關于電力設備運行狀態統一監測的研究

文/趙新定 許利紅

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關于電力設備運行狀態統一監測的研究

文/趙新定1許利紅2

1.廣東粵電博賀煤電有限公司；2.華中國電電力集團有限公司

在電力企業中，為不同的業務目標建設了不同的自動化信息采集與應用系統。這些相關系統，部分幫助了運行人員與管理人員及時、準確地掌握電網運行情況、關鍵設備工作狀態及設備所處環境情況等重要信息。

設備狀態；統一；集中監測；實時數據平臺

在電力企業中，如何保證電力設備的安全穩定運行是電力企業運行管理的生命線，一旦設備因其自身原因和運行工況出現快速劣變，導致發生停電事故，將給生產和生活帶來巨大的影響和損失。因此迫切需要結合電力設備運行狀態的實時或定時的在線監測信息、實時設備狀態信息、生產管理信息，建立一套變電設備狀態統一集中監測系統，通過綜合的信息與指標及時反映電力設備健康狀況，以便采取預防措施，避免停電事故發生。

在電力企業中，為不同的業務目標建設了不同的自動化信息采集與應用系統。這些相關系統，部分幫助了運行人員與管理人員及時、準確地掌握電網運行情況、關鍵設備工作狀態及設備所處環境情況等重要信息。但這些信息對電網的安全經濟運行、完善客戶服務等電網企業核心業務等方面還存在以下差距：

1.現在運行的各個設備監測系統在同一個變電站里各自為政，孤立運行，孤立診斷，資源不能共享，監測的數據也沒有得到充分的利用，這為運行管理人員分析設備運行的運行工況帶來不便；

2.建設時只考慮建設單獨硬件（監測設備），很少考慮相應的應用軟件（綜合分析診斷），以至難以發揮智能診斷作用；

3.自動化信息采集與應用系統眾多，其采集的信息類型不同，使用的技術手段不同，遵循的技術標準也不盡相同，缺乏一個統一的信息模型，缺乏一個開放的應用系統和開發平臺，信息無法進行自由交互，數據資源無法有效充分利用，系統無法進行有效的擴展，難以兼容多種專業應用。

4.沒有與電力系統積累的預防性試驗和帶電巡檢經驗密切地結合起來，生產管理信息系統中有關設備的動態信息沒有有效盤活，不能方便地按時間維度分析設備的健康履歷，指導運行、檢修工作。

為解決以上問題，迫切需要在以實時數據庫、數據倉庫和商業智能平臺工具為關鍵技術手段，為各類實時信息、生產管理信息提供集中統一的集成與共享平臺，將實時信息與基于人工的業務信息進行有效采集、轉換、整合、加載、展示，更好地為生產作業指揮、應急處置、保電管理、狀態檢修等各個業務領域提供更為全面和及時的信息服務。

二級主站擴展子站系統，通過收集在線設備監測數據、巡視、例行及診斷試驗、運行工況等全景化的信息，對設備的健康狀況進行綜合評價和分析，并根據評價結果進行狀態診斷、風險評估，最終提出檢修策略、制定設備維護、檢修計劃，為動態調整設備運行方式的必要性分析和狀態檢修工作提供技術支撐。

二級主站擴展子站系統的建設和應用，其基本作用是對各變電站設備相關在線監測信息的收集、匯總、處理分析，全面推廣實施設備狀態檢修，全面提升設備智能化水平，推廣應用智能設備和技術，實現電網安全在線預警和設備智能化監控，提高設備的營運率和電網的安全進行提供了強大的技術支撐平臺。

1 系統建設預期目標

1.采用統一的標準化通訊協議和通信集成平臺，在有效的克服廠家不同、技術不同的障礙，將不同制造廠商的監控站內設備的在線監測集成在一起，同時模型化所有采集到的數據，提供給生產經營、故障診斷及決策分析等高級應用系統統一的數據接口。

2.建立統一的系統平臺，解決多系統“信息孤立”、“信息隔離”、“信息分散”的技術問題，實現對設備狀態的實時、多手段、多方法的監測，采集必要的涉及到設備實際運行狀態的物理量，并可以進行趨勢分析，實現人與設備之間的有機聯系，為制定差異化的檢修策略提供技術支持。

3.作為運行巡視輔助手段，提高各級人員對設備的運行巡視和監控能力，加強對設備狀態的監管，更加合理的安排運行人員的現場巡視周期。通過實時動態的監測更全面的了解設備運行狀況，及時發現設備故障異常，為狀態檢修應用提供數據支持。

4.作為生產基礎數據的有力補充，對各變電站設備狀態的重要指標進行有效的監督和調控，按照專業的統計分析的要求和維度進行分析，使之滿足各專業對生產信息內容深入分析和設備管理的要求，提高輸變電設備管理的信息化、標準化、互動化水平。

5.促進實時在線監測信息在狀態檢修中的標準化應用，補充、優化狀態檢修輔助決策系統的在線數據來源和評價導則，使系統能夠做出更加精準、及時的判別，提高對設備評估的能力。

