变电站在线监测及辅助设备监控系统研究与应用.docx

变电站在线监测及关心设备监控系统争论与应用任萱;汤欣;孙维伟;包磊【摘 要】智能电网的进展及变电站设备状态检修的全面开展,要求对变电站各种设备进展有效地集中监控.文中通过在变电站建立智能关心监测终端,承受设备 ADP+ 设备规约库动态统一接入各种关心监测设备,利用信号变频采样、告警录波等采集策略提取设备运行关键信息,分级冗余存储数据,并承受多点同构的分布式效劳架构为变电站运行人员、检修人员以及治理人员供给面对角色的差异化应用效劳,提高了对运行设备的实时监测水平,降低了运行检修本钱.【期刊名称】江苏电机工程【年(卷),期】2023(031)006【总页数】5 页(P31-34,38)【关键词】变电站智能终端;智能信号采集;多点同构【作 者】任萱;汤欣;孙维伟;包磊【作者单位】镇江供电公司,江苏镇江 212023;镇江供电公司,江苏镇江 212023;镇江供电公司,江苏镇江 212023;镇江供电公司,江苏镇江 212023【正文语种】中 文【中图分类】TM762“三集五大”工作的全面推动，对变电站各类设备监测系统的集成化和系统化建设提出了更高要求。 构建大检修、大运行体系的重点之一，是在保证安全的根底上，对现有设备运行集控功能实施集约融合、统一治理，并依据专业化方向，推动设备巡检、维护、操作的一体化治理，这就要求对变电站设备实现各类特征数据的全面 监测和信息的集中综合应用。设备状态检修工作的持续开展，对在线监测装置和辅 助设备的治理提出了精益化要求。在线监测和关心设备监控系统充分利用状态监测 和诊断技术猎取设备信息、推断设备状态、推测故障进展趋势、评估设备安康状况， 为推动和深化设备状态检修工作供给技术保障。1 系统争论背景及方向1.1 争论背景2023 年，对江苏省 2233 座变电站 22 类 5839 套在线监测和关心设备进展了调查，目前江苏电网变电站内在线监测装置和关心设备的运行模式主要有 2 种。一是建立了各自独立的远程监测系统，可对变电设备实施远程监视和巡检；二是在变电站内进展就地在线监测，通过人工定期巡检方式进展信息查看和收集。 这 2 种模式的缺乏之处：一是不能满足设备集约融合、统一治理的要求。现有变电设备监测系统均承受纵向模式，信息分散、难以融合共享，不能满足各类人员的差异化应用需求。 二是局部在线监测装置和关心设备运行数据未实现远传和集中监控，不能满足设备缺陷准时觉察、快速处理的要求。1.2 争论方向（1） 制定在线监测装置、关心设备的统一规约、数据传输格式，建立健全相关的技术标准和治理规定。（2） 构建具有数据牢靠、高效传输、系统坚强的全省统一的实时监控集成平台， 实现全部设备信息的统一采集和网络化治理。在站端统一完成数据采集、存储、预处理、后台同步、远程效劳等各项功能。（3） 实现变电站设备远程分析、远程诊断、综合评估的应用效劳。 通过系统供给的全景监测、横向比对、趋势告警等技术手段，实现在线、多维的设备安康状况评价和故障分析。结合 PMS 治理系统中设备台账等各类数据，实现对设备的综合评价和专业分析。2 系统集成方法系统集成涉及多种数据资源：各种关心监测设备的数据接入、视频监控系统、各种设备的台帐对接、用户统一认证系统、专家分析系统等。如何整合诸多资源形成统一整体并供给统一的效劳是争论的主要难点之一。系统集成整合后，针对如此多的信息，如何提取和进展数据分析挖掘，为用户供给有效信息和便利应用是平台建设的关键。在线监测和关心设备分类如表 1 所示。表 1 在线监测和关心设备分类表分类 列表 GIS 气体密度、油色谱、避雷器泄漏电流、消弧线圈、容性设备、局放等在线监测设备公用设备监测类 直流系统、蓄电池、直流接地监测、沟通系统电能质量监测类 电能质量监测、电压监测设备在线监测类环境安防监测类视频监控、环境温度、湿度、周界防范、门禁、水泵、防火防盗、空调、SF6 监测统一集成的总体思想是承受 OGSA 网格技术对各种资源进展有效整合，形成统一整体，承受分层存储、分级应用策略对诸多数据进展分类和汇总，针对各种人员和角色供给差异化效劳，便利应用1。统一集成总体构造如图 1 所示。2.1 多点同构的分布式效劳架构系统集成承受 OGSA 网格体系理念，利用 SOA 将涉及诸多的资源都抽象为效劳， 利用 Web Service 统一接口和数据交换格式,通过效劳间的组合和交互形成全面完整的系统应用。