变电站一次设备在线监测系统建设研究

田小鹰

（南京国电南自软件工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着计算机技术的不断发展，变电站一次设备匹配完整性在线监测系统受到了更多的重视。通过建立完整的监测模式，以便优化综合诊断评估的质量，及时开展状态监测和故障预警，为变电站可持续发展提供保障。

1 变电站一次设备在线监测系统总体框架

结合变电站的实际应用要求，变电站一次设备在线监测系统一般利用分层分布处理模式完成相关工作，形成自上而下的站控层、间隔层、过程层框架体系，如图1所示。

图1 总体框架

站控层主要负责整个变电站测量工作的控制管理，能够实现实时性数据和历史数据的对比分析，并直接显示分析结果。与此同时，还能开展故障记录分析、信息远端传输等工作[1]。

间隔层主要实现信号的传输，具体包含控制信号、故障信号、系统保护信号等，打造完整的信号传输通道，以便数据传输处理工作都能顺利开展，维持良好的在线监控效果。

过程层主要由各个设备上分布的传感器实现设备状态信息初步采集，要对采集后的状态信息予以变化控制、传输管理以及合理性应用，为整体信息监督管理工作的可控化发展提供保障。

2 变电站一次设备在线监测系统功能

在变电站一次设备在线监测系统应用环境中，要结合实际应用要求开展具体工作，建立完整的监测平台，保证监测对象监测水平的可控管理。

（1）容性设备绝缘监测。借助对电气一次设备末端泄漏电流的监测，通过分析计算了解设备运行状态下等值电容变化和介质损耗等参数，以此评估设备的运行安全性[2]。

（2）设备运行状态。利用基波法测定设备泄漏电流和阻性电流，实时性观测设备的运行状态，在真实反映实际运行情况的同时，指导工作人员开展对应维护。

（3）断路器动作特性监测。利用霍尔电流互感器采集断路器分合闸线圈、储能电机等基础组成部分的运动状态波形和数据，综合分析断路器实际应用情况，配合综合计算分析的方式完成动作时间、速度监测以及储能电机工况监测等。

（4）变压器在线监测。利用变电站一次设备在线监测系统完成油色谱在线监测、局放监测、瓦斯气体含量监测以及接头温度红外监测等，进一步明确变压器的运行情况，从而减少安全隐患[3]。

3 变电站一次设备在线监测系统具体设计内容

3.1 应用模块

（1）数据采集和处理模块。针对一次设备监测内容进行汇总，建立基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）状态数据的采集体系，完成局部放电等工况信息的数据集合平台设计，并按照实时性采集信息完成故障评估、诊断。

（2）状态异常报警模块。依据监测的数据进行设备状态信息的评估和判定，在主接线图设备具体位置上设置声音和指示灯双重报警信号，一旦出现异常现象，就能第一时间通知相关设备管理人员开展具体处理工作，提高设备利用率。

（3）远程维护模块。发挥远程维护功能的作用，利用软件对数据处理装置和通信装置进行实时性管理，通过参数修改、故障诊断、远动信息处理等方式保证远程维护工作顺利展开[4]。

（4）状态存储和查询。基于运动状态实时性显示的功能需求，将采集的数据按照对应的类别予以存储管理，确保管理人员能够高效读取生成曲线和报表。

3.2 传感器设计

在变电站一次设备在线监测系统中要设置不同的传感器结构，以保证能及时完成信息的汇总管理，更好地指导工作人员开展针对性故障排查[5]。以温度传感器、湿度传感器、SF6微水传感器以及局部放电传感器为例，具体内容如表1所示。

3.3 无线通信网

为了满足变电站一次设备在线监测系统应用中信息传递的需求，要整合技术内容和智能应用模式，利用ZigBee技术打造更加和谐的无线通信机制。对于协调器节点、路由器节点以及信息采集调理节点，按照对应的工序标准开展具体作业，提升无线通信效能。

（1）协调器节点。针对ZigBee技术建立对应的子网体系，在建立网络基准后以协调器节点作为路由中心，将收到的信息和数据直接利用RS485总线和上位机进行通信连接处理，保证控制工作的合理性和规范性，也为数据整合分析提供保障[6]。

（2）路由器节点。在绑定对应信息传递过程的基础上发挥路由器信息中转的作用，有效提高信息传递的及时性和准确性。

（3）信息采集调理节点。在信息进入到收集网后，信息采集调理节点利用初始化传感器进行数据的基础采集和汇总，在成功汇总相关数据后将其借助路由器节点传输到协调器节点[7]。

3.4 上位机设计

为了保证变电站一次设备在线监测系统应用的规范性和科学性，要整合具体的设计内容和设计结构，确保在线监测工作都能有序开展。

（1）登录界面。构建变电站一次设备在线监测系统，打造更加安全可靠的设备监管模式，以保证及时分析数据的运行状态，从而开展针对性运维管理工作。在系统界面设置过程中，秉持安全性原则，利用用户名和密码绑定的机制要求管理人员即时登录与即时退出[8]。

（2）监测界面。监测界面主要包括主监测界面和子监测界面。变电站一次设备接线图一般会直接显示在主监测界面上，便于管理人员统筹管理一次设备应用系统。管理人员点击任意1个一次设备后会进入子监测界面，可以了解对应设备的运行数据和状态信息。

（3）设备配置界面。设备配置界面主要包括传感器配置和串口配置。传感器配置就是对各个传感器进行相应位置的设置，并了解传感器的具体参数，包括传感器名称、传感器变换颜色内容、传感器报警的上限和下限等。串口配置是对串口执行相应操作指令，包括添加串口、删除串口、变更操作等，并对串口的奇偶位、停止位、波动频率以及数据位等予以合理性配置和处理[9]。

（4）故障报警界面。对于变电站一次设备在线监测系统而言，故障报警是非常关键的环节。一旦系统监测出一次设备运行状态量超出其自身的极限数值，系统就会发出声音警报，此时管理人员要结合实际情况和历史数据开展相应的维护作业。在变电站一次设备在线监测系统中，通常采取的是灯光警报、语音警报以及状态显示警报。对于灯光警报，状态异常下操作台红色警报灯亮起；对于语音警报，状态异常下上位机发出特定警报声；对于状态显示警报，在设备运行状态正常情况下主监测界面各个一次设备图标稳定，一旦异常便会不断闪烁。

（5）辅助界面。结合实时性数据和汇总内容生成专业报表，管理人员在查询报表的同时可以实时打印。此外，系统会将采集的数据按照对应要求绘制成历史曲线，管理人员可以结合曲线内容排查故障原因或制定检修计划[10]。

4 结 论

综上所述，变电站一次设备在线监测系统的应用具有重要的实践意义，是维持变电站安全管理工作的根本。通过整合系统模块和具体监测内容管理工作，最大程度地发挥系统优势作用，促进变电站的可持续发展。