6變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

1、變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用劉超蔡忠林趙金林（寶雞供電局陜西寶雞721004）【摘要】由于技術(shù)發(fā)展，目前變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的種類(lèi)和生產(chǎn)廠家眾多，數(shù)據(jù)采集、傳輸、編碼規(guī)范不一致，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合一直是變電設(shè)備管理的難題。本文介紹了典型變電站多種在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方式，詳細(xì)說(shuō)明了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)組織及各模塊功能，為智能變電站建設(shè)提供一種思路。 【關(guān)鍵詞】在線(xiàn)監(jiān)測(cè)整合智能變電站 1引言變電站主要設(shè)備實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為電氣設(shè)備提供了科學(xué)、方便、連續(xù)的狀態(tài)診斷手段，使變電站的智能化管理水平也因此大大提高，并且是設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，近幾年隨著設(shè)備的進(jìn)步以及越來(lái)越高的可

2、靠性要求，相應(yīng)的變電站在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)建設(shè)也不斷增多，但是這些系統(tǒng)的大多都孤立運(yùn)行，每套在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能反映設(shè)備的一部分特性，不能實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，集中監(jiān)控。電網(wǎng)企業(yè)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員追求著系統(tǒng)建設(shè)的兩大根本目標(biāo)：穩(wěn)定的數(shù)據(jù)集中采集和更低的系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行成本1。多種在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)如何整合，集中管理，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次利用，降低管理和運(yùn)行成本，已成為影響變電站智能化管理的突出問(wèn)題。同時(shí)變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的種類(lèi)和生產(chǎn)廠家眾多，數(shù)據(jù)庫(kù)格式和數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)不能被為信息系統(tǒng)二次共享分析使用，造成了資源浪費(fèi)。2解決方案我局330KV段家變由于所處的重要性，采用的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較齊全、產(chǎn)品和廠家較

3、多，在該站做試點(diǎn)具有典型性。我們對(duì)該站變壓器局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、變壓器套管絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、變壓器鐵芯接地電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、MGA20006變壓器絕緣油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、BWH1型絕緣子污穢在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，同時(shí)將已有的圖像監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等進(jìn)行集成，建立了變電站在線(xiàn)檢測(cè)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站主要設(shè)備在線(xiàn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，有利于運(yùn)行、檢修單位及時(shí)掌握設(shè)備的多種信息，同時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)中心為變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)源，保證了設(shè)備狀態(tài)檢修工作科學(xué)合理有效的進(jìn)行。2.1系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)分類(lèi)：（1）局部放電數(shù)據(jù)局部放電數(shù)據(jù)是反映變壓器絕緣狀況較靈敏的重要指標(biāo)，我國(guó)110 kV及以上電壓等級(jí)大型變壓器事故中50%是

4、匝絕緣事故，而且基本上都是在正常工作電壓下?lián)p壞2。本系統(tǒng)讀取的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是主變本體局部放電量數(shù)據(jù)，并繪制主變局放趨勢(shì)圖。（2）套管介損對(duì)套管的介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)套管電容屏間擊穿、絕緣受潮劣化等致命性缺陷。本系統(tǒng)讀取的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是主變?nèi)喔邏禾坠芙閾p、套管電容量、母線(xiàn)電壓數(shù)據(jù)，并繪制主變介損、電容量趨勢(shì)圖。（3）鐵芯接地電流對(duì)于箱體內(nèi)異物、內(nèi)部絕緣受潮或損傷、油箱沉積油泥、鐵芯多點(diǎn)接地類(lèi)型的故障，可以通過(guò)鐵芯接地電流的監(jiān)測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)。本系統(tǒng)讀取主變鐵芯的泄漏電流、夾件電流數(shù)據(jù)，并繪制鐵芯電流趨勢(shì)圖。（4）油色譜油色譜分析反映在系統(tǒng)正?；蚍钦＿\(yùn)行電壓條件下，由于電、熱

