基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺的研發

國網徐州供電公司 李正超 張 歆 張 東 南京土星視界科技有限公司 李孝展

保障電力設施的正常運行對電力系統乃至社會發展都尤為重要。智能電網的廣泛應用、電力設施的使用量與日俱增，而運維人員數量有限。基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺的研發可提高電力風險的分析能力，使電力設施穩定運行減少故障。電力系統的運維工作主要包括對電力設施的檢查、維護和檢修工作，主要包括維修和巡檢。而電力巡檢工作主要由運維人員操作完成，工作效率低、故障發現概率低，且運維人員受到天氣因素的影響，工作難度高還具有很大的安全風險。

基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺可隨時隨地監測電力設施的參數信息、運行狀態，預警系統可提前進行電力設施預警提示。運維人員可及時查看問題并通過分析解決相關問題，極大程度減少了電力系統的停電時間，加快了維修人員的維修速度，為設備檢修等工作提供了便利。

1 平臺簡介

1.1 電力無線專網

加快建設電力系統通信網絡成為電力系統建設的重要環節。公網通信可在電力系統中應用，但其故障率高、穩定性弱、風險較高、費用高昂，運營成本較高。電力無線專網維護成本低，對運維人員要求低，維護較為簡單，是一種電力通信的重要方式，可接入視頻、采集數據、對話語音等功能，滿足電力通信需求。電力無線專網是通過無線電、軟件研究等技術研究而成，目前在智能電網中應用廣泛，如變電站監控系統、配電所綜合監測、智能配電終端、環境在線監測等。

1.2 設計思路

基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺的研發，主要采用面向對象設計技術，采用了C++、QT 等編程軟件，SQL 數據庫等。該平臺可在智能變電站、配網主站等地方使用。該平臺是以電力公司所管轄的各種電壓等級變電站中的電力設施為管理對象，采集這些對象送出的所有信息并加以分析處理，為用戶提供告警、操作、分析、統計、查詢等各種功能的一個綜合型系統。

基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺可分為三層：電力設施設備層、電力無線專網通信層和平臺管理層。電力設施設備層主要包括電力保護設備、多功能電表、智能開關等。電力無線專網通信層主要包括網絡服務器、4G 通信模塊等，用于網絡數據交互。平臺管理層包括計算機、顯示器、電源、打印機等設備，主要用于系統平臺的人機交互、電力設施的運行狀態顯示等。

1.3 主要特點介紹

面向對象設計技術，采用各個模塊單獨設計的原則和框架結構設計，使該平臺使用靈活、擴展性強，并具有很好的開放性。動態設備信息管理平臺的建立與二次統計功能的開發，大幅度提高系統的通用性和使用便利性，極大地滿足了用戶各種非標的生產管理需求。大容量存儲技術的應用使數據安全得到加強，系統維護更加方便。歷史數據根據電力設施的不同類型分類維護。針對不同電力設施的監控數據采用不同的存儲方法，對于電力系統內正常波動的監控數據或運行狀態分別標記，兼容性強，可適合國內外各種電力設施。

本文研發的平臺采用工業監控計算機，采用國產linux 操作系統。平臺軟件可在計算機上續24小時運行。平臺采用主備機模式，配置至少兩臺計算機，一臺為主機、一臺為備機。主備機方式的應用可減少電腦故障等問題引起的平臺運行不起來的情況，保障基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺的正常運轉。兩臺計算機互為備機，保證平臺的每天24小時、一年365天的不間斷運行。

本文所述的平臺采用基于電力無線專網的網絡形式，可實現無線網絡組網，支持不同廠家電力設施的接入，還可支持各種電力規約。該平臺軟件采用SCADA 系統方式，進行模塊化設計，不同模塊間通過軟件接口實現數據互通，減少了模塊間互相干擾。每個模塊可根據需求進行程序更新、升級和維護，更加便捷，減少了軟件程序升級導致的系統bug 等。該平臺采用開放式的網絡組成架構，可根據用戶需求添加新類型的電力設施，還可靈活接入智能設備，增加新的功能模塊，不需重新開發、只增加程序模塊即可。

本文所研發的平臺還具有故障預警功能，在有電力設施運行狀態不正常時，系統平臺會發出告警信息并推送到系統主界面上，提醒運維人員及時處理問題。還可將告警信息通過手機APP 推送，隨時隨地24小時可以遠程查看并處理問題。基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺，還根據不同的用戶配置對應的權限，減少誤操作的出現。電力設施的運行數據及平臺系統的日志都存儲在平臺使用的數據庫軟件中，可根據需求生成不同的報表。

2 平臺搭建

2.1 數據庫介紹

本電力設施監控和預警平臺采用SQL 數據庫，該數據庫的數據交互能力強，可為用戶提供便利，還可提高工作效率和工作質量。基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺，將歷史數據庫和實時數據庫結合起來使用，方便該平臺跟其他的系統平臺進行交互，形成數據共享，擴大應用范圍。為了可以實時查看電力設施的運行狀態，采用了內存數據共享技術、基于TCP/IP 網絡協議的數據管理技術等。

本文研發的電力設施監控和預警平臺，開發的數據庫采用了一個類似于windows 的人機交互界面，方便運維人員操作。該數據庫還可采用系統提供的數據訪問方式，進行數據查詢、數據錄入、數據修改等操作，使用起來更加方便高效。

2.2 預警系統介紹

基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺中研發了一個預警系統，該系統由電力設施、數據監測、監測管理等部分組成，采用了電力無線專網通信技術、計算機大數據分析技術、數據庫分析處理技術等。該預警系統可分析采集監測到的電力設施的數據和狀態，排除電力正常擾動的干擾，24小時監測，具有故障預警、電力設施運行狀態趨勢分析，還可實時查看電力設施運行畫面、對歷史報警進行問題追溯分析判斷等。該平臺做到了真正的遠距離監測，為運維人員對電力設施的設備檢修提供了可靠依據，保證了電力設施的安全穩定運行。

圖1 平臺功能示意圖

2.3 平臺通訊網絡介紹

基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺，通過電力無線專網將各個電力設施和監控平臺進行通訊。電力設施可通過電力無線專網接入internet，并和平臺系統的服務器之間建立網絡點對點的連接。電力無線網絡可通過開通4G 功能的SIM 卡接入，通過裝有SIM 卡的4G 網絡通訊模塊進行網絡傳輸，上傳數據信息、運行狀態、告警信息等。電力無線網絡傳輸距離遠、可靠性高、隱私性好且抗干擾性強。不過這種通信方法需在電力無線專網覆蓋范圍內使用，并且在電力系統中申請相應的網絡。

綜上，通過基于電力無線專網電力設施監控及預警平臺的研發，完成了電力設施數據采集、分析數據、監測預警等功能。該平臺還接入了報警模塊，當發生安全故障隱患問題時會快速通知運維人員，避免了由人為因素導致的電力事故，督促工作人員及時解決問題，采取相應的措施。電力設施監控及預警平臺通過電力無線專網的應用，更加高效穩定的運行，提高了運維人員的工作效率，降低了維護成本，提升了質量。