HGIS局部放電傳感分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

董英華

（南方電網(wǎng)凱里供電局，貴州 凱里 556000）

0 引 言

隨著電力事業(yè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)運行設(shè)備也不斷進行優(yōu)化與更新。由于原有集控式在擴展性與信號傳輸方面存在明顯不足，為了進一步提高電網(wǎng)運行的安全可靠性，在電力和計算機技術(shù)的支持下，針對HGIS等高壓電氣設(shè)備進行局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，不僅用分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)有效替換了原有的集控式在線監(jiān)測系統(tǒng)，而且還實現(xiàn)了電網(wǎng)運行的智能化，使其無論在信息傳輸精確度上，還是在傳輸效率方面，都得到了大幅度的提升，也由此展現(xiàn)出傳感分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的精準性和高效性。

1 HGIS局部放電傳感分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

在進行HGIS局部放電分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計時，因其不僅具有數(shù)據(jù)采集量大的特點，還能在一秒鐘內(nèi)進行數(shù)以百萬甚至千萬以上的數(shù)據(jù)采集。在大型智能化變電站的建設(shè)過程中，分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)既能滿足變電站的智能化建設(shè)要求，也能有效彌補以往采用集控式在線監(jiān)測過程中存在的諸多不足。

系統(tǒng)基本組成框架如圖1所示，系統(tǒng)包含監(jiān)控主機、HGIS設(shè)備各監(jiān)測點、傳感設(shè)備等。其中，系統(tǒng)監(jiān)測主機以分組式管理方式進行各監(jiān)測點管理；另外系統(tǒng)進行了分組設(shè)置，通過多條通信線與主機相連進行監(jiān)測；而各分組數(shù)據(jù)傳輸則以級聯(lián)方式進行連接，保證了數(shù)據(jù)連線的簡潔。在實施較短數(shù)據(jù)連線進行信號傳輸時，能大大提升信號傳輸?shù)目垢蓴_性，良好解決信號衰減問題[1]。

圖1 HGIS局部放電分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)框架

2 HGIS局部放電傳感分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設(shè)計中，分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控主機不僅可以靈活組網(wǎng)，而且還能按端口數(shù)量隨意增設(shè)分組。此外，傳感器的數(shù)量也可以根據(jù)實際需要進行合理設(shè)定，以全面提升系統(tǒng)的可擴展性。在監(jiān)控主機通信端口與傳感器通信模塊進行連接后，形成了一點到多點的通信網(wǎng)絡，并可以進行多機在線監(jiān)測。傳感器主要以并聯(lián)方式連接。

2.2 傳感器設(shè)計

在設(shè)計分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)時，智能傳感器是硬件設(shè)計中的一個重要組成部門，它不僅可以獨立進行局部放電信息數(shù)據(jù)采集，還能智能化進行數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換與傳輸。一般情況下，智能傳感器被固定于HGIS電氣設(shè)備內(nèi)部的絕緣盆子上，主要由超高頻傳感器進行局部放電信號采集，將模擬信號進行調(diào)整后，通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進而進行邏輯運算，由此完成數(shù)據(jù)緩沖與存儲，再由數(shù)據(jù)接口電路將其傳輸?shù)酵ㄐ艈卧Ｓ捎趥鬏斁€路較短，不僅可以良好地控制傳感器中模擬信號的衰減問題，也進一步提升了監(jiān)測信號的抗干擾性，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。經(jīng)由智能控制器進行數(shù)據(jù)處理后，將通過數(shù)據(jù)傳輸單元中的通信模塊與后臺進行數(shù)據(jù)連接，利用工控機軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的在線監(jiān)測，通信模塊在此起到兩點作用。第一，對總線的一體化保護作用；第二，進一步實現(xiàn)有效隔離，不僅能進行超高壓隔離，而且還具有特性隔離功效。在實行自組網(wǎng)功能下，網(wǎng)絡連接點可多達32個點以上。分布式傳感器既顯著提升了在線監(jiān)測系統(tǒng)的可擴展性，也有效實現(xiàn)了系統(tǒng)自由分組管理[2]。

3 HGIS局部放電傳感分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計

在HGIS局部放電分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，離不開兩個核心元件的高效運行。一個是既能進行A/D采集控制，也能夠進行數(shù)據(jù)緩存處理的FPGA；另一個是進行數(shù)據(jù)整體采集控制的單片機，它不僅能夠發(fā)出采樣信號，而且還能進行采集后的數(shù)據(jù)讀取、壓縮與發(fā)送，能夠及時處理采樣時出現(xiàn)的異常問題。

整個系統(tǒng)軟件的程序流程如圖2所示。由開始進入初始化，再由單片機發(fā)出控制信號，進而進行FPGA啟動A/D采集，在采集完成后將數(shù)據(jù)寫入SRAM，并在單片機空閑狀態(tài)下，進行SRAM數(shù)據(jù)讀取處理，通過RS-422模塊完成最終數(shù)據(jù)傳輸。這一過程中，由于是以分組方式進行分布式傳感器在線監(jiān)測，使其在上位機軟件中可以顯示出對每一組傳感器所采集到的有效數(shù)據(jù)，并將各傳感器地址利用軟件進行明確設(shè)置，使其可以在主機中，既能進行清晰的數(shù)據(jù)監(jiān)測，又能在放電信號出現(xiàn)異常、超過設(shè)定范圍時進行實時報警提示。這一功能的實現(xiàn)，不僅可以有效判定傳感器位置，又確保了對HGIS局部放電在線監(jiān)測的精確性要求[3]。

圖2 系統(tǒng)主程序流程

4 結(jié) 論

綜上所述，在充分了解分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢作用下，通過采用分組方式進行系統(tǒng)設(shè)計，解決了集控式在線監(jiān)測系統(tǒng)布線復雜、抗干擾性與擴展性差的問題；同時，切實有效地提高了數(shù)據(jù)監(jiān)測精準性和高效性，促進了變電站的智能化建設(shè)和良好經(jīng)濟效益的實現(xiàn)。