5、作用引起的變壓器絕緣油老化、分解產(chǎn)生的氣體成分，長(zhǎng)期絕緣老化狀態(tài)以及以發(fā)熱為主要特征的各類(lèi)變壓器內(nèi)部故障反映較為準(zhǔn)確。本系統(tǒng)讀取氫氣、一氧化碳、甲烷、 乙烯、 乙炔、乙烷、總烴、油溫、微水等數(shù)據(jù)，并繪制油色譜趨勢(shì)圖。（5）污穢在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置傳統(tǒng)的設(shè)備外絕緣污穢監(jiān)測(cè)一般都是在停電情況下進(jìn)行鹽密測(cè)量來(lái)反映，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確性較低3。而B(niǎo)WH1型絕緣子污穢在線(xiàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)對(duì)刀閘、電壓互感器、母線(xiàn)支柱瓷瓶等設(shè)備泄漏電流連續(xù)檢測(cè)的方法實(shí)現(xiàn)絕緣子污穢實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)，準(zhǔn)確度較高。讀取的數(shù)據(jù)包括：泄漏電流、溫度、濕度等，并計(jì)算泄漏電流平均值、泄漏電流最大值、超過(guò)3毫安次數(shù)、超過(guò)10毫安次數(shù)等，形成報(bào)表和趨勢(shì)圖，以便

6、進(jìn)一步分析。（6）報(bào)警管理該模塊讀取實(shí)時(shí)報(bào)警信息，顯示被檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前報(bào)警數(shù)據(jù)和歷史報(bào)警數(shù)據(jù)，并按照局部放電、套管介損、鐵芯電流、油色譜、變電污穢分類(lèi)管理，實(shí)時(shí)顯示，運(yùn)行人員可以及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。（7） 圖像監(jiān)控及安防系統(tǒng)該站裝有技術(shù)先進(jìn)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，能對(duì)一、二次設(shè)備和戶(hù)內(nèi)外生產(chǎn)場(chǎng)所進(jìn)行連續(xù)有效的監(jiān)視，并在變電站安裝了治安保衛(wèi)系統(tǒng)，能通過(guò)紅外射線(xiàn)對(duì)圍墻一周進(jìn)行安全防護(hù)、自動(dòng)報(bào)警，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)對(duì)圖像監(jiān)控及安防系統(tǒng)進(jìn)行WEB集成。2.2在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)我們首先對(duì)不同廠家的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則、傳輸規(guī)約、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)研，按照MIS系統(tǒng)設(shè)備編碼規(guī)則，針對(duì)不同產(chǎn)品研制相應(yīng)的數(shù)據(jù)同步軟件，對(duì)在線(xiàn)

7、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分別進(jìn)行解碼、分類(lèi)編譯，按照統(tǒng)一的編碼方式對(duì)在線(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理。圖2-1在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1示，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通訊管理服務(wù)器將各在線(xiàn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的同步到中心數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，也是Web服務(wù)器的后臺(tái)數(shù)據(jù)中心，Web服務(wù)器是基于廣域網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程分析管理系統(tǒng)的網(wǎng)站服務(wù)器，負(fù)責(zé)處理用戶(hù)的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)需要的業(yè)務(wù)邏輯，用戶(hù)通過(guò)局域網(wǎng)或Internet訪(fǎng)問(wèn)Web服務(wù)器，完成錄入數(shù)據(jù)、查詢(xún)數(shù)據(jù)、查詢(xún)趨勢(shì)圖、譜圖、設(shè)置參數(shù)等管理任務(wù)。通過(guò)該系統(tǒng)，用戶(hù)可以同時(shí)管理不同在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而以前的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理需要安裝不同的客戶(hù)端，通

8、過(guò)不同的用戶(hù)/密碼進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，訪(fǎng)問(wèn)方式復(fù)雜，維護(hù)工作量大。2.3變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的功能模塊系統(tǒng)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩個(gè)大的模塊。前臺(tái)模塊主要包括：報(bào)警管理、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、銘牌管理、圖像監(jiān)控、安防等；后臺(tái)主要用于系統(tǒng)的安全管理、維護(hù)、系統(tǒng)的擴(kuò)展、報(bào)警參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)集成同步字典等。系統(tǒng)的主要模塊組成如圖2-2所示：圖2-2變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)圖（1）報(bào)警管理模塊：包括實(shí)時(shí)報(bào)警、當(dāng)前報(bào)警和歷史報(bào)警信息三個(gè)子模塊。實(shí)時(shí)報(bào)警模塊實(shí)時(shí)采集、顯示本系統(tǒng)中的所有設(shè)備監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的運(yùn)行狀態(tài)，采集以下信息：系統(tǒng)中有那些被監(jiān)測(cè)對(duì)象，每個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象有那些監(jiān)測(cè)項(xiàng)，每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)的報(bào)警情況正常、注意值報(bào)

