多數據融合的220KV變電站設備運維管控系統設計

武漢供電公司變電運維分公司 段軍霞 肖思明

本文以220kV變電站為例，基于終端多數據融合技術的應用下，從硬件與軟件兩個方面，對設備運維管控系統展開設計，并希望通過此次的研究，實現對變電站終端運行設備的集成化管理，確保設備的程序化運行，提升我國電力產業綜合管控水平的基礎上，為電力行業在市場內的有序發展提出技術層面指導。

1 硬件設計

1.1 設備運行信號傳感設備

為了滿足本文系統的功能，需要設計一個可滿足對終端變電站設備運行信號實時采集的傳感設備，此傳感器由美國DALLSA公司設計并研發，其中包括XH4521-K20數字式傳感芯片，可實現對分辨率在8.0位～12.0位數據的有效編程，此傳感設備對終端運行信號的輸出包括0.0625、0.125、0.25、0.5等多級位數，可實現對終端信號的全自動轉換與及時輸出。在系統內，具有抗干擾能力強、耗能低、輸出信號精度高等優勢。設備運行信號傳感設備的運行結構，可用圖1進行描述。

圖1 設備運行信號傳感設備運行結構

圖1為設備運行信號傳感設備的運行結構，此設備在運行中，前端獲取信號的有效范圍在-200dBm～+200dBm內，最高精度可達到0.001位數，適用于多種高精度場合對設備運行信號的獲取。其中XH4521-K20型號的芯片在系統內以單線程傳輸作為主要工作方式，一條單線口對接數據，便可以完成或實現對數據的對接對于通信。同時，此種單線程傳輸的方式，可以依托一條信號源通信，因此在系統中不需要外界大額電源設備對其進行支撐。并且，每一個XH4521-K20型號的電子設備，在完成生產后，廠家均為其設定了一個可支撐64.0位的序列號，因此在進行設備與系統內其他硬件結構的連接時，操作也較為便捷。

1.2 智能前端設備

前端設備是支撐設備運維管控系統運行的主要設備，相比常規的設備，本文應用的設備智能化效果更顯著，即前端用戶僅需要通過在功能欄輸入某個智能檢索項，便可以達到對終端信息的智能獲取。為了滿足系統的運行需求，應當對智能前端設備在系統操作中的參數進行布設。具體內容如表1所示。

表1 智能前端設備參數布設

在完成對智能前端參數布設的基礎上，要保證智能終端可完成更多的工作任務，可從智能集成調度管理層面入手，在終端設備上集成可視化技術、運維管理數據庫等功能軟件，以此種方式，實現系統在運行中的多種功能。

2 軟件設計

2.1 基于多數據融合的設備運維管控信息交互

在完成對系統硬件結構的設計后，可引進數據融合技術，對220kV變電站設備運維管控信息進行交互處理，以此種方式避免在調度資源過程中，出現后端臺賬與前端信息不一致的問題。在此過程中，可交互統計分析數據與設備運行管理數據，將臺賬信息同步到移動智能終端，并在變電站運行現場進行臺賬數據信息的共享，以此種方式確保對變電站運行信息的管控。在完成對變電站運行過程中各類信息的管理和控制后，協助運維管理中心對繁瑣的信息記錄、數據導入等問題進行解決，以此確保變電站設備運維過程中各項業務數據的合理性和實時性，同時也能夠進一步降低運維管理工作強度。本文在引入多數據融合技術后，對設備運維管理進行信息交互具體流程為：首先，由本文系統完成更新對變電站設備在內的專業巡檢。可在智能運檢軟件當中實現對巡檢的管理，在系統中為巡檢劃分的模塊內，創建一個全新的巡檢信息文件，并由系統自動完成對記錄表的生成。將記錄表當中的相關數據信息錄入或采集實現對巡檢記錄數據的匯總。首先，上位機用戶可通過觸發的方式控制巡檢數據的上傳，將各類數據信息傳輸到本文系統的運維管理模塊當中。其次，此時運檢軟件也可針對巡檢過程中產生的數據信息和設備關聯信息進行實時管控。最后，在系統當中，上位機用戶可對巡檢記錄進行實時更新，并按照相應審核規則，對其進行審核，以實現設備運維管控信息交互。

2.2 基于行為檢索引擎庫發布設備運維管控結果

在利用上述多數據融合技術實現對設備運維管控信息交互后，還需要對系統上位機用戶行為在引擎庫當中進行檢索，并將相應的設備運維管控結果進行發布。在對各類管控信息結果發布時，本文選擇在系統當中引入一個普通網絡管理協議——SNMP協議，將該協議作為信息傳輸的重要依據，確保在發布設備運維管控結果時，能夠具備良好的規范性。由于當前大部分電子廠商已經能夠針對SNMP協議給出相應的支持策略，因此本文在選擇SNMP協議作為發布設備運維管控結果的協議也具備了一定的適應性。在系統當中引入Agent采集代理模塊，利用該模塊完成對變電站設備運維管控數據的采集以及同步節點信息的更新。針對系統主機信息的采集和分布，主要針對各節點信息的采集、查詢和匯總等。同時，采用主動學習方式，負責采集系統所在網絡環境當中各類拓撲結構信息。通過從各個網絡節點上查詢并匯總得到的信息，完成對網絡結構的探測與學習。

3 實驗論證分析

本文結合上述論述內容，實現對基于多數據融合的220kV變電站設備運維管理系統的理論設計，為了進一步驗證該系統中實際應用環境當中的運行情況，將該系統與傳統基于WSN的運維管控系統實際應用效果進行對比。選擇220kV變電站中常見幾種設備運維案例作為測試案例，分別利用兩種系統對其進行管控，測試案例包括：變化量啟動電流定值設定；零序啟動電流定值設定；線路正序容抗定值設定；識別碼識別；線路正序阻抗定值設定。將上述五個不同測試案例分別編號為#001、#002、#003、#004、#005，將兩種系統完成管控后的結果進行記錄，并繪制成表2所示。

表2 兩種管控系統實驗結果對比表

從表2中得到的數據結果可以看出，本文系統在對上述五組不同測試案例進行管控時，發現設備運維存在問題時的相應參數的召喚值與基準值均相同，管控操作運行均正確。而傳統系統在對五組不同測試案例進行管控時，發現設備運維存在問題是召喚值與基準值除了在#002測試案例一致以外，其余均存在差異，因此僅在#002測試案例下得到了正確的管控運行。因此，通過對比實驗證明，本文提出的管控系統在實際應用中能夠實現更加高精度的管控效果。

結束語：本文通過開展針對220kV變電站設備運維管控系統的設計研究，實現了對傳統系統的優化和完善。將本文管控系統應用于實際能夠滿足國家電網推進的變電站設備信息智能建設相關技術研究的應用需要，為電網整體安全穩定運行提供保障。但由于研究時間有限，本文在對管控系統進行優化設計時，并未考慮到220kV變電站在運行時其環境中各類復雜因素的影響，因此在管控時效上仍然會與預期效果存在一定偏差。在后續的研究中，還將針對這一問題進行更加深入地研究，從而不斷提升變電站設備運維工作的高效性和可靠性。