基于移动网络及云平台的智能化箱变远程监测系统研究

郑丽娟，彭团丰，魏佳栋

（杭州电力设备制造有限公司余杭群力成套电气制造分公司，浙江 杭州 310000）

1 智能箱变远程监测系统应用背景

随着信息技术的发展，传统的数据采集及运行监视系统步入了远程管理阶段[1]。云平台为企业灵活部署网络化信息系统带来非常便捷的体验[2]，可以搭建具有可扩展弹性功能和专业服务的虚拟服务器。随着4G移动网络的建设，借助高速移动网络将现场运行数据随时传递至云平台成为可能。通过访问云平台，用户可以在任意地点获取远程现场运行数据，实现对设备的远程实时监测。

电力设备制造厂商为了增加销量，提出了箱式变电站租赁的营销模式，把金融服务的营销体系引入到电力设备的销售中[3]，避免了电力设备制造厂商为了争夺市场互相压价造成盈利下降，也为用户降低了使用成本压力，创造了制造厂商和用户的双赢，随之而来箱式变电站的运维模式也发生了变化。为了保证租赁合同的有效执行，箱变的完好状态及运行情况需要随时知晓。传统箱变综合自动化系统只能在有限范围内获取箱变的运行数据，无法获取箱变的准确位置，在箱变运行状态发生改变时，不能及时通知租赁方，难以满足全方位掌握箱变运行状态的需要。

基于移动网络及云平台的智能箱变远程监测以提升箱式变电设备运维智能化水平为目标，实现箱变实时状态集成信息的数据获取，利用融合网关技术对多类型信息（如运维信息、定位信息等）进行集成，通过4G移动网络实现远程信息传输，应用云数据库进行数据集成优化，使用远程管理软件实现用户交互和信息展示。

2 需求分析

租赁营销模式将箱式变电站的维护工作转由电力设备制造企业承担，且承租用户具有地理位置分散，承租期不同等特点。为了保证承租用户具有良好的服务体验，需要出租企业对已出租的设备具备设备信息管理、运行状态远程监测和位置实时感知的能力，确保部署于不同地点的箱变设备能够正常运行。一旦设备运行过程中出现异常，维护人员能够获知其状态，并通过查阅设备信息了解出现异常的设备相关参数，帮助维护人员及时对设备进行维修。同时，当约定租赁期满用户不再续约后，能够根据其定位位置回收设备，确保资产不丢失。

3 功能设计及实现

相比于传统箱变自动化系统[4-5]，除了就地运行状态监测外，需要增加远程数据传输及地理位置信息获取功能，将就地运行状态信息快速、准确地传送出去。为了便于远程监测和历史数据查看，需要具备远程监测终端，为监测人员提供运行信息。作为远程数据分析和存储的桥梁，需要搭建云平台服务器，对海量历史运行数据进行优化和存储。同时，应提供箱变参数信息维护和查找功能，使箱变生产企业能够方便管理和随时查阅。具体组成结构如图1所示。

图1 箱变远程监测系统结构

3.1 箱变基本信息管理功能

将对外租赁的箱变纳入信息化管理，对出租箱变资产信息和参数信息进行全方位管理。除了实现对箱变型号、箱变编号、租期、租户等信息进行录入、删除、更改、查询等功能外，还可以实现箱变结构的展示和图纸信息的管理。

3.2 数据采集与传输功能

设计具备获取箱变运行状态信息、卫星定位信息，且具有移动网络接入和数传功能的智能模块，对定位数据和运行数据进行就地采集，融合网关处理，通过4G移动网络发送至云平台。云平台回传信息进行解析，设计与百度地图的交互结构，实现对外租赁箱变的精准定位（定位精度10 m），实现箱变总体布局展示和地理位置的有效监控。通过系统配置，可对现场数据采集硬件和云数据平台上的数据通信服务系统进行功能配置，包括：监测配置、数据获取时间间隔配置和监测参数的选取等。

3.3 远程数据处理及存储功能

在云平台服务器上建立虚拟主机，开通网络服务和数据存储服务。通过服务程序定时向箱变发送采集数据请求并接收回传数据，包括：箱变低压进线侧的三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、谐波、电能计量等数据以及地理位置信息数据。接收到数据后服务程序能够判断数据特征，进而按照分类情况对数据存储和提供给客户端展现。

3.4 运行数据监测及历史数据查询功能

通过云平台服务器为客户端提供Web Service通信，客户端可以以可视化界面形式实时展示当前运行状态及告警信息。以多类型图表形式展现箱变运行的历史数据，既可以实现单个箱变电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、谐波、电能等数据的曲线展示，又可以通过数据分析实现运行状况报警与预警功能。

4 系统应用示例

根据以上功能，设计并实现了可服务于租赁模式的智能化箱变远程监测系统，并应用于某电气设备制造企业。将融合网关部署在箱变柜体内，如图2所示。为了保证定位卫星信号和移动网络信号的有效接收，通过箱内开孔将天线伸出金属外壳外，如图3所示。在阿里云平台上搭建虚拟主机，配置网络服务并安装通信服务主程序，用于接收部署的箱变产生的运行数据和位置数据，并在用户的客户端上进行展现。如图4—5所示。

图2 数据采集及定位模块实际位置

图4 实时运行数据展示

图5 实时地理位置信息展示及告警信息展示

综上所述，智能化箱变远程监测技术能够满足电气设备制造企业租赁营销模式的需要，准确记录并展示出租的箱变运行情况和位置信息。

5 结语

针对当前箱式变电站租赁式营销模式导致现有箱变运维模式的改变，研究了基于移动网络及云平台的智能化箱变远程监测技术。利用融合网关技术和4G移动网络对下位机实时采集的箱变多类型信息进行集成传输，并对数据集成优化后存储到云平台数据库中，通过远程管理软件对箱变进行数据监测，实现箱变的远程运维。该技术的应用能够迎合箱变租赁带来的运维模式变化，降低箱变运维人工工作量，对电力设备制造商和设备用户的业务良性增长具有积极的促进作用。