9、警、警示值報(bào)警。當(dāng)前報(bào)警數(shù)據(jù)列出所有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目或某一個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)當(dāng)前報(bào)警的信息，可查看設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的趨勢(shì)圖。用戶(hù)也可對(duì)當(dāng)前報(bào)警的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除報(bào)警的操作。歷史報(bào)警數(shù)據(jù)便于用戶(hù)進(jìn)行多功能查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)。（2）在線(xiàn)數(shù)據(jù)管理模塊：包括變壓器絕緣綜合、油色譜、變電污穢在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理三個(gè)子模塊。·變壓器局部放子模塊實(shí)時(shí)采集、顯示變壓器的電壓、相序、最大放電量、監(jiān)測(cè)時(shí)間等數(shù)據(jù)，并可根據(jù)條件查詢(xún)局放趨勢(shì)圖，如圖2-3示。圖2-3變壓器局部放電趨勢(shì)圖點(diǎn)擊趨勢(shì)圖中的某點(diǎn)，可進(jìn)入譜圖分析，查看對(duì)應(yīng)的譜圖，即二維（Q-、N-、N-Q)圖、三維（N-Q-）圖，譜圖界面如圖2-4示：圖2-4變壓器局放工頻周期三維

10、圖和N-Q圖·變壓器套管介損子模塊采集、顯示套管的電壓、相序、套管介損、套管電容、套管電流、母線(xiàn)電壓的套管介損參數(shù)數(shù)據(jù)，可根據(jù)條件查詢(xún)局放趨勢(shì)圖，可以對(duì)同一變電站不同設(shè)備的同一相序趨勢(shì)圖對(duì)比，也可以對(duì)比同一設(shè)備的不同相序的趨勢(shì)進(jìn)行對(duì)比，如圖2-5示。圖2-5變壓器套管介損趨勢(shì)圖·變壓器油色譜子模塊采集、顯示主變的氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、總烴、總可燃?xì)怏w、油溫、微水等油色譜參數(shù)數(shù)據(jù)，可根據(jù)條件查詢(xún)局放趨勢(shì)圖，可以顯示一種氣體的趨勢(shì)圖或多種氣體的趨勢(shì)圖查看氣體的總體趨勢(shì)，如圖2-6示。圖2-6油色譜報(bào)趨勢(shì)圖·變電污穢子模塊采集并顯示變電設(shè)備泄漏電流平均

11、值、泄漏電流最大值、超過(guò)3毫安次數(shù)、超過(guò)10毫安次數(shù)、溫度、濕度等變電污穢參數(shù)數(shù)據(jù)。用戶(hù)界面如圖2-7所示：圖2-7變電污穢趨勢(shì)圖（3）設(shè)備與銘牌管理·設(shè)備管理子模塊管理變電站名稱(chēng)、運(yùn)行編號(hào)、額定電壓、工作電壓、相序、設(shè)備狀態(tài)、型號(hào)、安裝位置、廠商、出廠日期、出廠編號(hào)、投運(yùn)日期。·銘牌管理子模塊管理設(shè)備的銘牌信息，設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)。（4）環(huán)境數(shù)據(jù)BWH1型絕緣子污穢、油色譜等需要記錄天氣狀況、環(huán)境溫度、濕度的狀況等信息。用戶(hù)并可根據(jù)需要可以錄入降水概率、風(fēng)向、風(fēng)力等級(jí)等，溫濕度由變電站污穢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)入。（5）遙視和安防系統(tǒng)：由設(shè)在戶(hù)外設(shè)備區(qū)、保護(hù)小室、配電室的12臺(tái)智能高

12、速攝像頭組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)對(duì)全站一、二次設(shè)備運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視、同時(shí)配合6個(gè)防區(qū)（12個(gè)通道號(hào)）周界報(bào)警對(duì)站內(nèi)一、二次設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和治安情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)視。（6）安全管理·用戶(hù)管理：管理用戶(hù)及群組的基本資料，一個(gè)用戶(hù)可以屬于多個(gè)群組。·角色管理：給用戶(hù)分派角色，權(quán)限?？梢园凑杖航M分派，也可以單個(gè)用戶(hù)分派。·模塊管理：系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，通過(guò)模塊管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。（7）日志管理包括登錄(注銷(xiāo))日志、操作日志管理。日志管理的信息包括用戶(hù)名、用戶(hù)的IP、用戶(hù)的部門(mén)、登錄/注銷(xiāo)、時(shí)間、操作記錄等。（8）參數(shù)設(shè)置包括變壓器絕緣綜合在線(xiàn)監(jiān)

