變電站運行參數(shù)無線監(jiān)控系統(tǒng)

張小喜

摘 要：變電站實現(xiàn)供配電的重要設(shè)施，斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等設(shè)備位于各機(jī)構(gòu)箱內(nèi)。因此，實時監(jiān)控機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的溫濕度、工作電流等運行參數(shù)，是保證箱內(nèi)電器設(shè)備長期處于穩(wěn)定運行的必要條件。目前，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的工作參數(shù)大多通過人工檢測，而人工檢測存在著諸多問題。不但效率低，而且還存在著極大的安全隱患。在變電站中視頻監(jiān)控也得到了廣泛的應(yīng)用，變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)是對“四遙”功能的進(jìn)一步補充，有助于提高變電站的安全性和可靠性，同時還具有防火、防盜和環(huán)境監(jiān)控的功能，已經(jīng)成為無人值班變電站集控管理的新手段。變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的實現(xiàn)，必須利用各種有效的傳輸媒介將圖像實時地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并下發(fā)各種監(jiān)控信號。

關(guān)鍵詞：變電站運行參數(shù);無線監(jiān)控系統(tǒng)

前言

高對電力設(shè)備工作狀態(tài)的掌握程度，增加電力設(shè)備運行的穩(wěn)定性和可靠度，一種有效的手段是進(jìn)行監(jiān)測。與電網(wǎng)諧波監(jiān)測相似，目前，電力設(shè)備的監(jiān)測由現(xiàn)場抽檢逐漸過渡為實時監(jiān)控。由于當(dāng)前電力設(shè)備的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控存在諸多尚未解決的問題，在以往無線監(jiān)控的基礎(chǔ)上，本文給出了一種利用無線網(wǎng)實現(xiàn)對電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的思路。

一、影響變電站設(shè)備穩(wěn)定性的因素

影響設(shè)備穩(wěn)定性的因素主要包括：（1）電力設(shè)備線路絕緣老化;（2）電力裝置內(nèi)外的EMC;（3）電力設(shè)備維護(hù)較為困難，很難達(dá)到滿意的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)所要監(jiān)控的電力設(shè)備與監(jiān)控站之間的距離，電力設(shè)備的無線監(jiān)控主要分為長距離監(jiān)控和短距離監(jiān)控2種。長距離監(jiān)控以GPRS為基礎(chǔ)，通過對現(xiàn)場核心電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控采集測量數(shù)據(jù)，并收集到固定的采集終端，然后經(jīng)GPRS與監(jiān)控計算機(jī)進(jìn)行信息交互。這種方式成本較高，主要針對電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。短距離監(jiān)控以無線傳感器為基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將某個變電站（所）、某個供變電裝置的電力設(shè)備信息集中匯總，然后分別記錄、監(jiān)控運行狀態(tài)。這種方式造價較低，適用于局域網(wǎng)內(nèi)無線傳感網(wǎng)絡(luò)可覆蓋的電力設(shè)備。

二、變電站運行參數(shù)無線監(jiān)控系統(tǒng)

1.電力設(shè)備無線監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成。無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包含信息檢測、傳輸、存儲，與監(jiān)控計算機(jī)通信，數(shù)據(jù)處理，狀態(tài)識別，預(yù)報決策等多個單元。（1）電力設(shè)備運行信息檢測、傳輸、存儲。根據(jù)所要檢測的電力設(shè)備的差異，選擇不同的傳感器來測量并提取電力設(shè)備的運行狀態(tài)，然后將這種狀態(tài)信號經(jīng)藍(lán)牙傳輸?shù)綗o線局域網(wǎng)覆蓋站點的存儲器存儲。（2）與電力監(jiān)管中心的監(jiān)控計算機(jī)通信。多個變電站存儲器存儲的電力設(shè)備運行狀態(tài)，經(jīng)GPRS傳輸?shù)奖O(jiān)控中心計算機(jī)，同時將監(jiān)控計算機(jī)發(fā)出的控制信號傳輸?shù)较鄳?yīng)變電站的終端，對某些設(shè)備作出干預(yù)。（3）電力設(shè)備運行數(shù)據(jù)處理。從不同變電站傳輸來的電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)需要在前臺機(jī)進(jìn)行預(yù)處理以及在后臺機(jī)進(jìn)行綜合處理及分析。（4）電力設(shè)備狀態(tài)判斷。把由無線路由傳輸來的各變電站電力設(shè)備信息集中匯總，并與積累的有效數(shù)據(jù)庫中電力設(shè)備運行溫度、電流、電壓等進(jìn)行比較，確認(rèn)目前電力設(shè)備是否處于正常運行狀態(tài)。（5）根據(jù)狀態(tài)判斷信息進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。根據(jù)狀態(tài)判斷得出的結(jié)論適當(dāng)對電力設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，若所監(jiān)測的電力設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)明顯異于正常值，那么可組織專業(yè)的電力維護(hù)人員對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