6.建立統一的信息集成平臺，在統一的信息集成平臺上解決站間數據的集成，實現分布在各地的站端實時數據與歷史數據的整合和傳輸，通過一個入口即可訪問到任何一個站端的數據。

2 系統總體框架分析

根據國網公司輸變電設備在線監測系統的有關標準和技術要求，其系統架構既要滿足國網公司的統一系統架構要求，又要結合生產信息系統建設現狀。同時變電在線監測系統與輸電在線監測系統在系統平臺上采用統一平臺，

由變電站在線監測裝置按統一通信規約上傳數據（或在CAC中進行相應的通信規約的轉換），接入運行子站/CAC系統，送入一體化平臺實時數據中心V4平臺，將數據接入基于數據采集平臺的基于IEC61970的數據服務總線，實現一體化通信規約通信，傳輸至主站系統的管理系統中進行統一處理和存儲。二級主站擴展子站系統，通過數據服務總線從實時數據采集平臺提取相關數據，并進行分析與展示。同時系統提供相應的數據接口滿足數據共享和交換需求。

運行子站/CAC是狀態監測領域傳統的“集中器”和“監測基站”等理念的繼承和發展,其設計目標是為變電站各智能設備的信息接入提供接口、轉換、通信標準，從而實現異構智能設備的通信整合。重要的功能和要求如下：

1.匯總全站的各智能監測設備或系統的實時數據信息，實時將這些信息上傳到遠方綜合在線監測及管理中心，因此應具有雙網通信功能，保證網絡通信暢通，同時具備現場存儲功能；網絡恢復正常時，補傳數據；

2.為變電站異構的智能設備制定統一的通訊標準，實現IEC61850功能，從而實現變電站各監測系統設備的通訊整合，以及符合數字化和智能變電站的建設和改造要求；

3.在實現信息實時上傳到遠方綜合在線監測及管理中心的同時，在站內為其它系統（如集控SCADA系統）提供實時信息接口，為這些系統獲取需要的信息提供實時通訊服務；

4.現場集中器等硬件裝置應采用無旋轉設備的嵌入式硬件裝置，不易采用工控機，支持linux和windows跨系統平臺，無硬盤和風扇等旋轉設備，以保證運行穩定性和少維護；

5.支持各種類型設備數據接入PI數據庫功能。

6.支持RS232、RS485、RJ45(LAN)等智能接口設備接入；

7.支持透明轉發技術，對于傳統規約的接入，不必在現場設備中編寫協議解釋程序，統一在服務器端一次完成；

8.支持NAT網絡地址轉發，無需另外添置路由器，解決網絡設備IP地址普遍不夠的問題；

9.內置防火墻功能模塊，防止網絡數據侵入；

10.支持各種類型設備數據接入PI數據庫功能。

3 總體功能設計

3.1為管理、運行單位提供一個統一的設備狀態在線監測平臺

能夠為變電設備提供全景的狀態數據信息，包括設備基本信息、試驗信息、運行信息、缺陷信息、巡檢記錄、帶電測試數據、在線監測數據等。并對數據資源進行統一建模、提供標準的數據接口，為這些數據提供實時數據服務和歷史數據服務。

3.2運行監視輔助監測

作為運行巡視輔助手段，提高各級人員對設備的運行巡視和監控能力，加強對設備狀態的監管，更加合理的安排運行人員的現場巡視周期。

3.3作為生產基礎數據的有力補充

作為生產基礎數據的有力補充，對各變電站設備狀態的重要指標進行有效的監督和調控，按照專業的統計分析的要求和維度進行分析，使之滿足各專業對生產信息內容深入分析和設備管理的要求，提高我省輸變電設備管理的信息化、標準化、互動化水平。

3.4實現狀態檢修輔助決策

促進實時在線監測信息在狀態檢修中的標準化應用，補充、優化狀態檢修輔助決策系統（CBM）的在線數據來源和評價導則，使CBM系統能夠做出更加精準、及時的判別，提高對設備評估的能力。

3.5為各類實時信息提供統一高效的集成與共享的實時數據平臺，并有效整合實時與非實時信息

3.6為維護、運行人員提供一個設備狀態實時監測平臺

能夠方便的對站內各種智能設備信息進行實時采集，維護、運行人員可以在統一的界面下實時監測到這些設備運行狀態信息，對一些異常的信號，系統將通過包括短信在內的多種告警方式及時的通知到相關人員。

3.7為變電檢修人員提供一個工作平臺

變電檢修人員可以利用平臺中全景信息以及平臺提供的數據分析手段和高級應用功能，完成采集統計，信息處理，從而分析各設備的健康狀況，制定維護和檢修策略。

3.8為管理決策者提供一個決策支持平臺

把決策者需要的各項數據、指標，通過該系統實時地反映給決策者，以便決策者及時地對管理制度進行調整。

3.9為系統維護者提供一個集中維護平臺

系統維護人員能夠對系統運行的缺陷、故障進行集中處理，使維護管理人員能夠快速、有效、連續地對信息管理系統進行維護與調整。