變電站輔助設備智能監控系統的研究

段育豐 牛鵬虎 崔郁林 李來晉 彭宇 倪莎

【摘 ?要】變電站作為電力系統的主要組成部分，在電能的接收和分配等方面發揮著重要作用。電力系統中，變電站輔助設備智能化監控系統的構建，可對變電站輔助設備運行狀態進行實時監控和管理，保證電力系統的穩定運行。因此，分析了智能電網中變電站輔助設備智能監控系統的需求，提出了變電站輔助設備智能監控系統的總體設計方案，研究了變電站輔助設備智能監控系統的結構及功能。

【關鍵詞】智能電網;智能變電站;變電站輔助設備;智能監控系統

引言

對于智能變電站來說，變電站的監控系統是其中最為重要的組成部分之一。智能變電站監控系統融合了較為先進的計算機信息技術、電力電子技術、通信技術等來實現變電站二次設備功能方面的合成。通過智能變電站監控系統的有效使用，可以對整個智能變電站的有效使用和后續檢修實施必要的監控，對于完善智能變電站的功能具有非常重要的作用。另外，通過監控系統能夠及時對智能變電站實施調試以及維護，能夠有效提升電能質量，從而優化社會生產生活用電質量。

1智能變電站監控系統的重要性

隨著現代技術的快速發展，智能變電站的應用范圍逐漸廣泛，所影響到的電力工程和電力企業越來越多，因此智能變電站的有效設置和正常使用對于進一步推動電網建設和經濟發展都具有非常重要的作用。特別是近些年來人們對于電能的使用要求不斷增加，這些都推動了電力建設的發展。一般情況下，智能變電站設置的環境相對較為復雜，并且需要滿足多樣化的使用需要，因此要加強智能變電站的有效監控，以此來及時發現智能變電站中可能出現的問題，能夠更加有針對性的分析問題產生的原因并提出解決措施，從而防止問題發生。智能變電站應用在較為復雜的環境當中，在具體工作中比較容易發生某些故障，所以為了確保智能變電站的正常應用，國家相關部門以及電力企業提出了將智能變電站監控系統調試以及驗收直接組網的方式，此種方式能夠有效縮短工作時間，提升效率。另外，此種方式也可以有效提升監控系統調試以及驗收的效率以及準確性，能夠為電網的正常使用提供基礎保障。

2智能變電站網絡結構分析

一般情況下，智能變電站的系統結構主要包括站控層、間隔層以及過程層。整個變電站要建立起站控層網絡、過程層網絡，進行物理隔離。不同層設備之間主要是利用站控層網絡以及過程層網絡進行連接，主要采取光纖直跳的方式進行出口保護。

（1）對于站控層網絡來說，主要包括主機兼操作員站、遠動通信裝置、網絡通信記錄分析系統等幾部分，這些部分可以實現站內的人機聯系，能夠對間隔層、過程層設備實施管理控制，能夠和調度通信中心以及集控站實施通信。

（2）對于間隔層來說，主要包括多個二次子系統，如果站控層網絡失去作用的情況下還是可以單獨實現間隔層設備的監控。

（3）對于過程層來說，主要包括電子式互感器、合并器、智能單元等等，能夠形成冗余性的goose網絡。通過goose網絡實施過程層控制指令以及智能單元采集信息的傳輸，能夠完成實時運行電氣量的采集、設備運行狀態監測、控制命令執行等等。

3變電站輔助設備智能監控系統的總體設計研究

3.1變電站輔助設備智能監控系統功能設計

變電站輔助設備智能監控系統的設計，需采用自動化技術和智能化技術來提高系統的整體運行安全性和可靠性，通過遠程監控功能來實現變電站監控系統采集信息的準確性和完整性。變電站輔助設備智能監控系統實現對變電站照明子系統、門禁子系統及環境監控子系統的數據采集和管理，并實現對整個變電站運行狀態的在線監測和管理。監控系統中，通過物聯網技術實現變電站物理設備在空間地理位置不同的情況下的分布在線控制。

通過照明子系統、門禁子系統及環境監測子系統采集相應數據信息，然后通過物聯網技術的傳感器實時上傳相關數據，并執行相應指令操作。網絡層主要是實現遠程通信控制，實現感知層和本地監控系統之間的信息交換，向感知層的設備下發控制命令，并通過串口把收集的數據上傳到本地監控主機。變電站環境比較特殊，所以要選擇科學合理的無線通信方式，以保證通信鏈路的安全性和可靠性。監控系統中的遠程控制主機采用C/S的架構實現多對多的遠程控制功能。應用層主要是為用戶提供接口，并完成監測和管理功能;可記錄系統采集的數據，完成操作人員發出的指令，并控制感知層設備，進而提高整個變電站的智能化水平和自動化水平。應用層通過鏈路數據庫實現數據存儲，同時實現人員權限的管理等功能。變電站輔助設備智能監控系統的設計實現了對整個變電站運行環境的監測和管理，提高了智能變電站的智能化水平和信息化水平。

3.2變電站輔助設備智能監控系統硬件結構設計

本系統的設計采用物理網絡拓撲結構。網絡拓撲結構的設計可通過無線網絡對變電站運行狀態和環境等數據進行實時采集，并通過控制主機發出的指令對照明設備、門禁設備及環境參數進行控制。智能照明系統硬件結構設計把無線通信模塊加入到照明控制開關內，通過無線功能接收發出的控制命令，并上傳照明設備的狀態參數，微處理器通過I/O接口發出控制命令實現照明控制。照明設備硬件結構由無線接收模塊、CC2230微處理器模塊芯片、LED電路及蜂鳴器等組成。智能門禁中的電磁鎖硬件結構設計包括對主控制模塊、CC2230芯片模塊及無線接發模塊等的結構設計。無線模塊接收到開門控制命令，同時微處理器SPI接口會觸發中斷命令，實現電路的驅動繼電器操作，對電磁鎖進行控制，進而打開電磁鎖。本地監控主機實現對門禁信息的存儲，并把門禁信息發送到遠程主機。環境監測模塊硬件設計，主要是針對采用ZigBee技術的裝置進行設計，采用RF射頻的通信方式;針對網絡容量較小不能同時監測多個節點的溫濕度數據信息的情況，可采用CC2230芯片模塊實現對溫濕度數據信息的周期采樣;通過單線數據串口把數據信息傳輸到C2300芯片模塊，并對數據信息進行調制，然后通過無線通信方式傳輸到智能控制模塊，實現對環境參數的監測和控制。

結語

智能變電站的安全性和可靠性是保證整個智能電網穩定運行的關鍵。本文研究和設計了變電站輔助設備智能監控系統，提高了智能變電站的智能化水平和自動化水平，保證了電力系統的安全穩定運行。

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（作者單位：國網晉城供電公司）