2.電力設(shè)備無線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建。設(shè)備無線監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息數(shù)據(jù)采集裝置、測量信息匯總裝置、監(jiān)控計算機(jī)組成。對于電流/電壓信號的采集，可采用對應(yīng)的霍爾傳感器。它的頻帶范圍較寬，與常規(guī)的鉗式電流/電壓裝置相比較，可更好地區(qū)分異常信號。溫度信號的采集主要針對主變等溫升明顯的設(shè)備，當(dāng)溫度升高，高于可靠運行的要求閾值，監(jiān)控計算機(jī)就會發(fā)出控制信號到現(xiàn)場終端，利用風(fēng)機(jī)、空調(diào)等給主變等溫升明顯的設(shè)備降溫。現(xiàn)場終端是基于單片機(jī)的現(xiàn)場信號采集、處理、傳輸機(jī)構(gòu)。電力設(shè)備的電壓、電流信號經(jīng)PT、CT采樣，經(jīng)過信號調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入到單片機(jī)處理，實時記錄電壓、電流數(shù)值，并把信息數(shù)值經(jīng)傳遞到監(jiān)管中心計算機(jī)。另外，主變等電力設(shè)備的溫度檢測經(jīng)傳輸?shù)娇刂破魈幚恚蓪崿F(xiàn)實時記錄的功能。 監(jiān)控計算機(jī)對終端數(shù)據(jù)的訪問和對設(shè)備的監(jiān)控是本系統(tǒng)的核心之一。現(xiàn)場終端與監(jiān)控計算機(jī)的通信可通過實現(xiàn)，現(xiàn)場終端采集的電力設(shè)備狀態(tài)信息上傳到中間服務(wù)器，監(jiān)控計算機(jī)通過GPRS訪問中間服務(wù)器獲取某個變電站電力設(shè)備的詳細(xì)信息，然后根據(jù)計算機(jī)處理，經(jīng)狀態(tài)識別對電力設(shè)備的運行狀態(tài)作出評估，再在線對設(shè)備進(jìn)行干預(yù)或指派工作人員及時維護(hù)，在故障發(fā)生前排除潛在危害。因此，在電力設(shè)備無線監(jiān)控過程中，對那些遠(yuǎn)離有線范圍的電力設(shè)備采用無線監(jiān)控方式具有明顯的優(yōu)勢。圖4給出了無線節(jié)點接入無線局域網(wǎng)的流程。

3.網(wǎng)路環(huán)境。變電站有完善的內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，變電站選用wifi 無

線傳輸方式，可靠性高，傳輸量大，運行成本低（不產(chǎn)生通信費用），對變電站設(shè)備及保護(hù)裝置無影響。由于wifi2.4G 無線傳輸方式有效距離在100M以內(nèi)，在部分大型變電站必須對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，選擇天線設(shè)置方案。首先對室外和室內(nèi)分別采用模型和對無線信號衰落進(jìn)行理論計算，初步確定無線接入點數(shù)目和布局。然后對基站數(shù)目和布局進(jìn)一步優(yōu)化。最后對理論計算和實測結(jié)果進(jìn)行分析，研究變電站環(huán)境下天線高度、陰影衰落等對信號傳輸?shù)挠绊懀拚碚撚嬎隳Ｐ?，確定基站數(shù)目和布局，最終實現(xiàn)變電站全覆蓋。針對線路單一作業(yè)現(xiàn)場，采用wifi 無線傳輸方式實現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場人員之間、后臺監(jiān)控人員與現(xiàn)場工作人員之間的工作交流。深入運用GPS 定位功能，實現(xiàn)對作業(yè)場所、地理位置信息、交通信息的整體掌握。

4.系統(tǒng)的主要功能?；趙ifi 的變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控提供的主要功能有以下幾個方面。（1）利用3G 無線手持單兵終端，支持多種無線視頻傳輸模式，可選擇基于3G網(wǎng)絡(luò)或無線局域網(wǎng)（WIFI）傳輸視音頻等各種數(shù)據(jù)信息。（2）能夠同時觀看單個變電站內(nèi)所有監(jiān)控點的視頻圖像并實現(xiàn)手動錄像等功能，能夠在1 s 內(nèi)切換到另一變電站實現(xiàn)所有變電站的圖像監(jiān)控。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)對變電站內(nèi)監(jiān)控設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能，如控制云臺旋轉(zhuǎn)，控制攝像機(jī)的鏡頭，控制空調(diào)啟停等。（4）能夠查詢到歷史上發(fā)生的報警數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果能夠形成各種數(shù)據(jù)報表，并以曲線等形式直觀地展現(xiàn)出來。（5）實時查看所有變電站內(nèi)所有監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)值，如溫濕度、紅外對射、煙霧探測器，如果有報警發(fā)生，系統(tǒng)可以彈出報警框告知值班人員報警信息。（6）將變電站內(nèi)所有監(jiān)控設(shè)備繪制在變電站平面圖上形成電子地圖，電子地圖的功能可以幫助用戶更好地把握監(jiān)控目標(biāo)的位置和行動情況。（7）基于wifi 的系統(tǒng)架構(gòu)方便，架設(shè)方便，免去了現(xiàn)場長工期的布線安裝工程。同時，覆蓋范圍比較廣，一般只需安裝一個或多個AP 設(shè)備，就可以解決現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)通信問題。系統(tǒng)上述功能，用戶都可以在公司局域網(wǎng)內(nèi)的任一臺計算機(jī)上通過瀏覽器實現(xiàn)。

通過變電站運行參數(shù)無線監(jiān)控系統(tǒng)的研究，既保證了所有機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的設(shè)備長期穩(wěn)定運行，同時又省去了運行人員對機(jī)構(gòu)箱逐個檢查的頻繁工作，避免了安全隱患，極大的提高了工作效率和設(shè)備的安全性能。更需要對變電站機(jī)構(gòu)箱的運行情況加以掌控，具有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]趙生克.變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國科技信息，2016（3）

[2]歐娟娟，鄧雋超，胡哲吸.手持終端設(shè)備中無線功能的設(shè)計與實[J].計算機(jī)工程，2108（9）

[3]姜鳳利.基于嵌入式Web 視頻服務(wù)器的變電站遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018

[4]孟晉，周鵬.基于ARM 的遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控終端設(shè)計[J].電子設(shè)計程，2017（11）