變電站測控裝置狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究

趙昱如，王琛佳

（國網(wǎng)陜西省電力公司 安康供電公司，陜西 安康 725000）

變電站測控裝置狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究

趙昱如，王琛佳

（國網(wǎng)陜西省電力公司 安康供電公司，陜西 安康 725000）

文章以測控裝置普遍發(fā)生的故障現(xiàn)象為切入點，分析了測控裝置狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的難點和發(fā)展困境。最后根據(jù)這些問題，文章立足變電站測控裝置的有效運維措施，展望未來測控裝置狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展趨勢。

測控裝置；故障現(xiàn)象；狀態(tài)監(jiān)測；技術(shù)措施

1 測控裝置的應用現(xiàn)狀

隨著變電站無人值班、遠程監(jiān)控的大趨勢發(fā)展，無人值班變電站需要遠方調(diào)度監(jiān)控人員實時對變電站運行情況進行監(jiān)視，時刻掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，根據(jù)變電站綜合自動化系統(tǒng)的預告、事故信息實時調(diào)整運行方式，保證變電站安全運行。在整個電力系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)中，測控裝置主要用于實時監(jiān)視變電站的線路間隔、變壓器間隔、全站的數(shù)據(jù)和信號采集以及控制斷路器、刀閘的分合，在變電站應用數(shù)量非常之廣。

2 測控裝置的故障現(xiàn)象

2.1 CPU板件故障

CPU是整個測控裝置的大腦，負責調(diào)度測控裝置接受到的所有信息。CPU板件故障一般是由CPU的供電電源出現(xiàn)問題造成的，例如裝置運行環(huán)境不穩(wěn)定，電壓過高或電壓過低都會導致插件損壞，同時加上元器件長期運行后容易老化，也會導致CPU插件的故障。

2.2 測量采樣板件故障

測量采樣板件的最常見故障是在長期通過電壓電流的情況下，小型流互、壓互存在故障運行的可能性，這樣測控裝置采集到的采樣值會失去準確率。如果采樣硬件本身存在質(zhì)量問題，會使輸入的電壓或者電流短路，影響這個測控裝置的二次回路，容易造成現(xiàn)場監(jiān)控的遙測失衡。

2.3 遙信開入板件故障

開入板件是測控裝置采集外部開入的插件，主要負責采集常規(guī)變電站一次設備的遙信信號。遙信開入板件的工作原理是通過一個公共端輸出正電，然后通過電纜采集對應端子上送的信號接點，再從其他裝置的硬接點引回具體的開入接點，當其他裝置或者一次設備的某個信號實際動作時接點會閉合，這時候正電就可以導通到對應的開入接點，測控裝置便能采集到這個信號。這其中公共端和開入接點都是通過光耦隔離器供電的，如果它出現(xiàn)問題，就會影響信號量的采集。

2.4 通訊板件故障

通訊板件是提供測控裝置和站控層交換機通訊的插件，造成通訊板件故障的一個比較常見的原因是通訊板件里的網(wǎng)絡插口損壞。不同的通訊數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡插口接入到通訊插件中，如果網(wǎng)絡插口出現(xiàn)老化或者是損壞，就會影響測控裝置與外部的通訊通道的數(shù)據(jù)交換質(zhì)量。

2.5 電源板件故障

電源板件負責給測控裝置各個插件以及測控裝置自身供電。實際運行中，直流電源存在電壓不穩(wěn)定情況時，電源插件的輸入電壓異常會影響電源插件功能，當輸入電壓超過了額定電壓的范圍就會使電源插件的運行處于異常狀況。還有一種情況就是電源板件內(nèi)部的元器件損壞，一是內(nèi)部短路，二是內(nèi)部灰塵累積多，都容易造成內(nèi)部短路，影響電源插件正常供電。

3 狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)需求

近幾年，通過多種多樣的虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)，為測控裝置的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展提供了全新的方向。通過采用虛擬仿真技術(shù)進行設備的狀態(tài)監(jiān)測在我國也逐步得到了一定的研究，以清華大學、北京理工大學等大學校園為首的科研單位已經(jīng)開發(fā)出了一些虛擬監(jiān)測系統(tǒng)，并且取得了良好的運用效果。但隨著大容量、高電壓等級的電氣設備迅速增加，測控裝置所傳輸?shù)男畔⒁仓饾u增多，故障率顯著增高，使得狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)更加迫切。

在實際工作中，變電站運維人員通常針對監(jiān)控人員反饋的現(xiàn)場告警信息，趕往變電站緊急處理操作，以保證電網(wǎng)運行的安全可靠。由于工作環(huán)境的原因，變電站測控裝置一直處于高負荷運行狀態(tài)，大多數(shù)設備在3～5年后極易出現(xiàn)故障，期間造成的遙測數(shù)據(jù)不能實時更新、遙信狀態(tài)誤碼上傳、遙控遙調(diào)操作無法遠程執(zhí)行等等問題都是需要耗費人力物力去解決的。針對這種情況，變電站運行操作人員雖然定期巡視檢查，但僅能依靠裝置信號燈來判斷測控裝置是否正常運行，若發(fā)生裝置自判故障動作且長時間沒有復歸信息的情況，自動化運維人員必須趕往現(xiàn)場處理。因此為了降低變電站運維人員巡視工作的難度，保證突發(fā)天氣狀況下?lián)屝奕藛T的出行安全，針對測控裝置的狀態(tài)監(jiān)測的設計就顯得尤為重要。同時也保證了工業(yè)生產(chǎn)過程的正在運行，而且大大提高了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，加強了企業(yè)核心競爭力。

