输变电设备状态监测系统设计

崔健 李雨萌

摘要：输变电设备状态监测系统是实现输变电设备状态运行检修管理、提升输变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段。系统通过各种传感器技术、广域通信技术和信息处理技术实现各类输变电设备运行状态的实时感知、监视预警、分析诊断和评估预测。其建设和推广工作对提升电网智能化水平、实现输变电设备状态运行管理具有积极而深远的意义。

关键词：输变电设备；设备状态；监测系统

引言：

输变电设备状态监测系统的建设和部署应用，规范了各类输电线路状态监测数据的接入，提升了我国电网的智能化水平，实现设备运行状态信息的统一管理和多元应用，为建设坚强智能电网提供有力支撑。系统的进一步建设和深化应用，将会更大程度地提高我国电网的可靠性和状态运行管理水平。

1 系统设计

为了促进智能电网状态监测的发展.系统的设计必须考虑到技术的先进性、标准性、统一性。同时兼容已有的针对某种重要电力设备的状态监测系统接入，保障电网建设与运行的稳定性，降低建设成本。

1.1 系统设计

输变电设备状态监测系统建设依托PMS（电力生产管理系统）进行，是PMS的重要组成部分。建立统一的状态监测信息技术框架，统筹考虑输电线路和变电设备状态监测信息的处理及未来发展需要。各类输电线路和变电设备的各类状态监测信息进行抽象化处理，进而建立面向准实时连续型数据的采集、转换、传输、存储和综合加工处理的统一技术框架，然后在具备条件的情况下逐步实现各种应用功能。支持输变电设备状态监测系统的分阶段建设，满足系统的长期可持续发展需要。适度靠前接入各类状态监测数据的可扩展的状态信息接入规范层，同时提高所接入状态信息的“浓缩性”和“直接可用性”，以此规范各类输变电设备状态信息的接入，灵活适应智能电网传感器技术和状态监测业务的发展变化需要。通过增强前端智能化程度和后端处理分析能力，实现系统中间接入和存储环节的轻量化和简约化，方便上层应用对数据的使用。并最大限度保障整个系统结构的统一性和稳定性。通过在原有系统的较上层处理环节接入状态信息。以最小代价维持各网省现有系统的运行，确保上层稳定，下层适配。目前电力公司PMS系统中，状态监测与诊断等相应模块已经存在，但是唯一不足在于缺少状态监测原生数据，所以系统设计下层可以根据需要配置相应的监测功能，经处理后监测数据送入PMS系统状态监测数据库中。

1.2 系统结构

系统设计采用分层分布式.这种分层设计可支持系统内各层在独自范围内遵照统一的标准规范相对独立地并行发展。系统分层体系的建立有利于推动公司输变电设备状态监测系统的持续改进和发展，使得各层技术更新的相互影响最小化。该系统分为3层：主站层、监测层、传感网络层。传感网络层负责监测系统信息的获取，将各种电气量或非电气量转化为标准数据格式上送监测层；监测层在获取监测信息后，各子IED进行数据分析，进行状态测量，同时子IED上送主IED，进行综合状态分析，并周期上送信息至监测子站；全站的监测信息经主IED处理后，集中在监测子站，并根据业务要求，通过电力信息网上送监测主站。

2 主站层模块设计

在整个系统中，状态监测信息已经成为输变电设备诸多信息中的关键点，属于输变电设备的一个信息层，因此，在主站层模块设计过程中，相关人员还需要综合考虑设备台账信息、故障信息等多方面因素的影响，最终构建一个完整的输变电设备全方位监测信息系统，以更好的满足设备日常管理的要求。本次研究中，主站层模块是由整个系统提供一个分布式应用开发与运行环境，并在统一平台的基础上，通过高度融合、集成处理等方法，实现对信息的监测，确保能在最大程度上复用PMS优化各种基础数据资源。同时，数据平台能有效将上层应用与底层系统相隔离，并建立与之相适应的系算计体系结构与操作系统。例如，本文所研究的监测主站层模块的综合展现发布，主要包括设备管理、状态诊断与评价、设备运行风险评估、检修决策等内容。总体而言，主站层模块设计需要尽可能满足系统全面评估的要求。最后，分布式应用开发环境可以为系统运行提供一个统一的、可扩散的开发平台，使传统、单一的系统可编程转变为多种系统的可编程。因此，在主站层模块设计以及开发应用过程中，可以单一的依靠分布式应用开发与运行环境所提供的服务与编程接口，这种开发模式，不仅有助于进一步提高系统开发效率，也能强化应用代码的统一性，使整个系统的可维护性、开放性得到进一步的优化。

3 监测层模块设计

变电监测层模块的主要功能，就是针对不同监测模块对象，形成相应的开关状态监测、局放监测、变压器综合监测等。在具体操作中，每个子系统都存在子lED与主IED，并根据既定的要求完成相应的监测功能。该系统能针对性地获取电子设备状态信息资料，包括电容量、系统电压、开关量等，并构建基于本系统的设备状态信息监测网，其整体结构，同时，由于在变电站内的一个间隔中存在多台监测子IED，而这些IED会通过过程总线完成与监测主IED通信，而多台监测主监测子站实现基层。在具体操作中，监测子站主要围绕不同的单一因素完成监测，并依靠智能控制，获取设备状态信息的实时资料；而监测主IED则会在获取各个子IED数据资料的基础上，实现对设备状态资料的综合业务分析，使其能完成数据储存、管理、备份、发布等功能。总体而言，在系统设计中，需要通过经济、可靠的接入组网技术，强化系统整体运行质量。主IED负责获取各种监测IED的统一格式信息，并统计各种状态评估结构资料，对相关资料进行综合分析。在经过一段时间后，系统会获取轻量级评估结构信息，并分别按照故障模式、故障部件、故障发生时间等资料，将相关数据反馈到子站上，其中，评估故障几率每增加2%，则会主动提交1次报文。

4 系统安全设计

监测IED自身的防护，状态监测装置应保证系统参数、系统数据、监测数据、密钥信息、证书、应用程序等的完整性、机密性，监测装置关键器件的完整性、可靠性以及用户身份的真实性。监测IED通过近距离无线通信网络通信时，应采用国家密码管理局认可的硬件安全模块实现数据的加解密。状态监测子站若通过GPRS等无线公网接入信息网络，应按照国家电网公司《安全接入平台规范》部署安全接入平台，以及在状态监测子站部署安全通信模块进行防护。对采用无线技术的状态监测传感装置、安全通信模块应实现链路的安全。状态监测装置和监测子站、主站采用专用安全模块或加密机，并采用经过国家密码管理局批准的加密方式、密码算法和密钥管理技术来增强安全保障。

结束语：

总体而言，输变电设备状态监测系统设计是一个复杂的过程，相关人员在工作中，需要正确认识到系统设计的具体要求，并立足于模块化的系统设计模式，不断优化系统设计方法，以保证所设计的系统能满足输变电设备综合管理的要求，以更好满足电力企业的管理要求，为全面提高电力企业设备管理质量奠定基础。

参考文献：

[1]任丕杰.电气设备状态监测及故障诊断系统的构建[J].电子技术与软件工程.2016（24）

[2]劉君，张林，冯薇玺，赵国杰，张渊渊.探讨测试技术在设备状态监测诊断中的运用问题[J].电子技术与软件工程.2015（02）

[3]王峰，阎春雨，毕建刚，是艳杰，袁帅，杨圆.变电设备状态监测系统的设计方案[J].电力建设.2011（11）