各效劳间各自独立、分层部署、完全松耦合，可独立升级和维护， 不影响其他功能的应用。通过效劳治理对效劳进展注册，通过效劳调用流程CallFlow 动态配置业务规律，形成各种应用。多点同构的分布式效劳架构保障了不连续的应用效劳，保障了实时监测的连续性和稳定性：在监测系统或者网络故障时，智能终端间相互协调，自动选择某一智能终端担当主站功能，接收各站的告警信息，主站系统自动切换到某一智能终端，为用户供给正常的运行监测应用。分布式效劳架构如图 2 所示。2.2 变电站智能终端变电站关心设备和在线监测设备种类及型号各异，各设备的通信接口和协议也都有差异，即便是同种设备在不同变电站的数据采集也有可能不一样。但对每个设备进展单独开发接口已不适宜。为解决这个问题，变电站智能终端承受设备适配器ADP模式实现智能信号采集。设备 ADP 分为物理层、协议层、数据层和掌握层。物理层与设备对接，支持不同的接口类型RS232，RS485，网络接口等， 并在物理层实现消息路由功能，供给数据透传。协议层对物理层上送的数据进展规约匹配和解析，解析的数据上发给数据层处理。同时对数据层下发的消息进展规约组装，通过物理层下发给设备。数据层分析采集数据，进展分类和分级存储，对变化率不大的数据进展过滤，对特别状况数据变化率大，有告警，数值超过阀值等 发送消息通知掌握层。掌握层对采集任务进展掌握，实现数据的自动或人工采集， 动态变化采集频率，实现数据的补采和重采。如图 3 所示。图 3 承受设备 ADP 和规约库自适应接入设备智能信号采集技术对采集的数据进展实时推断和分析，对设备正常、数据稳定的数 据进展低频采样和存储；在发生告警或故障时，对数据进展高频采样和存储，既保 证了数据的完整性和可复原性，又节约了存储和网络流量，为故障分析供给详实准 确的数据2。变电站智能终端保存了对设备采集的原始数据，并供给单独的 Web 应用，可在站内或远程进展网页扫瞄查看监测信息，保障网络或监测系统主站消灭 故障时，监测信息不丧失。变电站智能终端承受嵌入式操作系统，提高系统安全性； 承受软件和硬件看门狗，保障系统连续稳定运行；操作系统层硬件保护，系统崩溃时承受备份自行恢复；智能终端实时监视系统运行指标cpu、内存、温度、存储空间等，汇总评估系统状态，自动调优系统运行参数；系统状态信息汇总到监测系统主站，由监测系统统一监视各个变电站的智能终端运行状态，统一治理； 智能终端软件自动检测升级，削减维护工作。如图 4 所示。图 4 智能效劳终端自维护构造图2.3 数据分级冗余存储为保证数据安全，全部数据都冗余存储在智能终端和主站系统。同时考虑到系统资 源的有效利用，全部的数据都分类采集、分类压缩、分类同步。数据存储按实时表、24 h 表、历史表存储，针对不同的信息告警、状态、监测数据分类采集，采用不同的采集策略。告警信息、状态信息、监测数据、统计信息分类存储，分类汇总。各站点单独保存采集数据，状态信息和告警数据实时汇总到关心监测系统，历史数据和统计信息定期与省关心监测系统进展同步。关心监测系统可追溯查看变电站的采集数据。各变电站智能终端和关心监测系统均可独立运行，任何一端的故障不影响其他节点使用。如图 5 所示。图 5 数据分类采集及存储示意图2.4 基于角色的差异化应用针对用户的工作职责和特点分别供给不同的用户界面和应用效劳，系统自动实现数据的筛选及汇总，并且支持不同级别用户操作不同的数据，猎取需要的信息。（1） 为运行人员供给实时的、直观的、全面的告警和故障信息；（2） 为检修人员供给准时的设备缺陷和故障具体信息，定位和推断设备缺陷和故障的技术手段；（3） 为治理人员供给远程诊断、统计分析、专业评估、变化趋势、比照分析等工具。为专职供给主设备安康状况、公用系统和关心系统的详实数据；（4） 为行业专家供给远程诊断手段和专业分析工具。不同角色可以设定特定的扫瞄权限，依据登录状况只显示该人员所管辖或关注的区域信息。也能依据用户的专项需求视频监控、门禁治理等供给专项应用效劳。2.5 开放式嵌入多种专业分析工具原有的监测系统已累积了一批专业分析工具，有些工具是针对厂家特定型号的设备， 与设备直接交互进展数据分析和参数配置，有些工具是利用设备的原始数据进展分 析和评估。这些工具均承受特定的算法和计算模型对设备进展诊断和预判，具有较 强的针对性和专业性。