對門禁設(shè)備的遠程管理。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)可統(tǒng)一監(jiān)管變電站內(nèi)復(fù)雜的設(shè)備環(huán)境。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)可有效監(jiān)管變電站內(nèi)的溫度和濕度等情況，防止因溫度過高而造成的設(shè)備問題，并能針對溫度異常的情況采用有效措施進行防范和解決。環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制溫度和濕度的采集節(jié)點，以全方位監(jiān)測和管理變電站的環(huán)境，保證變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運行[2]。

圖1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)

2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計研究

2.1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)的設(shè)計采用物理網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計可通過無線網(wǎng)絡(luò)對變電站運行狀態(tài)和環(huán)境等數(shù)據(jù)進行實時采集，并通過控制主機發(fā)出的指令對照明設(shè)備、門禁設(shè)備及環(huán)境參數(shù)進行控制[3]。智能照明系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計把無線通信模塊加入到照明控制開關(guān)內(nèi)，通過無線功能接收發(fā)出的控制命令，并上傳照明設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，微處理器通過I/O接口發(fā)出控制命令實現(xiàn)照明控制。照明設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)由無線接收模塊、CC2230微處理器模塊芯片、LED電路及蜂鳴器等組成。智能門禁中的電磁鎖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計包括對主控制模塊、CC2230芯片模塊及無線接發(fā)模塊等的結(jié)構(gòu)設(shè)計。無線模塊接收到開門控制命令，同時微處理器SPI接口會觸發(fā)中斷命令，實現(xiàn)電路的驅(qū)動繼電器操作，對電磁鎖進行控制，進而打開電磁鎖。本地監(jiān)控主機實現(xiàn)對門禁信息的存儲，并把門禁信息發(fā)送到遠程主機。環(huán)境監(jiān)測模塊硬件設(shè)計，主要是針對采用ZigBee技術(shù)的裝置進行設(shè)計，采用RF射頻的通信方式；針對網(wǎng)絡(luò)容量較小不能同時監(jiān)測多個節(jié)點的溫濕度數(shù)據(jù)信息的情況，可采用CC2230芯片模塊實現(xiàn)對溫濕度數(shù)據(jù)信息的周期采樣；通過單線數(shù)據(jù)串口把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紺2300芯片模塊，并對數(shù)據(jù)信息進行調(diào)制，然后通過無線通信方式傳輸?shù)街悄芸刂颇K，實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測和控制[4]。

2.2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，需采用自動化技術(shù)和智能化技術(shù)來提高系統(tǒng)的整體運行安全性和可靠性，通過遠程監(jiān)控功能來實現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集信息的準確性和完整性。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變電站照明子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和管理，并實現(xiàn)對整個變電站運行狀態(tài)的在線監(jiān)測和管理。監(jiān)控系統(tǒng)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)變電站物理設(shè)備在空間地理位置不同的情況下的分布在線控制。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能分層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，感知層是整個系統(tǒng)的最底層，是智能監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過照明子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，然后通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感器實時上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)指令操作。網(wǎng)絡(luò)層主要是實現(xiàn)遠程通信控制，實現(xiàn)感知層和本地監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息交換，向感知層的設(shè)備下發(fā)控制命令，并通過串口把收集的數(shù)據(jù)上傳到本地監(jiān)控主機。變電站環(huán)境比較特殊，所以要選擇科學(xué)合理的無線通信方式，以保證通信鏈路的安全性和可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)中的遠程控制主機采用C/S的架構(gòu)實現(xiàn)多對多的遠程控制功能。應(yīng)用層主要是為用戶提供接口，并完成監(jiān)測和管理功能；可記錄系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，完成操作人員發(fā)出的指令，并控制感知層設(shè)備，進而提高整個變電站的智能化水平和自動化水平。應(yīng)用層通過鏈路數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，同時實現(xiàn)人員權(quán)限的管理等功能。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了對整個變電站運行環(huán)境的監(jiān)測和管理，提高了智能變電站的智能化水平和信息化水平[5]。

圖2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能分層結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié) 論

智能變電站的安全性和可靠性是保證整個智能電網(wǎng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。本文研究和設(shè)計了變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高了智能變電站的智能化水平和自動化水平，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。