變電站運行參數無線監控系統

張小喜

摘 要：變電站實現供配電的重要設施，斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等設備位于各機構箱內。因此，實時監控機構箱內的溫濕度、工作電流等運行參數，是保證箱內電器設備長期處于穩定運行的必要條件。目前，機構箱內的工作參數大多通過人工檢測，而人工檢測存在著諸多問題。不但效率低，而且還存在著極大的安全隱患。在變電站中視頻監控也得到了廣泛的應用，變電站視頻監控系統是對“四遙”功能的進一步補充，有助于提高變電站的安全性和可靠性，同時還具有防火、防盜和環境監控的功能，已經成為無人值班變電站集控管理的新手段。變電站遠程視頻監控的實現，必須利用各種有效的傳輸媒介將圖像實時地傳輸到監控中心，并下發各種監控信號。

關鍵詞：變電站運行參數;無線監控系統

前言

高對電力設備工作狀態的掌握程度，增加電力設備運行的穩定性和可靠度，一種有效的手段是進行監測。與電網諧波監測相似，目前，電力設備的監測由現場抽檢逐漸過渡為實時監控。由于當前電力設備的遠程實時監控存在諸多尚未解決的問題，在以往無線監控的基礎上，本文給出了一種利用無線網實現對電力設備進行監控的思路。

一、影響變電站設備穩定性的因素

影響設備穩定性的因素主要包括：（1）電力設備線路絕緣老化;（2）電力裝置內外的EMC;（3）電力設備維護較為困難，很難達到滿意的標準。根據所要監控的電力設備與監控站之間的距離，電力設備的無線監控主要分為長距離監控和短距離監控2種。長距離監控以GPRS為基礎，通過對現場核心電力設備的狀態監控采集測量數據，并收集到固定的采集終端，然后經GPRS與監控計算機進行信息交互。這種方式成本較高，主要針對電力系統中的關鍵設備。短距離監控以無線傳感器為基礎，利用物聯網技術，將某個變電站（所）、某個供變電裝置的電力設備信息集中匯總，然后分別記錄、監控運行狀態。這種方式造價較低，適用于局域網內無線傳感網絡可覆蓋的電力設備。

二、變電站運行參數無線監控系統

1.電力設備無線監控系統的基本構成。無線監控系統應包含信息檢測、傳輸、存儲，與監控計算機通信，數據處理，狀態識別，預報決策等多個單元。（1）電力設備運行信息檢測、傳輸、存儲。根據所要檢測的電力設備的差異，選擇不同的傳感器來測量并提取電力設備的運行狀態，然后將這種狀態信號經藍牙傳輸到無線局域網覆蓋站點的存儲器存儲。（2）與電力監管中心的監控計算機通信。多個變電站存儲器存儲的電力設備運行狀態，經GPRS傳輸到監控中心計算機，同時將監控計算機發出的控制信號傳輸到相應變電站的終端，對某些設備作出干預。（3）電力設備運行數據處理。從不同變電站傳輸來的電力設備狀態數據需要在前臺機進行預處理以及在后臺機進行綜合處理及分析。（4）電力設備狀態判斷。把由無線路由傳輸來的各變電站電力設備信息集中匯總，并與積累的有效數據庫中電力設備運行溫度、電流、電壓等進行比較，確認目前電力設備是否處于正常運行狀態。（5）根據狀態判斷信息進行設備維護。根據狀態判斷得出的結論適當對電力設備進行維護和保養，若所監測的電力設備狀態數據明顯異于正常值，那么可組織專業的電力維護人員對設備進行維護。

