變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李劍

【摘要】? ? 隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電網(wǎng)運行的安全性和可靠性得到顯著提升。借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及在線監(jiān)測技術(shù)，可以對電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，通過智能分析掌握設(shè)備運行狀態(tài)信息，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及時進(jìn)行故障預(yù)警。鑒于此，本文對變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】? ? 變電站? ? 二次設(shè)備? ? 監(jiān)測? ? 系統(tǒng)

引言：

變電站主要負(fù)責(zé)對電能進(jìn)行交換和分配，是電網(wǎng)系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為了能將電能均勻穩(wěn)定的分配到各個地方，變電站的作用就顯得尤為重要。變電站中主要電力設(shè)施，包括：配電裝置、變壓器、自動保護(hù)裝置、補償裝置和通信設(shè)施，通過設(shè)備之間的共同作用，實現(xiàn)對電流和電壓的集中交換和分配。因此，變電站的運行狀況對電能輸送的質(zhì)量有著非常重要的影響。為了確保變電站安全、穩(wěn)定的運行，引入二次設(shè)備對變壓器、斷路器等負(fù)責(zé)電能輸送和分配的高壓電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。二次設(shè)備的有效調(diào)節(jié)為變電站的平穩(wěn)運行提供大力支持。在智能化技術(shù)高度普及的今天，電網(wǎng)建設(shè)也全面進(jìn)入智能化時代，其中變電站的智能化演進(jìn)成為重要環(huán)節(jié)。

通過現(xiàn)進(jìn)的數(shù)字化、智能化設(shè)備全方位打造智能化的管理平臺，借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對變電站設(shè)備的信息采集和管理，傳統(tǒng)依靠人工檢修的方式不僅對安檢人員的技能水平要求較高，而且耗費精力較大。因此，需采用智能化管理技術(shù)，對變電站二次設(shè)備進(jìn)行在線診斷和預(yù)警，提升二次設(shè)備的防護(hù)效率。

一、系統(tǒng)作用及影響評價

電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)全面進(jìn)入智能化時代，智能變電站可以有效確保電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)的運行。智能變電站通過數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、確保電力系統(tǒng)安全可靠的運行，高度可靠性是變電站運行的基本要求。伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電子傳感器技術(shù)、在智能變電站中普及運用，智能變電站二次設(shè)備，通過建立監(jiān)測系統(tǒng)，對二次設(shè)備的電流、電壓保護(hù)單元進(jìn)行監(jiān)控，掌握設(shè)備運行的狀態(tài)，對異常情況進(jìn)行有針對性的部署。通過計算機實現(xiàn)電網(wǎng)自動化調(diào)度、控制，信息共享，主要由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、二次設(shè)備在線監(jiān)測單元構(gòu)成，實現(xiàn)智能變電站在線故障診斷和預(yù)警功能。智能變電站包括合并單元、保護(hù)裝置、智能終端、過程層交換機、保護(hù)系統(tǒng)，為智能變電站二次設(shè)備運行提供幫助。

變電站二次設(shè)備能接收裝置保護(hù)動作、告警信息、監(jiān)測信息，在線分析，在數(shù)據(jù)采集過程中主要針對二次設(shè)備的開關(guān)變位信息、保護(hù)配置信息、故障記錄信息內(nèi)存使用、網(wǎng)絡(luò)連接以及運行狀態(tài)信息等。變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)通過過程層和間隔層采集二次設(shè)備各項參數(shù)和實時數(shù)據(jù)信息，然后將數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)庫建立模型，通過智能分析算法確定二次設(shè)備的故障點以及故障類型并進(jìn)行有效的狀態(tài)預(yù)警

二、變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心功能是故障診斷和預(yù)警，通過智能化傳感器和監(jiān)測設(shè)備，可以實現(xiàn)二次設(shè)備狀態(tài)信息的實時采集，通過可視化管理對設(shè)備故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位和預(yù)警，數(shù)據(jù)庫功能可以實現(xiàn)海量實時數(shù)據(jù)的高效存儲，通過數(shù)據(jù)分析建立設(shè)備的健康檔案，模擬設(shè)備運行的工況，綜合分析二次設(shè)備運行的異常情況.變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)通過采集設(shè)備運行的狀態(tài)信息，利用專家診斷系統(tǒng)實現(xiàn)對二次設(shè)備的在線診斷和監(jiān)測。變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

2.1系統(tǒng)設(shè)計

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)對二次設(shè)備運行狀況進(jìn)行在線故障診斷和預(yù)警，對設(shè)備電流、電壓狀況以及保護(hù)開關(guān)動作進(jìn)行在線監(jiān)控，準(zhǔn)確掌握二次設(shè)備的工況條件，并且通過軟件分析模擬設(shè)備運行過程中發(fā)生的故障，通過有效預(yù)判切斷故障發(fā)生的途徑，最大限度地提升設(shè)備故障造成的停電事故。

