消弧線圈接地補償裝置在線監測系統的研究

王振邦　趙明　盧沖　宛月　莊麗娟　趙玉富

摘 要：采用在線監測技術，利用移動互聯網通信，研制出一套消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統，運維管理人員通過計算機和智能手機，實時監控消弧線圈限壓接地補償裝置現場運行的狀況，及時處理接地故障，避免了事故的發生，保證了供電可靠性，提高了電能質量。

關鍵詞：在線監測；移動互聯網；監控；供電可靠性；電能質量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.195

0 引言

隨著城市配網快速發展和電力電纜大量應用，配電系統母線電容電流快速增長，出現了中性點接地補償裝置容量配置不足、運維管理不到位等較為突出的問題，導致了接地電弧引發火災、變電站母線短路、開關柜燒損等故障發生。

截至目前國內還沒有一套成熟的方案，有效的管理電網中性點接地補償裝置日常運行，當前，電力系統由傳統的計劃檢修逐步向狀態檢修過度，這是國內外電力發展的大趨勢，而要實現狀態檢修，首要問題就是要解決如何了解設備在運行中的狀況。近年來，國內外電力科研部門、電力企業及電力相關的生產制造企業，為此做了大量的工作，研發了多種在線監測裝置，已經使很多電力設備處于運行中的在線監測之下，為狀態檢修的實現打下了一定的基礎。

1 技術原理

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統運用單片機數據采集技術，采用ORACLE技術建立數據庫，采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式又稱B/S結構設計系統服務器在線監測軟件、智能手機終端應用軟件采用3ANY管理技術，將消弧線圈限壓接地補償裝置運行的數據通過GPRS無線模塊傳至聯網的服務器，用戶通過計算機終端應用軟件和智能手機終端應用軟件訪問服務器，可實時監測消弧線圈限壓接地補償裝置運行狀況。

2 在線監測系統的結構組成

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統由硬件部分和軟件部分組成。硬件包括子站、服務器、運檢負責人員辦公計算機及智能手機，軟件部分包括信息傳輸模塊底層驅動程序、服務器監控系統、數據庫、運檢負責人員辦公計算機端應用軟件、智能手機客戶端APP等。運維檢修人員可以通過辦公室計算機和智能手機實時查看變電站消弧線圈限壓接地補償裝置運行情況，對于接地故障、消弧線圈限壓接地補償裝置停運及由于配網擴展導致配置容量不足等問題，可以通過實時監控運行情況，第一時間發現和解決問題，從而提高電能質量和供電可靠性，進而提升國網開封供電公司的核心業務。

總體結構組成示意圖如圖1。

2.1 子站

子站由安裝在消弧線圈限壓接地補償裝置信息數據傳輸單元，數據接口擴展單元和供電單元組成。河南電網的變電站運行了多個消弧線圈限壓接地補償裝置廠家，不同的廠家數據傳輸的接口也不盡相同，從現場運行設備統計結果來看，總的來說分兩大類，一是RS232串行數據接口，二是485數據接口。

由于現場消弧線圈限壓接地補償裝置接口都是與后臺綜合自動化系統或其他通信設備連接，消弧線圈限壓接地補償裝置現場運行數據也是從此接口傳出，經多次現場調研分析后，采用擴展此接口的方案，和對應后臺綜合自動化系統或其他通信設備接收到的設備運行數據一致，既能保證后臺綜合自動化系統或其他通信設備數據傳輸正常，也能接入信息通信模塊。達到實時監測現場消弧線圈限壓接地補償裝置運行的真實情況目的。

針對上述分析結果，國網開封供電公司和河南恩湃電力技術有限公司合作開發了RS232全雙工數據通信接口擴展模塊，現已安裝在現場，達到了預期效果，數據通信正常。

2.2 服務器

2.2.1 數據庫服務器

a高性能原則。保證所選購的服務器，不僅能夠滿足運營系統的運行和業務處理的需要，而且能夠滿足一定時期業務量的增長。服務器處理器性能很關鍵，CPU的主頻要高，要有較大的緩存。

b可靠性原則。可靠性原則是所有選擇設備和系統中首要考慮的，尤其是有大量數據處理要求的、需要長期運行的系統上。考慮服務器系統的可靠性，不僅要考慮服務器單個節點的可靠性或穩定性，服務器要具備冗余技術，同時像硬盤、網卡、內存、電源此類設備要以穩定耐用為主，性能其次。

c可擴展性原則。保證所選購的服務器具有優秀的可擴展性原則。因為服務器是所有系統處理的核心，要求具有大數據吞吐速率，包括：I/O速率和網絡通訊速率，而且服務器需要能夠處理一定時期的業務發展所帶來的數據量，需要服務器能夠在相應時間對其自身根據業務發展的需要進行相應的升級，如：CPU型號升級、內存擴大、硬盤擴大、更換網卡、增加終端數目、掛接磁盤陣列或與其他服務器組成對集中數據的并發訪問的集群系統等。這都需要所選購的服務器在整體上具有一個良好的可擴充余地。

