变电站二次设备在线监测系统的设计与实现

李剑

【摘要】    随着智能电网建设的不断深入，电网运行的安全性和可靠性得到显著提升。借助网络通信技术以及在线监测技术，可以对电网设备运行状态进行实时监测，通过智能分析掌握设备运行状态信息，并对异常数据进行分析及时进行故障预警。鉴于此，本文对变电站二次设备在线监测系统的设计与实现进行详细分析。

【关键词】    变电站    二次设备    监测    系统

引言：

变电站主要负责对电能进行交换和分配，是电网系统的核心环节，随着经济的快速发展，我国电网规模不断扩大，为了能将电能均匀稳定的分配到各个地方，变电站的作用就显得尤为重要。变电站中主要电力设施，包括：配电装置、变压器、自动保护装置、补偿装置和通信设施，通过设备之间的共同作用，实现对电流和电压的集中交换和分配。因此，变电站的运行状况对电能输送的质量有着非常重要的影响。为了确保变电站安全、稳定的运行，引入二次设备对变压器、断路器等负责电能输送和分配的高压电气设备进行监测和控制。二次設备的有效调节为变电站的平稳运行提供大力支持。在智能化技术高度普及的今天，电网建设也全面进入智能化时代，其中变电站的智能化演进成为重要环节。

通过现进的数字化、智能化设备全方位打造智能化的管理平台，借助网络实现对变电站设备的信息采集和管理，传统依靠人工检修的方式不仅对安检人员的技能水平要求较高，而且耗费精力较大。因此，需采用智能化管理技术，对变电站二次设备进行在线诊断和预警，提升二次设备的防护效率。

一、系统作用及影响评价

电网建设已经全面进入智能化时代，智能变电站可以有效确保电力系统安全、平稳的运行。智能变电站通过数字化、通信平台网络化、确保电力系统安全可靠的运行，高度可靠性是变电站运行的基本要求。伴随着网络通信技术、电子传感器技术、在智能变电站中普及运用，智能变电站二次设备，通过建立监测系统，对二次设备的电流、电压保护单元进行监控，掌握设备运行的状态，对异常情况进行有针对性的部署。通过计算机实现电网自动化调度、控制，信息共享，主要由数据采集单元、数据处理单元、二次设备在线监测单元构成，实现智能变电站在线故障诊断和预警功能。智能变电站包括合并单元、保护装置、智能终端、过程层交换机、保护系统，为智能变电站二次设备运行提供帮助。

变电站二次设备能接收装置保护动作、告警信息、监测信息，在线分析，在数据采集过程中主要针对二次设备的开关变位信息、保护配置信息、故障记录信息内存使用、网络连接以及运行状态信息等。变电站二次设备在线监测系统通过过程层和间隔层采集二次设备各项参数和实时数据信息，然后将数据传递至数据库中，系统结合数据库建立模型，通过智能分析算法确定二次设备的故障点以及故障类型并进行有效的状态预警

二、变电站二次设备在线监测系统设计

变电站二次设备在线监测系统的核心功能是故障诊断和预警，通过智能化传感器和监测设备，可以实现二次设备状态信息的实时采集，通过可视化管理对设备故障进行准确定位和预警，数据库功能可以实现海量实时数据的高效存储，通过数据分析建立设备的健康档案，模拟设备运行的工况，综合分析二次设备运行的异常情况.变电站二次设备在线监测系统通过采集设备运行的状态信息，利用专家诊断系统实现对二次设备的在线诊断和监测。变电站二次设备在线监测系统结构如下图1所示。

2.1系统设计

变电站二次设备在线监测系统主要是负责对二次设备运行状况进行在线故障诊断和预警，对设备电流、电压状况以及保护开关动作进行在线监控，准确掌握二次设备的工况条件，并且通过软件分析模拟设备运行过程中发生的故障，通过有效预判切断故障发生的途径，最大限度地提升设备故障造成的停电事故。

