多數(shù)據(jù)融合的220KV變電站設(shè)備運維管控系統(tǒng)設(shè)計

武漢供電公司變電運維分公司 段軍霞 肖思明

本文以220kV變電站為例，基于終端多數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用下，從硬件與軟件兩個方面，對設(shè)備運維管控系統(tǒng)展開設(shè)計，并希望通過此次的研究，實現(xiàn)對變電站終端運行設(shè)備的集成化管理，確保設(shè)備的程序化運行，提升我國電力產(chǎn)業(yè)綜合管控水平的基礎(chǔ)上，為電力行業(yè)在市場內(nèi)的有序發(fā)展提出技術(shù)層面指導(dǎo)。

1 硬件設(shè)計

1.1 設(shè)備運行信號傳感設(shè)備

為了滿足本文系統(tǒng)的功能，需要設(shè)計一個可滿足對終端變電站設(shè)備運行信號實時采集的傳感設(shè)備，此傳感器由美國DALLSA公司設(shè)計并研發(fā)，其中包括XH4521-K20數(shù)字式傳感芯片，可實現(xiàn)對分辨率在8.0位～12.0位數(shù)據(jù)的有效編程，此傳感設(shè)備對終端運行信號的輸出包括0.0625、0.125、0.25、0.5等多級位數(shù)，可實現(xiàn)對終端信號的全自動轉(zhuǎn)換與及時輸出。在系統(tǒng)內(nèi)，具有抗干擾能力強、耗能低、輸出信號精度高等優(yōu)勢。設(shè)備運行信號傳感設(shè)備的運行結(jié)構(gòu)，可用圖1進行描述。

圖1 設(shè)備運行信號傳感設(shè)備運行結(jié)構(gòu)

圖1為設(shè)備運行信號傳感設(shè)備的運行結(jié)構(gòu)，此設(shè)備在運行中，前端獲取信號的有效范圍在-200dBm～+200dBm內(nèi)，最高精度可達到0.001位數(shù)，適用于多種高精度場合對設(shè)備運行信號的獲取。其中XH4521-K20型號的芯片在系統(tǒng)內(nèi)以單線程傳輸作為主要工作方式，一條單線口對接數(shù)據(jù)，便可以完成或?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的對接對于通信。同時，此種單線程傳輸?shù)姆绞?，可以依托一條信號源通信，因此在系統(tǒng)中不需要外界大額電源設(shè)備對其進行支撐。并且，每一個XH4521-K20型號的電子設(shè)備，在完成生產(chǎn)后，廠家均為其設(shè)定了一個可支撐64.0位的序列號，因此在進行設(shè)備與系統(tǒng)內(nèi)其他硬件結(jié)構(gòu)的連接時，操作也較為便捷。

1.2 智能前端設(shè)備

前端設(shè)備是支撐設(shè)備運維管控系統(tǒng)運行的主要設(shè)備，相比常規(guī)的設(shè)備，本文應(yīng)用的設(shè)備智能化效果更顯著，即前端用戶僅需要通過在功能欄輸入某個智能檢索項，便可以達到對終端信息的智能獲取。為了滿足系統(tǒng)的運行需求，應(yīng)當(dāng)對智能前端設(shè)備在系統(tǒng)操作中的參數(shù)進行布設(shè)。具體內(nèi)容如表1所示。

表1 智能前端設(shè)備參數(shù)布設(shè)

在完成對智能前端參數(shù)布設(shè)的基礎(chǔ)上，要保證智能終端可完成更多的工作任務(wù)，可從智能集成調(diào)度管理層面入手，在終端設(shè)備上集成可視化技術(shù)、運維管理數(shù)據(jù)庫等功能軟件，以此種方式，實現(xiàn)系統(tǒng)在運行中的多種功能。

2 軟件設(shè)計

2.1 基于多數(shù)據(jù)融合的設(shè)備運維管控信息交互

在完成對系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計后，可引進數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對220kV變電站設(shè)備運維管控信息進行交互處理，以此種方式避免在調(diào)度資源過程中，出現(xiàn)后端臺賬與前端信息不一致的問題。在此過程中，可交互統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)與設(shè)備運行管理數(shù)據(jù)，將臺賬信息同步到移動智能終端，并在變電站運行現(xiàn)場進行臺賬數(shù)據(jù)信息的共享，以此種方式確保對變電站運行信息的管控。在完成對變電站運行過程中各類信息的管理和控制后，協(xié)助運維管理中心對繁瑣的信息記錄、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等問題進行解決，以此確保變電站設(shè)備運維過程中各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的合理性和實時性，同時也能夠進一步降低運維管理工作強度。本文在引入多數(shù)據(jù)融合技術(shù)后，對設(shè)備運維管理進行信息交互具體流程為：首先，由本文系統(tǒng)完成更新對變電站設(shè)備在內(nèi)的專業(yè)巡檢?？稍谥悄苓\檢軟件當(dāng)中實現(xiàn)對巡檢的管理，在系統(tǒng)中為巡檢劃分的模塊內(nèi)，創(chuàng)建一個全新的巡檢信息文件，并由系統(tǒng)自動完成對記錄表的生成。將記錄表當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息錄入或采集實現(xiàn)對巡檢記錄數(shù)據(jù)的匯總。首先，上位機用戶可通過觸發(fā)的方式控制巡檢數(shù)據(jù)的上傳，將各類數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖疚南到y(tǒng)的運維管理模塊當(dāng)中。其次，此時運檢軟件也可針對巡檢過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息和設(shè)備關(guān)聯(lián)信息進行實時管控。最后，在系統(tǒng)當(dāng)中，上位機用戶可對巡檢記錄進行實時更新，并按照相應(yīng)審核規(guī)則，對其進行審核，以實現(xiàn)設(shè)備運維管控信息交互。