系统作为开放式平台，可以便捷地嵌入第三方专业分析工具， 保证了现有专业分析工具的完全整合，又为工具的嵌入供给了便利，具备良好的 兼容性和扩展性。系统嵌入各种专业分析工具，极大地丰富了系统分析工具的范围 和数量，增加了系统专业分析力量，为远程故障分析诊断、专业评估和推测供给了 技术手段。专业分析工具的嵌入方式和工作流程如图 6 所示。图 6 专业分析工具的嵌入方式和工作流程示意图2.6 变电站轮询运行监测变电站轮询承受图形方式全面显示某一变电站内全部设备的主要运行指标、告警状况、设备运行状况等，以自动轮换的方式显示各站的运行信息。轮询的规章变电站列表，按告警等级轮询，按告警数量轮询，间隔时间等可配置。运行人员可通过变电站轮询完成变电站设备巡检，通过图形化的变电站设备图准时觉察特别和告警。2.7 以用户为中心的信息推送与溯源RIA 技术突出客户端的功能和用户体验，随着计算机软硬件的快速进展，个人计算机的运算力量已变得格外强大。系统承受 Flex，Ext 等 RIA 技术打造了类 C/S 应用的用户界面，为系统的使用者供给极大的便利，承受地理图、设备分布图等方式直观呈现，功能层级关联，削减用户操作次数。告警信息可通过弹出告警框、图标闪耀、短信通知、邮件通知等方式准时通知相关人员。通过系统自动分析和设备主动上送的告警觉察设备运行特别，并通过与监测数据自动关联，追溯分析设备故障缘由，降低故障处理周期，削减检修本钱。3 系统集成方法的实现系统由变电站智能终端，关心监测系统组成。平台之间信息共享，承受向上信息集合，向下追溯查询的机制；每个平台都可以独立运行，平台之间的数据通过消息总线到达共享同步。每个平台分为 3 层，表示层用于画面显示，效劳层用于业务逻辑处理、数据分析，数据层用于数据库数据的保存。系统总体架构如图 7 所示。图 7 系统总体架构（1） 客户端：使用 Windows 操作环境，IE 扫瞄器 6.0 及以上。（2） 画面层：UI MVC 模型 Struts2.0Web Site+EXT+Flex 插件+Spring。（3） 效劳层：使用 Apache CXF 开源 SOA 框架实现 Web Service 远程调用，效劳的加载。（4） 设备 ADP 层：使用 Java RXTX 开发包，基于 Javax comm 包，支持RS232 及 RS485 等多种通信接口。（5） 数据库层：数据库承受 DB2 和 MySQL变电站端承受轻量级数据库，和效劳层之间的交互承受 ibatis+jdbc o-r 映射框架。系统承受 SOA 框架构建，全部的功能应用均由效劳组成。如表 2 所示。表 2 系统效劳一览简表效劳 说明状态治理 保存和处理设备实时/历史状态信息。供给状态取得，状态查询功能。警报治理 保存和处理设备实时/历史警报信息。供给警报取得，警报查询功能。任务治理 供给任务定制功能，进展任务的编排，发送，任务结果的保存，取得。任务执行治理供给画面显示用信息 master 表查询功能。供给 Master 表增，修改，删除，导入功能。日志治理 日志的增加删除查询功能。权限治理 权限的增加，删除，修改，同步功能。设备 ADP 和设备间的通信，设备通信格式报文到效劳间接口格式的转换。任务的执行，自动掌握，补采、重采掌握，自动采集地执行。排他治理效劳 进展设备命令执行排他功能。设备管理 进展设备的增加，删除和修改功能。设备维护/修理的设定和解除功能。效劳治理 效劳信息维护，定时效劳工作状态检查。Master 表治理4 完毕语变电站在线监测及关心设备监控系统的统一集成方法适应了“智能电网”构建智能 变电站的进展要求，解决了监测系统分散、接入困难等问题，提高了对运行设备的 实时监测水平，为主设备安康状况、公用系统和关心系统的分析供给了详实的数据， 有利于变电站状态检修工作的全面深入开展。系统的建设符合了国家电网公司“三 集五大”构建大运行、大生产体系的进展要求。连续对现有设备运行集中掌握功能 实施集约融合、统一治理；加强业务整合，依据专业化方向，推动设备巡检、维护、操作等一体化治理，提高检修维护效率。参考文献：1 吉亚民，谢林枫.江苏电网电气设备在线监测平台建设的争论J.江苏电机工程， 2023，285：36-38.2 郑海雁，王红星，孙世稳.关于变电站设备信息智能采集的争论J.信息系统工程， 20238：143-144，132.