2.電力設備無線監控系統的構建。設備無線監控系統主要由信息數據采集裝置、測量信息匯總裝置、監控計算機組成。對于電流/電壓信號的采集，可采用對應的霍爾傳感器。它的頻帶范圍較寬，與常規的鉗式電流/電壓裝置相比較，可更好地區分異常信號。溫度信號的采集主要針對主變等溫升明顯的設備，當溫度升高，高于可靠運行的要求閾值，監控計算機就會發出控制信號到現場終端，利用風機、空調等給主變等溫升明顯的設備降溫。現場終端是基于單片機的現場信號采集、處理、傳輸機構。電力設備的電壓、電流信號經PT、CT采樣，經過信號調理和模數轉換，輸入到單片機處理，實時記錄電壓、電流數值，并把信息數值經傳遞到監管中心計算機。另外，主變等電力設備的溫度檢測經傳輸到控制器處理，可實現實時記錄的功能。 監控計算機對終端數據的訪問和對設備的監控是本系統的核心之一。現場終端與監控計算機的通信可通過實現，現場終端采集的電力設備狀態信息上傳到中間服務器，監控計算機通過GPRS訪問中間服務器獲取某個變電站電力設備的詳細信息，然后根據計算機處理，經狀態識別對電力設備的運行狀態作出評估，再在線對設備進行干預或指派工作人員及時維護，在故障發生前排除潛在危害。因此，在電力設備無線監控過程中，對那些遠離有線范圍的電力設備采用無線監控方式具有明顯的優勢。圖4給出了無線節點接入無線局域網的流程。

3.網路環境。變電站有完善的內部信息網絡系統，變電站選用wifi 無

線傳輸方式，可靠性高，傳輸量大，運行成本低（不產生通信費用），對變電站設備及保護裝置無影響。由于wifi2.4G 無線傳輸方式有效距離在100M以內，在部分大型變電站必須對系統進行優化設計，選擇天線設置方案。首先對室外和室內分別采用模型和對無線信號衰落進行理論計算，初步確定無線接入點數目和布局。然后對基站數目和布局進一步優化。最后對理論計算和實測結果進行分析，研究變電站環境下天線高度、陰影衰落等對信號傳輸的影響，修正理論計算模型，確定基站數目和布局，最終實現變電站全覆蓋。針對線路單一作業現場，采用wifi 無線傳輸方式實現作業現場人員之間、后臺監控人員與現場工作人員之間的工作交流。深入運用GPS 定位功能，實現對作業場所、地理位置信息、交通信息的整體掌握。

4.系統的主要功能。基于wifi 的變電站遠程視頻監控提供的主要功能有以下幾個方面。（1）利用3G 無線手持單兵終端，支持多種無線視頻傳輸模式，可選擇基于3G網絡或無線局域網（WIFI）傳輸視音頻等各種數據信息。（2）能夠同時觀看單個變電站內所有監控點的視頻圖像并實現手動錄像等功能，能夠在1 s 內切換到另一變電站實現所有變電站的圖像監控。（3）能夠實現對變電站內監控設備遠程控制功能，如控制云臺旋轉，控制攝像機的鏡頭，控制空調啟停等。（4）能夠查詢到歷史上發生的報警數據，查詢結果能夠形成各種數據報表，并以曲線等形式直觀地展現出來。（5）實時查看所有變電站內所有監控設備的監測數據值，如溫濕度、紅外對射、煙霧探測器，如果有報警發生，系統可以彈出報警框告知值班人員報警信息。（6）將變電站內所有監控設備繪制在變電站平面圖上形成電子地圖，電子地圖的功能可以幫助用戶更好地把握監控目標的位置和行動情況。（7）基于wifi 的系統架構方便，架設方便，免去了現場長工期的布線安裝工程。同時，覆蓋范圍比較廣，一般只需安裝一個或多個AP 設備，就可以解決現場的網絡通信問題。系統上述功能，用戶都可以在公司局域網內的任一臺計算機上通過瀏覽器實現。

通過變電站運行參數無線監控系統的研究，既保證了所有機構箱內的設備長期穩定運行，同時又省去了運行人員對機構箱逐個檢查的頻繁工作，避免了安全隱患，極大的提高了工作效率和設備的安全性能。更需要對變電站機構箱的運行情況加以掌控，具有很大的應用前景。

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