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用智能化平臺對電網(wǎng)二次設(shè)備進(jìn)行調(diào)度和控制，系統(tǒng)設(shè)計滿足自動化、集成化、共享化和可視化要求。使用統(tǒng)一的IEC61850通訊協(xié)議，在電網(wǎng)系統(tǒng)中所有設(shè)備都配備IEC 61850通信接口，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和遠(yuǎn)程控制功能。智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Device，IED）中包含一個或者多個服務(wù)器，每個服務(wù)器本身又包含一個或者多個能進(jìn)行邏輯運算的邏輯設(shè)備（Logical Device，LD）。在IEC61850通訊協(xié)議下，這些電子設(shè)備都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受和傳送。變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)在信息采集過程中將設(shè)備運行狀態(tài)信息實時反饋給維護(hù)人員，掌握最新的狀態(tài)信息，為二次設(shè)備的日常運營和維護(hù)提供決策幫助。

2.2可視化設(shè)計

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)建模的方式，使用可視化軟件將設(shè)備模型及設(shè)備之間的虛擬段子連線，映射到可視化軟件界面，用戶可以通過直觀圖形查看設(shè)備狀態(tài)信息。

利用統(tǒng)一的IEC61850通信協(xié)議建立模型，然后借助可視化軟件將設(shè)備模型中的關(guān)聯(lián)機制映射到可視化界面?？梢暬夹g(shù)的關(guān)鍵是通過JAXB與VTD-XML技術(shù)從SCD中將與信息流有關(guān)的邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)屬性參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)的映射。

作為智能站配件文件管控系統(tǒng)的擴(kuò)展和具體應(yīng)用系統(tǒng)。變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)以高可視化方式清晰展現(xiàn)二次系統(tǒng)的連接狀態(tài)，可視化圖像可以顯示二次設(shè)備交流回路、跳閘回路、合閘回路、聯(lián)閉鎖回路的實時工況，管理員可以查看設(shè)備的狀態(tài)信息和功能描述，將設(shè)備運行的狀態(tài)信息以更加直觀的圖形進(jìn)行展示，方便工作人員查找設(shè)備異常狀況，及時采取有效的行動計劃，通過有效的預(yù)判降低故障發(fā)生的概率，不僅可以提升設(shè)備的使用壽命，而且還可以最大程度的降低故障造成的損失，有效提升國家電網(wǎng)供電的可靠性和安全性。

2.3系統(tǒng)通訊設(shè)計

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)使用基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，包括通信網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)，物理鏈路信息，通信端口，現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至主站。現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)信息與主站端充分利用站控層網(wǎng)絡(luò)輕松實現(xiàn)信息互通，二次設(shè)備外部的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)保溫監(jiān)視和分析的方式獲取。在客戶端的邏輯訪問節(jié)點中利用客戶端的地址屬性與包含在別的IED中的服務(wù)器建立關(guān)聯(lián)。

變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)通過建立邏輯連接模型，尋找合適的子網(wǎng)和訪問點命名，以及訪問點和（一個或多個）物理訪問點的關(guān)系可以建立物理結(jié)構(gòu)的相互關(guān)聯(lián)。通信系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)描述和維護(hù)不在SCL核心范圍內(nèi)。訪問點間直接（鏈路層）通信的連接節(jié)點。在網(wǎng)橋?qū)涌砂酚善?，但不在網(wǎng)絡(luò)層。所有連接到同一子網(wǎng)上的訪問點，可以與在同一子網(wǎng)上的其他訪問點共用同一協(xié)議相互通信。用于此處的子網(wǎng)是邏輯概念。帶不同高層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的一些邏輯子網(wǎng)可用在同一物理總線上，使得在同一物理層上可以混合使用高層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

現(xiàn)階段，國家電網(wǎng)的智能化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入發(fā)展成熟階段，對于電網(wǎng)的智能化普及將是未來國家電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。在智能化技術(shù)的幫助下，電網(wǎng)運行的安全性和可靠性將會大幅度提升，通過網(wǎng)絡(luò)信息平臺對電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，建立設(shè)備運行的檔案信息，對異常情況進(jìn)行有效預(yù)判，不僅可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，將故障造成的影響降到最低，而且還可以提升電網(wǎng)企業(yè)的用戶體驗，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

近年來，智能電網(wǎng)發(fā)展速度越來越快，給變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展空間，通過現(xiàn)代化的技術(shù)手段為電網(wǎng)的安全運行提供有效支持。

三、結(jié)束語

綜上所述，由于電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大傳統(tǒng)常規(guī)性設(shè)備監(jiān)測方法顯然已經(jīng)滿足不了電網(wǎng)安全運行的需要，會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，再加上一些電力設(shè)備的故障不易于觀察。

在智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)起到了非常重要的作用，其主要功能是確保電力設(shè)備進(jìn)行的實時監(jiān)控和電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全傳輸。尤其是在互聯(lián)網(wǎng)時代，數(shù)據(jù)信息的傳輸、接收、共享主要依靠網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺，隨著電力系統(tǒng)自動化程度越來越高，電網(wǎng)工作對計算機依賴程度越來越大，這就使得電力系統(tǒng)的安全防護(hù)問題成為電力工作者關(guān)注的焦點問題。

智能化、標(biāo)準(zhǔn)化是變電站未來發(fā)展的主要趨勢，以變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)為主的智能化管理系統(tǒng)可以將設(shè)備保護(hù)、故障檢測、預(yù)警進(jìn)行有效集成，最大限度地提升電網(wǎng)運行的安全性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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