2.2 基于行為檢索引擎庫發(fā)布設(shè)備運維管控結(jié)果

在利用上述多數(shù)據(jù)融合技術(shù)實現(xiàn)對設(shè)備運維管控信息交互后，還需要對系統(tǒng)上位機用戶行為在引擎庫當(dāng)中進行檢索，并將相應(yīng)的設(shè)備運維管控結(jié)果進行發(fā)布。在對各類管控信息結(jié)果發(fā)布時，本文選擇在系統(tǒng)當(dāng)中引入一個普通網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議——SNMP協(xié)議，將該協(xié)議作為信息傳輸?shù)闹匾罁?jù)，確保在發(fā)布設(shè)備運維管控結(jié)果時，能夠具備良好的規(guī)范性。由于當(dāng)前大部分電子廠商已經(jīng)能夠針對SNMP協(xié)議給出相應(yīng)的支持策略，因此本文在選擇SNMP協(xié)議作為發(fā)布設(shè)備運維管控結(jié)果的協(xié)議也具備了一定的適應(yīng)性。在系統(tǒng)當(dāng)中引入Agent采集代理模塊，利用該模塊完成對變電站設(shè)備運維管控數(shù)據(jù)的采集以及同步節(jié)點信息的更新。針對系統(tǒng)主機信息的采集和分布，主要針對各節(jié)點信息的采集、查詢和匯總等。同時，采用主動學(xué)習(xí)方式，負責(zé)采集系統(tǒng)所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中各類拓撲結(jié)構(gòu)信息。通過從各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上查詢并匯總得到的信息，完成對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的探測與學(xué)習(xí)。

3 實驗論證分析

本文結(jié)合上述論述內(nèi)容，實現(xiàn)對基于多數(shù)據(jù)融合的220kV變電站設(shè)備運維管理系統(tǒng)的理論設(shè)計，為了進一步驗證該系統(tǒng)中實際應(yīng)用環(huán)境當(dāng)中的運行情況，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)基于WSN的運維管控系統(tǒng)實際應(yīng)用效果進行對比。選擇220kV變電站中常見幾種設(shè)備運維案例作為測試案例，分別利用兩種系統(tǒng)對其進行管控，測試案例包括：變化量啟動電流定值設(shè)定；零序啟動電流定值設(shè)定；線路正序容抗定值設(shè)定；識別碼識別；線路正序阻抗定值設(shè)定。將上述五個不同測試案例分別編號為#001、#002、#003、#004、#005，將兩種系統(tǒng)完成管控后的結(jié)果進行記錄，并繪制成表2所示。

表2 兩種管控系統(tǒng)實驗結(jié)果對比表

從表2中得到的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，本文系統(tǒng)在對上述五組不同測試案例進行管控時，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運維存在問題時的相應(yīng)參數(shù)的召喚值與基準(zhǔn)值均相同，管控操作運行均正確。而傳統(tǒng)系統(tǒng)在對五組不同測試案例進行管控時，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運維存在問題是召喚值與基準(zhǔn)值除了在#002測試案例一致以外，其余均存在差異，因此僅在#002測試案例下得到了正確的管控運行。因此，通過對比實驗證明，本文提出的管控系統(tǒng)在實際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)更加高精度的管控效果。

結(jié)束語：本文通過開展針對220kV變電站設(shè)備運維管控系統(tǒng)的設(shè)計研究，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)系統(tǒng)的優(yōu)化和完善。將本文管控系統(tǒng)應(yīng)用于實際能夠滿足國家電網(wǎng)推進的變電站設(shè)備信息智能建設(shè)相關(guān)技術(shù)研究的應(yīng)用需要，為電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定運行提供保障。但由于研究時間有限，本文在對管控系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計時，并未考慮到220kV變電站在運行時其環(huán)境中各類復(fù)雜因素的影響，因此在管控時效上仍然會與預(yù)期效果存在一定偏差。在后續(xù)的研究中，還將針對這一問題進行更加深入地研究，從而不斷提升變電站設(shè)備運維工作的高效性和可靠性。