13、測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警參數(shù)、電容基值，變壓器油色譜運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警參數(shù)，變電污穢運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警參數(shù)，系統(tǒng)的類(lèi)型參數(shù)、數(shù)據(jù)同步與備份參數(shù)設(shè)置等，上述參數(shù)可以遠(yuǎn)程設(shè)置。（9）使用單位管理對(duì)公司和變電站等機(jī)構(gòu)管理，該信息不能夠刪除。（10）數(shù)據(jù)集成同步:數(shù)據(jù)集成由后臺(tái)服務(wù)程序自動(dòng)完成，可進(jìn)行實(shí)時(shí)同步或按照用戶(hù)的設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行同步。（11）數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，也可在Web頁(yè)面遠(yuǎn)程手動(dòng)備份。3變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)該系統(tǒng)采用目前流行的基于微軟的.net平臺(tái)面向?qū)ο蟮亩鄬臃植际郊夹g(shù)，采用基于Web的B/S程序體系結(jié)構(gòu)。在多層架構(gòu)下，應(yīng)用程序可以分布在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上，通過(guò)分布式技術(shù)實(shí)現(xiàn)

14、異構(gòu)平臺(tái)之間對(duì)象的相互通信，可以極大的提高系統(tǒng)的擴(kuò)充性，方便系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)升級(jí)。3.1在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮了眾多廠家的數(shù)據(jù)采集、傳輸、編碼和存儲(chǔ)規(guī)范，參考MIS系統(tǒng)設(shè)備編碼方式，設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)具有較強(qiáng)的兼容性、開(kāi)放性，能自動(dòng)將不同廠家的在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)集成和同步到中心數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了開(kāi)放的變電站在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以與運(yùn)行的生產(chǎn)管理方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，便于收集在線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析和處理。系統(tǒng)擴(kuò)充性強(qiáng)，新增的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以方便地接入本系統(tǒng)。3.2變電站在線(xiàn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)以Web形式在局域網(wǎng)中發(fā)布，便于更多用戶(hù)方便地對(duì)多種在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、比較、統(tǒng)計(jì)。3.3系統(tǒng)可以方便地推廣到其他變電站：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編

15、碼中對(duì)單位、變電站統(tǒng)一部署，充分考了其它變電站接入系統(tǒng)的功能，在試運(yùn)行中不斷改進(jìn)、測(cè)試，減少了系統(tǒng)擴(kuò)展所用的工作量和時(shí)間。4系統(tǒng)運(yùn)行情況該系統(tǒng)自2008年2月投入使用以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，變電運(yùn)行管理可通過(guò)Web頁(yè)面調(diào)用局放趨勢(shì)、套管介損趨勢(shì)、套管電容趨勢(shì)、鐵芯電流趨勢(shì)、油色譜趨勢(shì)、安防、圖像監(jiān)控等各類(lèi)數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地了解設(shè)備健康及變電站安全情況，大大減少了工作量，提高了效率。5結(jié)論本課題首先解決變電站各種智能化監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)整合和傳輸問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了變電站在線(xiàn)檢測(cè)管理系統(tǒng)，對(duì)整合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和利用，結(jié)合設(shè)備的其它狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)智能化的評(píng)價(jià)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)一年多的反復(fù)測(cè)試，該系統(tǒng)在使用過(guò)程中，維護(hù)操作簡(jiǎn)便，極大地方便了變電站設(shè)備管理，保證了設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確、及時(shí)和完整性，初步實(shí)現(xiàn)了變電站設(shè)備檢測(cè)的智能化管理，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)在整個(gè)供電企業(yè)都將具有良好的推廣應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1 慕福林 黃建軍 論電力客戶(hù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控技術(shù) 二八年全國(guó)電力企業(yè)信息化大會(huì)論文集2 李書(shū)碩 金鑫 戴舒 變壓器局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)綜述 東北電力技術(shù)，Northeast Electric Power Technology， 2009年