4 狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)難點和發(fā)展困境

由于監(jiān)測系統(tǒng)大多應用于工業(yè)生產(chǎn)領域，會面臨大量領域相關的開發(fā)需求。而傳統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā)工具，如LABVIEW，MATLAB，Delphi等，其特色在于應用層軟件開發(fā)，而在這些專業(yè)需求方面表現(xiàn)薄弱，開發(fā)起來較為困難，具體表現(xiàn)在以下3個方面：（1）軟硬件結(jié)合方面：監(jiān)測系統(tǒng)中必須使用各種類型的測控儀器以獲得測控裝置的各種狀態(tài)信息，能夠?qū)⒏魍ㄐ乓?guī)約軟件與硬件本身較好的結(jié)合。（2）人機界面開發(fā)方面：設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中經(jīng)常要對測控裝置的各種信息進行分析顯示，對測控儀器的操作管理而言也需要友好的人機界面。（3）專業(yè)領域知識方面：設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)最大的應用領域是工業(yè)生產(chǎn)領域，這就需要專業(yè)領域知識的支持，應盡量以最高效的算法實現(xiàn)開發(fā)功能。而傳統(tǒng)的開發(fā)工具在這3個方面都存在的薄弱環(huán)節(jié)，一般只提供最基本的開發(fā)能力，需要開發(fā)人員自己從最底層開發(fā)，對開發(fā)人員的軟件開發(fā)能力提出了苛刻的要求，使得大量的人力物力浪費在這些開發(fā)環(huán)節(jié)上，不能把主要精力放在監(jiān)測監(jiān)控應用方面，難以跟上需求的變化和發(fā)展。

到目前為止，國產(chǎn)的傳感器設備的生產(chǎn)和國內(nèi)狀態(tài)監(jiān)測的應用情況基本落后于國外先進水平。（1）很多基于變電站測控裝置的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)沒有發(fā)展起來。（2）一些狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在已經(jīng)具備規(guī)模的變電站軟環(huán)境和管理機制上不能適應當前的發(fā)展要求。這主要體現(xiàn)在：變電站現(xiàn)場的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)并沒有成為必要的部分，由于沒有實時狀態(tài)檢修，維修管理還是沿用過去的舊體制，運行和設備管理維修脫節(jié)，沒有形成對狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的需求，同時已有的狀態(tài)監(jiān)測設備也沒有發(fā)揮應有的作用。（3）現(xiàn)階段的變電站技術(shù)人員還沒有足夠的能力處理和分析狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，無論對測控裝置本身還是現(xiàn)有的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，人工進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計還是依然存在的。如果想要在國內(nèi)要推廣狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，除了要解決國產(chǎn)傳感器設備的生產(chǎn)和管理機制等問題外，現(xiàn)場技術(shù)人員的培訓和技術(shù)服務也是必須解決的問題。

5 結(jié)語

結(jié)合當前狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中存在的問題，為測控裝置的狀態(tài)監(jiān)測這一方面的研究提供了新的思路。希望能夠在克服軟件開發(fā)過程中數(shù)據(jù)分析這塊的困難基礎上，將內(nèi)存管理與數(shù)據(jù)調(diào)用相結(jié)合，作到實時收集現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取設備狀態(tài)信息的強大數(shù)據(jù)通信分析能力，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸和交互，從而達到設備狀態(tài)監(jiān)測的目的。測控裝置的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)刻不容緩，為彌補變電站測控裝置狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)這塊短板，解決現(xiàn)場運行人員缺乏技術(shù)處理和分析數(shù)據(jù)能力，以及運行和設備管理維修脫節(jié)的問題指明了方向。相比以往“守株待兔”的防守型策略，研究分析利用主動出擊的方式，將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)中。這樣針對測控裝置單獨研發(fā)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，在常規(guī)監(jiān)控的基礎上，又為電網(wǎng)的安全可靠運行增添了雙保險。

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Research on monitoring technology of monitoring and control device status in substation

Zhao Yuru, Wang Chenjia
（Ankang Power Supply Company of State Grid Electric Power Company of Shannxi Province, Ankang 725000, China）

Taking the common failure phenomena of the measurement and control device as the breakthrough point, this paper analyzes the technical difficulties and development dilemma in the status of monitoring and controlling the device status. Finally, according to these problems, based on the effective operation and maintenance measures of substation monitoring and control devices, the development trend of the state monitoring of the future measurement and control device is expected.

measurement and control device; fault phenomena; status monitoring; technical measures

趙昱如（1989— ），男，陜西安康，本科，助理工程師；研究方向：電網(wǎng)調(diào)度自動化設備運維及二次檢修。