多数据融合的220KV变电站设备运维管控系统设计

武汉供电公司变电运维分公司 段军霞 肖思明

本文以220kV变电站为例，基于终端多数据融合技术的应用下，从硬件与软件两个方面，对设备运维管控系统展开设计，并希望通过此次的研究，实现对变电站终端运行设备的集成化管理，确保设备的程序化运行，提升我国电力产业综合管控水平的基础上，为电力行业在市场内的有序发展提出技术层面指导。

1 硬件设计

1.1 设备运行信号传感设备

为了满足本文系统的功能，需要设计一个可满足对终端变电站设备运行信号实时采集的传感设备，此传感器由美国DALLSA公司设计并研发，其中包括XH4521-K20数字式传感芯片，可实现对分辨率在8.0位～12.0位数据的有效编程，此传感设备对终端运行信号的输出包括0.0625、0.125、0.25、0.5等多级位数，可实现对终端信号的全自动转换与及时输出。在系统内，具有抗干扰能力强、耗能低、输出信号精度高等优势。设备运行信号传感设备的运行结构，可用图1进行描述。

图1 设备运行信号传感设备运行结构

图1为设备运行信号传感设备的运行结构，此设备在运行中，前端获取信号的有效范围在-200dBm～+200dBm内，最高精度可达到0.001位数，适用于多种高精度场合对设备运行信号的获取。其中XH4521-K20型号的芯片在系统内以单线程传输作为主要工作方式，一条单线口对接数据，便可以完成或实现对数据的对接对于通信。同时，此种单线程传输的方式，可以依托一条信号源通信，因此在系统中不需要外界大额电源设备对其进行支撑。并且，每一个XH4521-K20型号的电子设备，在完成生产后，厂家均为其设定了一个可支撑64.0位的序列号，因此在进行设备与系统内其他硬件结构的连接时，操作也较为便捷。

1.2 智能前端设备

前端设备是支撑设备运维管控系统运行的主要设备，相比常规的设备，本文应用的设备智能化效果更显著，即前端用户仅需要通过在功能栏输入某个智能检索项，便可以达到对终端信息的智能获取。为了满足系统的运行需求，应当对智能前端设备在系统操作中的参数进行布设。具体内容如表1所示。

表1 智能前端设备参数布设

在完成对智能前端参数布设的基础上，要保证智能终端可完成更多的工作任务，可从智能集成调度管理层面入手，在终端设备上集成可视化技术、运维管理数据库等功能软件，以此种方式，实现系统在运行中的多种功能。

2 软件设计

2.1 基于多数据融合的设备运维管控信息交互

在完成对系统硬件结构的设计后，可引进数据融合技术，对220kV变电站设备运维管控信息进行交互处理，以此种方式避免在调度资源过程中，出现后端台账与前端信息不一致的问题。在此过程中，可交互统计分析数据与设备运行管理数据，将台账信息同步到移动智能终端，并在变电站运行现场进行台账数据信息的共享，以此种方式确保对变电站运行信息的管控。在完成对变电站运行过程中各类信息的管理和控制后，协助运维管理中心对繁琐的信息记录、数据导入等问题进行解决，以此确保变电站设备运维过程中各项业务数据的合理性和实时性，同时也能够进一步降低运维管理工作强度。本文在引入多数据融合技术后，对设备运维管理进行信息交互具体流程为：首先，由本文系统完成更新对变电站设备在内的专业巡检。可在智能运检软件当中实现对巡检的管理，在系统中为巡检划分的模块内，创建一个全新的巡检信息文件，并由系统自动完成对记录表的生成。将记录表当中的相关数据信息录入或采集实现对巡检记录数据的汇总。首先，上位机用户可通过触发的方式控制巡检数据的上传，将各类数据信息传输到本文系统的运维管理模块当中。其次，此时运检软件也可针对巡检过程中产生的数据信息和设备关联信息进行实时管控。最后，在系统当中，上位机用户可对巡检记录进行实时更新，并按照相应审核规则，对其进行审核，以实现设备运维管控信息交互。

2.2 基于行为检索引擎库发布设备运维管控结果

在利用上述多数据融合技术实现对设备运维管控信息交互后，还需要对系统上位机用户行为在引擎库当中进行检索，并将相应的设备运维管控结果进行发布。在对各类管控信息结果发布时，本文选择在系统当中引入一个普通网络管理协议——SNMP协议，将该协议作为信息传输的重要依据，确保在发布设备运维管控结果时，能够具备良好的规范性。由于当前大部分电子厂商已经能够针对SNMP协议给出相应的支持策略，因此本文在选择SNMP协议作为发布设备运维管控结果的协议也具备了一定的适应性。在系统当中引入Agent采集代理模块，利用该模块完成对变电站设备运维管控数据的采集以及同步节点信息的更新。针对系统主机信息的采集和分布，主要针对各节点信息的采集、查询和汇总等。同时，采用主动学习方式，负责采集系统所在网络环境当中各类拓扑结构信息。通过从各个网络节点上查询并汇总得到的信息，完成对网络结构的探测与学习。

3 实验论证分析

本文结合上述论述内容，实现对基于多数据融合的220kV变电站设备运维管理系统的理论设计，为了进一步验证该系统中实际应用环境当中的运行情况，将该系统与传统基于WSN的运维管控系统实际应用效果进行对比。选择220kV变电站中常见几种设备运维案例作为测试案例，分别利用两种系统对其进行管控，测试案例包括：变化量启动电流定值设定；零序启动电流定值设定；线路正序容抗定值设定；识别码识别；线路正序阻抗定值设定。将上述五个不同测试案例分别编号为#001、#002、#003、#004、#005，将两种系统完成管控后的结果进行记录，并绘制成表2所示。

表2 两种管控系统实验结果对比表

从表2中得到的数据结果可以看出，本文系统在对上述五组不同测试案例进行管控时，发现设备运维存在问题时的相应参数的召唤值与基准值均相同，管控操作运行均正确。而传统系统在对五组不同测试案例进行管控时，发现设备运维存在问题是召唤值与基准值除了在#002测试案例一致以外，其余均存在差异，因此仅在#002测试案例下得到了正确的管控运行。因此，通过对比实验证明，本文提出的管控系统在实际应用中能够实现更加高精度的管控效果。

结束语：本文通过开展针对220kV变电站设备运维管控系统的设计研究，实现了对传统系统的优化和完善。将本文管控系统应用于实际能够满足国家电网推进的变电站设备信息智能建设相关技术研究的应用需要，为电网整体安全稳定运行提供保障。但由于研究时间有限，本文在对管控系统进行优化设计时，并未考虑到220kV变电站在运行时其环境中各类复杂因素的影响，因此在管控时效上仍然会与预期效果存在一定偏差。在后续的研究中，还将针对这一问题进行更加深入地研究，从而不断提升变电站设备运维工作的高效性和可靠性。