变电站二次设备在线监测系统，利用智能化平台对电网二次设备进行调度和控制，系统设计满足自动化、集成化、共享化和可视化要求。使用统一的IEC61850通讯协议，在电网系统中所有设备都配备IEC 61850通信接口，便于进行数据的传输和远程控制功能。智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）中包含一个或者多个服务器，每个服务器本身又包含一个或者多个能进行逻辑运算的逻辑设备（Logical Device，LD）。在IEC61850通讯协议下，这些电子设备都可以进行数据的接受和传送。变电站二次设备在线监测系统在信息采集过程中将设备运行状态信息实时反馈给维护人员，掌握最新的状态信息，为二次设备的日常运营和维护提供决策帮助。

2.2可视化设计

变电站二次设备在线监测系统采用数据建模的方式，使用可视化软件将设备模型及设备之间的虚拟段子连线，映射到可视化软件界面，用户可以通过直观图形查看设备状态信息。

利用统一的IEC61850通信协议建立模型，然后借助可视化软件将设备模型中的关联机制映射到可视化界面。可视化技术的关键是通过JAXB与VTD-XML技术从SCD中将与信息流有关的逻辑设备、逻辑节点、数据对象、数据属性参数进行对应的映射。

作为智能站配件文件管控系统的扩展和具体应用系统。变电站二次设备在线监测系统以高可视化方式清晰展现二次系统的连接状态，可视化图像可以显示二次设备交流回路、跳闸回路、合闸回路、联闭锁回路的实时工况，管理员可以查看设备的状态信息和功能描述，将设备运行的状态信息以更加直观的图形进行展示，方便工作人员查找设备异常状况，及时采取有效的行动计划，通过有效的预判降低故障发生的概率，不仅可以提升设备的使用寿命，而且还可以最大程度的降低故障造成的损失，有效提升国家电网供电的可靠性和安全性。

2.3系统通讯设计

变电站二次设备在线监测系统使用基于IEC61850标准的通信接口，包括通信网络链路状态，物理链路信息，通信端口，现场监测的数据信息通过通信网络传输至主站。现场检测的数据信息与主站端充分利用站控层网络轻松实现信息互通，二次设备外部的数据可以通过网络保温监视和分析的方式获取。在客户端的逻辑访问节点中利用客户端的地址属性与包含在别的IED中的服务器建立关联。

变电站二次设备在线监测系统通过建立逻辑连接模型，寻找合适的子网和访问点命名，以及访问点和（一个或多个）物理访问点的关系可以建立物理结构的相互关联。通信系统的物理结构描述和维护不在SCL核心范围内。访问点间直接（链路层）通信的连接节点。在网桥层可包含路由器，但不在网络层。所有连接到同一子网上的访问点，可以与在同一子网上的其他访问点共用同一协议相互通信。用于此处的子网是逻辑概念。带不同高层网络通信协议的一些逻辑子网可用在同一物理总线上，使得在同一物理层上可以混合使用高层网络通信协议。

现阶段，国家电网的智能化建设已经进入发展成熟阶段，对于电网的智能化普及将是未来国家电网发展的主要方向。在智能化技术的帮助下，电网运行的安全性和可靠性将会大幅度提升，通过网络信息平台对电网设备的运行状态进行实时监测，建立设备运行的档案信息，对异常情况进行有效预判，不仅可以及时发现安全隐患，将故障造成的影响降到最低，而且还可以提升电网企业的用户体验，创造更大的经济效益。

近年来，智能电网发展速度越来越快，给变电站二次设备在线监测系统提供了广阔的发展空间，通过现代化的技术手段为电网的安全运行提供有效支持。

三、结束语

综上所述，由于电网规模不断扩大传统常规性设备监测方法显然已经满足不了电网安全运行的需要，会造成很大的经济损失和社会影响，再加上一些电力设备的故障不易于观察。

在智能电网发展的过程中，二次设备在线监测系统起到了非常重要的作用，其主要功能是确保电力设备进行的实时监控和电力网络数据的安全传输。尤其是在互联网時代，数据信息的传输、接收、共享主要依靠网络虚拟平台，随着电力系统自动化程度越来越高，电网工作对计算机依赖程度越来越大，这就使得电力系统的安全防护问题成为电力工作者关注的焦点问题。

智能化、标准化是变电站未来发展的主要趋势，以变电站二次设备在线监测系统为主的智能化管理系统可以将设备保护、故障检测、预警进行有效集成，最大限度地提升电网运行的安全性。

参  考  文  献

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