变电站运行参数无线监控系统

张小喜

摘 要：变电站实现供配电的重要设施，断路器、隔离刀闸、接地刀闸等设备位于各机构箱内。因此，实时监控机构箱内的温湿度、工作电流等运行参数，是保证箱内电器设备长期处于稳定运行的必要条件。目前，机构箱内的工作参数大多通过人工检测，而人工检测存在着诸多问题。不但效率低，而且还存在着极大的安全隐患。在变电站中视频监控也得到了广泛的应用，变电站视频监控系统是对“四遥”功能的进一步补充，有助于提高变电站的安全性和可靠性，同时还具有防火、防盗和环境监控的功能，已经成为无人值班变电站集控管理的新手段。变电站远程视频监控的实现，必须利用各种有效的传输媒介将图像实时地传输到监控中心，并下发各种监控信号。

关键词：变电站运行参数;无线监控系统

前言

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、影响变电站设备稳定性的因素

影响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。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，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。

二、变电站运行参数无线监控系统

1.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传输到监控中心計算机，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。

2.电力设备无线监控系统的构建。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。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传输到控制器处理，可实现实时记录的功能。 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。

3.网路环境。变电站有完善的内部信息网络系统，变电站选用wifi 无

线传输方式，可靠性高，传输量大，运行成本低（不产生通信费用），对变电站设备及保护装置无影响。由于wifi2.4G 无线传输方式有效距离在100M以内，在部分大型变电站必须对系统进行优化设计，选择天线设置方案。首先对室外和室内分别采用模型和对无线信号衰落进行理论计算，初步确定无线接入点数目和布局。然后对基站数目和布局进一步优化。最后对理论计算和实测结果进行分析，研究变电站环境下天线高度、阴影衰落等对信号传输的影响，修正理论计算模型，确定基站数目和布局，最终实现变电站全覆盖。针对线路单一作业现场，采用wifi 无线传输方式实现作业现场人员之间、后台监控人员与现场工作人员之间的工作交流。深入运用GPS 定位功能，实现对作业场所、地理位置信息、交通信息的整体掌握。

4.系统的主要功能。基于wifi 的变电站远程视频监控提供的主要功能有以下几个方面。（1）利用3G 无线手持单兵终端，支持多种无线视频传输模式，可选择基于3G网络或无线局域网（WIFI）传输视音频等各种数据信息。（2）能够同时观看单个变电站内所有监控点的视频图像并实现手动录像等功能，能够在1 s 内切换到另一变电站实现所有变电站的图像监控。（3）能够实现对变电站内监控设备远程控制功能，如控制云台旋转，控制摄像机的镜头，控制空调启停等。（4）能够查询到历史上发生的报警数据，查询结果能够形成各种数据报表，并以曲线等形式直观地展现出来。（5）实时查看所有变电站内所有监控设备的监测数据值，如温湿度、红外对射、烟雾探测器，如果有报警发生，系统可以弹出报警框告知值班人员报警信息。（6）将变电站内所有监控设备绘制在变电站平面图上形成电子地图，电子地图的功能可以帮助用户更好地把握监控目标的位置和行动情况。（7）基于wifi 的系统架构方便，架设方便，免去了现场长工期的布线安装工程。同时，覆盖范围比较广，一般只需安装一个或多个AP 设备，就可以解决现场的网络通信问题。系统上述功能，用户都可以在公司局域网内的任一台计算机上通过浏览器实现。

通过变电站运行参数无线监控系统的研究，既保证了所有机构箱内的设备长期稳定运行，同时又省去了运行人员对机构箱逐个检查的频繁工作，避免了安全隐患，极大的提高了工作效率和设备的安全性能。更需要对变电站机构箱的运行情况加以掌控，具有很大的应用前景。

参考文献

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