基于无线网的电力设备监控研究

2014-01-31康欣

机电信息 2014年15期

康欣

（江门电力设计院有限公司，广东江门529000）

0 引言

提高对电力设备工作状态的掌握程度，增加电力设备运行的稳定性和可靠度，一种有效的手段是进行监测。与电网谐波监测相似，目前，电力设备的监测由现场抽检逐渐过渡为实时监控。由于当前电力设备的远程实时监控存在诸多尚未解决的问题，在以往无线监控的基础上，本文给出了一种利用无线网实现对电力设备进行监控的思路，一方面可实现对电力设备运行状态的实时采集，便于对电力设备进行维护和管理；另一方面可实现对电力设备故障的在线诊断，提高管理和维护效率。

1 影响电力设备稳定性的因素

影响电力设备稳定性的因素主要包括：（1）电力设备线路绝缘老化；（2）电力装置内外的EMC；（3）电力设备维护较为困难，很难达到满意的标准。

2 电力设备无线监控及其基本方案

根据所要监控的电力设备与监控站之间的距离，电力设备的无线监控主要分为长距离监控和短距离监控2种。长距离监控以GPRS为基础［1－2］，通过对现场核心电力设备的状态监控采集测量数据，并收集到固定的采集终端，然后经GPRS与监控计算机进行信息交互。这种方式成本较高，主要针对电力系统中的关键设备。短距离监控以无线传感器为基础，利用物联网技术，将某个变电站（所）、某个供变电装置的电力设备信息集中汇总，然后分别记录、监控运行状态。这种方式造价较低，适用于局域网内无线传感网络可覆盖的电力设备。

在此基础上，对无线传感网络覆盖区域采用短距离监控方式，如图1所示。

图1 电力设备无线监控基本方案

假定某地有n个变电站，以往对变电站设备的监控一般采用巡查方式。这种方式耗时、耗力，不便于对设备进行管理和维护。采用图1所示的监控方案，在每个变电站设置一个足够大的无线局域网，即可对重点设备进行节点信息采集。

3 电力设备无线监控系统的基本构成

无线监控系统应包含信息检测、传输、存储，与监控计算机通信，数据处理，状态识别，预报决策等多个单元。

（1）电力设备运行信息检测、传输、存储。根据所要检测的电力设备的差异，选择不同的传感器来测量并提取电力设备的运行状态，然后将这种状态信号经ZigBee或蓝牙传输到无线局域网覆盖站点的存储器存储。（2）与电力监管中心的监控计算机通信。多个变电站存储器存储的电力设备运行状态，经GPRS传输到监控中心计算机，同时将监控计算机发出的控制信号传输到相应变电站的终端，对某些设备作出干预。（3）电力设备运行数据处理。从不同变电站传输来的电力设备状态数据需要在前台机进行预处理以及在后台机进行综合处理及分析。（4）电力设备状态判断。把由无线路由传输来的各变电站电力设备信息集中汇总，并与积累的有效数据库中电力设备运行温度、电流、电压等进行比较，确认目前电力设备是否处于正常运行状态。（5）根据状态判断信息进行设备维护。根据状态判断得出的结论适当对电力设备进行维护和保养，若所监测的电力设备状态数据明显异于正常值，那么可组织专业的电力维护人员对设备进行维护。

4 电力设备无线监控系统的构建

电力设备无线监控系统主要由信息数据采集装置、测量信息汇总装置、监控计算机组成，系统框图如图2所示。

对于电流/电压信号的采集，可采用对应的霍尔传感器。它的频带范围较宽，与常规的钳式电流/电压装置相比较，可更好地区分异常信号。温度信号的采集主要针对主变等温升明显的设备，当温度升高，高于可靠运行的要求阈值，监控计算机就会发出控制信号到现场终端，利用风机、空调等给主变等温升明显的设备降温。

现场终端是基于单片机的现场信号采集、处理、传输机构。电力设备的电压、电流信号经PT、CT采样，经过信号调理和模数转换，输入到单片机处理，实时记录电压、电流数值，并把信息数值经GPRS传递到监管中心计算机。另外，主变等电力设备的温度检测经ZigBee传输到控制器处理，可实现实时记录的功能，其存储电路如图3所示。

图3 电力设备运行状态数据存储电路

监控计算机对终端数据的访问和对设备的监控是本系统的核心之一。现场终端与监控计算机的通信可通过GPRS来实现，现场终端采集的电力设备状态信息上传到中间服务器，监控计算机通过GPRS访问中间服务器获取某个变电站电力设备的详细信息，然后根据计算机处理，经状态识别对电力设备的运行状态作出评估，再在线对设备进行干预或指派工作人员及时维护，在故障发生前排除潜在危害。

因此，在电力设备无线监控过程中，对那些远离有线范围的电力设备采用无线监控方式具有明显的优势。图4给出了无线节点接入无线局域网的流程。