d安全性原則。服務器處理的大都是相關系統的核心數據，其上存放和運行著關鍵的交易和重要的數據。這些交易和數據對于擁有者來說是一筆重要的資產，他們的安全性就非常敏感。服務器的安全性與系統的整體安全性密不可分，如：網絡系統的安全、數據加密、密碼體制等。服務器需要在其自身，包括軟硬件，都應該從安全的角度上設計考慮，在借助于外界的安全設施保障下，更要保證本身的高安全性。因此，首先從服務器的材料上來說要具備高硬度高防護性等條件，其次服務器的冷卻系統和對環境的適應能力要強，這樣才能夠在硬件上滿足服務器安全的要求。

e可管理性原則。服務器既是核心又是系統整體中的一個節點部分，就像網絡系統需要進行管理維護一樣，也需要對服務器進行有效的管理。這需要服務器的軟硬件對標準的管理系統支持，尤其是其上的操作系統，也包括一些重要的系統部件。因此，盡量選擇支持系統多的服務器，因為服務器兼容的系統越多，你就可以擁有更大選擇空間。首先數據庫服務器的性能要求很高，所以在CPU，內存，以及硬盤等方面都有很高的要求，其次是存儲，存儲要具備良好的穩定性，來滿足長期運作的服務器隨時讀取寫入等操作不會出現錯誤。

2.2.2 數據庫

本系統數據庫采用ORACLE數據庫，ORACLE數據庫為世界上百分之五十左右的數據庫使用商提供優質的數據庫系統，能在所有主流平臺上運行（包括 Windows）。完全支持所有的工業標準。采用完全開放策略。可以使客戶選擇最適合的解決方案。對開發商全力支持。并獲得最高認證級別的ISO標準認證。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界記錄。

Oracle數據庫有如下幾個強大的特性：支持多用戶、大事務量的事務處理，數據安全性和完整性的有效控制，支持分布式數據處理，可移植性很強。

2.2.3 服務器在線監測軟件

系統服務器在線監測軟件采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式又稱B/S結構。它是隨著Internet技術的興起.對C/S模式應用的擴展，是一種建立在WWW瀏覽器基礎上的開發模式。在這種結構下，用戶工作界面是通過IE瀏覽器來實現的，用戶通過瀏覽器發送數據請求到服務器，而服務器把數據以HTML形式發回到客戶端，優點是：運行、維護及升級方式簡單.能適應在不同人員，不同地點，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下實現的共同數據訪問和操作，軟件升級只需要升級服務器端即可；通用性強，部署和運行成本低。

2.3 用戶終端應用軟件

2.3.1 計算機終端應用軟件

終端軟件用于實時查看接收到的設備運行數據，根據權限可以查看多個變電站的數據，實時掌控設備的設備狀態、中性點電流、中性點電壓、電容電流、檔位、感性電流、殘流、脫諧度等數據，并可以查看歷史數據，分析設備運行情況，查看設備參數等。

2.3.2 智能手機終端應用軟件

應用3ANY管理技術，使得管理人員可通過個人智能手機，實時查看消弧線圈接地補償裝置運行狀況。為便于運維檢修人員使用，智能手機終端軟件界面同計算機終端軟件界面設計保持一致，使用簡單方便，和計算機終端配合使用，可達到隨時能掌握現場消弧線圈限壓接地補償裝置運行狀況。

3 在線監測系統存在的問題及改進措施

3.1 存在的問題

在近一年的試運行期間，發現消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統在長期運行的過程中，由于數據的不間斷通信出現消弧線圈限壓接地補償裝置控制器死機現象的發生，影響了數據傳輸。

3.2 問題的改進措施

針對消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統在運行過程中出現控制器死機的現象，通過多次的試驗，找到解決控制器死機問題的方法。

3.2.1 適當延長數據的采集時間

現場試驗證明，在消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統數據采集時間設置在3秒以內，會出現控制器死機情況的發生，如果將數據采集時間設置為6秒以上，就可避免控制器死機情況的發生。

3.2.2 增加控制器看門狗模塊

將消弧線圈限壓接地補償裝置控制器增加看門狗模塊后，如果出現控制器死機現象，控制器會自動重啟，就可避免死機現象的發生。

通過上述兩種解決辦法，均能避免消弧線圈限壓接地補償裝置控制器死機現象的發生，達到消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統正常運行的目的。

4 結束語

消弧線圈限壓接地補償裝置在線監測系統的研究，有效的避免了

接地故障等突發事件，可及時報警，為電力運維檢修人員消除故障贏得寶貴的搶修時間，確保電網安全、可靠的運行，提高電能質量等提供了一套十分有效的在線監測方案，對全面提升消弧線圈限壓接地補償裝置運維管理能力有十分重要的意義。

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作者簡介：王振邦（1982-），男，本科，工程師，主要從事變電檢修技術研究和管理工作。