基于RFID射频识别的开关柜在线监测系统研究

摘 要：常规的变电站开关柜设备定期静态人工巡检方式，由于其存在固有缺陷，在实时性、可靠性、准确性等方面，均很难满足现代变电站智能自动化、网络信息化、规范标准化管理需求。本文提出了一种基于RFID射频识别技术的变电站开关柜在线监测巡检系统，该系统采用具有RFID射频识别读写器的PDA巡检终端作为开关柜状态信息采集的巡检器，应用RFID射频识别技术、GPRS无线通信技术、LAN总线技术、以及嵌入式数据库技术，不仅可以方便记录开关柜设备巡检到位情况和运行工况状态，解决了常规巡线模式中可能出现漏检、错检、重检、巡检不及时等问题，同时结合计算机技术，大大提高开关柜状态信息巡检的工作效率和质量水平，具有良好的推广应用价值。

关键词：变电站 开关柜 RFID射频识别 智能巡检 在线监测

中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0005-01

在变配电所中开关柜的许多运行工况状态参数很难自动采集，需要进行人工巡检，如：开关柜母线、触头温度等。然而常规的人工巡检方式，巡检人员需要带着宽大且内容较多的报表在现场逐一进行抄表，不仅抄表效率较低，工作量较大，同时数据不便于保存和统计分析，故障隐患很难及时发现[1]。RFID射频识别技术利用无线射频模式在识别器和电子标签间进行非接触式双向数据信息实时采集传输，以实现对开关设备监测对象识别和数据信息交换的目的。RFID无线射频识别与常规条形码相比，无需直观监测到对象目标，只需在识别器的作用范围内就可以实时提取电子标签中的相关信息。

1 基于RFID射频巡检器的开关柜在线监测系统方案

开闭所智能巡检系统由安装在不同设备巡检点处的集成KDC-RFID识别卡[2]、PDA便携式智能巡检终端、CDMA无线传输、Internet网络、电力公司内部局域网、设备巡检信息数据库、设备管理系统服务器、工程师工作站等共同组成。开关柜在线监测所有高级应用软件均装设在巡检系统的服务器中，包括：巡检数据库服务器、Web网页浏览服务器、数据库内外网同步协调软件等。

2 开关柜在线监测系统硬件设计

2.1 基于RFID射频识别芯片的PDA数据记录终端

开关柜在线监测系统智能巡检终端系统，由智能巡检PDA终端设备和设备巡检RFID识别标签卡共同组成[3]。采用RFID无线射频识别技术，能够实现开关柜信息的非接触自动智能识别。基于RFID技术的PDA手持智能巡检记录终端，利用射频方式进行非接触双向通信，通过自动智能识别变电开关设备对象并实时提取出相关数据信息，具有数据采集准确性高、实时性强、抗干扰能力强、操作便捷、携带方面等优点[4]。智能巡检记录终端备至少可以保存七天的巡视结果数据，以防网络通信故障。

2.2 RFID射频识别电子标签

采用工业级RFID标签，其在全球具有唯一的RFID射频识别码值，结合GPRS地理信息坐标，可将监测开关设备的相关信息直接耦合关联到系统数据库中。在巡检任务运行中，通过对下传到PDA手持式记录终端中任务携带的RFID识别码值或GPRS地理信息的自动判断，以确保采集对象的准确、巡检人员的就位和数据的准确可靠。开关柜RFID巡检识别卡集成安装在设备巡检点内部（如安装在开关柜内部），可通过标准插槽与PDA智能巡检掌终端插接成一个整体，并通过串行口通信实现两个系统的集成一体化。

2.3 上位机管理系统

无人值守变电所中的智能巡检系统，由PDA手持智能巡检记录终端、RFID射频识别标签、SQL数据库等共同组成，实现变电站设备自动巡检工作的指导、识别判断、事件记录，同时完成设备台帐信息采集、设备缺陷查询、运维模式管理等诸多功能。PDA通过LAN总线与中控室监控计算机进行实时通信，再通过GPRS无线网络、局域网等现有的网络资源实现后台管理服务器与PDA智能巡检终端间的数据信息资源的实时同步传输共享和互换。各运行管理部门通过Web浏览器进行网页任务设置和下达，开闭所配备PDA智能巡检记录终端，并通过USB从口等与站内PC机进行任务下载、数据交换、回传巡检信息响应等。

3 开关柜在线系统软件设计

巡检系统软件部分主要完成开闭所设备运行工况状态数据信息的采集传输、运算处理、统计分析、存储查询、显示报警、报表生成等诸多功能，并与智能IED电子设备系统建立相应的通信接口，紧密整合为一体。巡检系统软件部分包括：数据采集模块、通信模块、查询模块、报表模块、Web查询和发布模块等多个功能模块。在对变电所内大量开关柜设备进行智能巡检过程中，PDA智能识别标签可以代替常规信息卡片和人工读写操作，由RFID射频识别标签智能提取巡检设备信息，对设备信息进行现地处理和缺陷判断管理，识别出开关、刀闸等当前工作状态，母线、设备温度等相关信息数据，在站内和通过GPRS远端通信实现数据信息的实时共享和互换，以达到区域变电所无人值班及集中监控中心站集成一体化管理模式的特性要求。

4 结语

本文所建立的基于RFID射频识别的开关柜在线监测系统，提高了变电站开关柜巡检工作的效率和质量水平，通过在线监测记录有效避免巡检不到位、漏检、重检等不理情况发生，具体表现在以下三个方面。

（1）该开关柜状态信息在线监测系统，为动态状态检修管理应用系统。巡检人员通过手持式PDA巡检终端采集到开关柜状体数据信息，可以动态写入到RFID射频识别标签中，并随设备运行工况状态的变化而动态改变，经数据上传应用软件的智能分析，判断出开关柜设备运行工况状态及发展趋势。（2）该开关柜状态信息在线监测系统，为软、硬件相互结合的在线网络管理应用系统。通过RFID射频识别技术、GPRS地理信息自动判断技术、LAN总线技术和Web技术，为开关柜设备状态检修提供高效的基础数据信息，并构建了开关柜设备状态检修智能分析管理网络平台，实现开关柜设备状体检修的动态信息全方位管理。（3）该开关柜状态信息在线监测系统，为现代自动化管理应用系统。RFID射频识别的非接触、可同时读多卡等功能特性，为开关柜设备的状态检修，提高了安全、可靠、便捷、准确、实时的动态数据信息，规范了开关柜设备巡检和状态检修管理，及时准确掌握开关柜运行工况，确保了开关柜安全可靠、节能经济的高效稳定运行。

参考文献

[1]郭碧翔，郭凯军，孙伟红.基于PDA的变电智能巡视系统的设计与应用[J].电气应用，2009（4）：69-71.

[2]成修治，李宇成.RFID中间件的结构设计[J].计算机应用，2008，28（4）：1055-1057.

[3]邵江东.中低压配网RFID巡检系统[J].电力科学与技术学报，2009，24（1）：88-91.

[4]柯伟.基于RFID的电力企业巡检管理的应用研究[J].科技信息，2009（3）：708-709.