消弧线圈接地补偿装置在线监测系统的研究

王振邦　赵明　卢冲　宛月　庄丽娟　赵玉富

摘 要：采用在线监测技术，利用移动互联网通信，研制出一套消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统，运维管理人员通过计算机和智能手機，实时监控消弧线圈限压接地补偿装置现场运行的状况，及时处理接地故障，避免了事故的发生，保证了供电可靠性，提高了电能质量。

关键词：在线监测；移动互联网；监控；供电可靠性；电能质量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.195

0 引言

随着城市配网快速发展和电力电缆大量应用，配电系统母线电容电流快速增长，出现了中性点接地补偿装置容量配置不足、运维管理不到位等较为突出的问题，导致了接地电弧引发火灾、变电站母线短路、开关柜烧损等故障发生。

截至目前国内还没有一套成熟的方案，有效的管理电网中性点接地补偿装置日常运行，当前，电力系统由传统的计划检修逐步向状态检修过度，这是国内外电力发展的大趋势，而要实现状态检修，首要问题就是要解决如何了解设备在运行中的状况。近年来，国内外电力科研部门、电力企业及电力相关的生产制造企业，为此做了大量的工作，研发了多种在线监测装置，已经使很多电力设备处于运行中的在线监测之下，为状态检修的实现打下了一定的基础。

1 技术原理

消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统运用单片机数据采集技术，采用ORACLE技术建立数据库，采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式又称B/S结构设计系统服务器在线监测软件、智能手机终端应用软件采用3ANY管理技术，将消弧线圈限压接地补偿装置运行的数据通过GPRS无线模块传至联网的服务器，用户通过计算机终端应用软件和智能手机终端应用软件访问服务器，可实时监测消弧线圈限压接地补偿装置运行状况。

2 在线监测系统的结构组成

消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统由硬件部分和软件部分组成。硬件包括子站、服务器、运检负责人员办公计算机及智能手机，软件部分包括信息传输模块底层驱动程序、服务器监控系统、数据库、运检负责人员办公计算机端应用软件、智能手机客户端APP等。运维检修人员可以通过办公室计算机和智能手机实时查看变电站消弧线圈限压接地补偿装置运行情况，对于接地故障、消弧线圈限压接地补偿装置停运及由于配网扩展导致配置容量不足等问题，可以通过实时监控运行情况，第一时间发现和解决问题，从而提高电能质量和供电可靠性，进而提升国网开封供电公司的核心业务。

总体结构组成示意图如图1。

2.1 子站

子站由安装在消弧线圈限压接地补偿装置信息数据传输单元，数据接口扩展单元和供电单元组成。河南电网的变电站运行了多个消弧线圈限压接地补偿装置厂家，不同的厂家数据传输的接口也不尽相同，从现场运行设备统计结果来看，总的来说分两大类，一是RS232串行数据接口，二是485数据接口。

由于现场消弧线圈限压接地补偿装置接口都是与后台综合自动化系统或其他通信设备连接，消弧线圈限压接地补偿装置现场运行数据也是从此接口传出，经多次现场调研分析后，采用扩展此接口的方案，和对应后台综合自动化系统或其他通信设备接收到的设备运行数据一致，既能保证后台综合自动化系统或其他通信设备数据传输正常，也能接入信息通信模块。达到实时监测现场消弧线圈限压接地补偿装置运行的真实情况目的。

针对上述分析结果，国网开封供电公司和河南恩湃电力技术有限公司合作开发了RS232全双工数据通信接口扩展模块，现已安装在现场，达到了预期效果，数据通信正常。

2.2 服务器

2.2.1 数据库服务器

a高性能原则。保证所选购的服务器，不仅能够满足运营系统的运行和业务处理的需要，而且能够满足一定时期业务量的增长。服务器处理器性能很关键，CPU的主频要高，要有较大的缓存。

b可靠性原则。可靠性原则是所有选择设备和系统中首要考虑的，尤其是有大量数据处理要求的、需要长期运行的系统上。考虑服务器系统的可靠性，不仅要考虑服务器单个节点的可靠性或稳定性，服务器要具备冗余技术，同时像硬盘、网卡、内存、电源此类设备要以稳定耐用为主，性能其次。

c可扩展性原则。保证所选购的服务器具有优秀的可扩展性原则。因为服务器是所有系统处理的核心，要求具有大数据吞吐速率，包括：I/O速率和网络通讯速率，而且服务器需要能够处理一定时期的业务发展所带来的数据量，需要服务器能够在相应时间对其自身根据业务发展的需要进行相应的升级，如：CPU型号升级、内存扩大、硬盘扩大、更换网卡、增加终端数目、挂接磁盘阵列或与其他服务器组成对集中数据的并发访问的集群系统等。这都需要所选购的服务器在整体上具有一个良好的可扩充余地。

d安全性原则。服务器处理的大都是相关系统的核心数据，其上存放和运行着关键的交易和重要的数据。这些交易和数据对于拥有者来说是一笔重要的资产，他们的安全性就非常敏感。服务器的安全性与系统的整体安全性密不可分，如：网络系统的安全、数据加密、密码体制等。服务器需要在其自身，包括软硬件，都应该从安全的角度上设计考虑，在借助于外界的安全设施保障下，更要保证本身的高安全性。因此，首先从服务器的材料上来说要具备高硬度高防护性等条件，其次服务器的冷却系统和对环境的适应能力要强，这样才能够在硬件上满足服务器安全的要求。

e可管理性原则。服务器既是核心又是系统整体中的一个节点部分，就像网络系统需要进行管理维护一样，也需要对服务器进行有效的管理。这需要服务器的软硬件对标准的管理系统支持，尤其是其上的操作系统，也包括一些重要的系统部件。因此，尽量选择支持系统多的服务器，因为服务器兼容的系统越多，你就可以拥有更大选择空间。首先数据库服务器的性能要求很高，所以在CPU，内存，以及硬盘等方面都有很高的要求，其次是存储，存储要具备良好的稳定性，来满足长期运作的服务器随时读取写入等操作不会出现错误。

2.2.2 数据库

本系统数据库采用ORACLE数据库，ORACLE数据库为世界上百分之五十左右的数据库使用商提供优质的数据库系统，能在所有主流平台上运行（包括 Windows）。完全支持所有的工业标准。采用完全开放策略。可以使客户选择最适合的解决方案。对开发商全力支持。并获得最高认证级别的ISO标准认证。其性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D和TPC-C的世界记录。

Oracle数据库有如下几个强大的特性：支持多用户、大事务量的事务处理，数据安全性和完整性的有效控制，支持分布式数据处理，可移植性很强。

2.2.3 服务器在线监测软件

系统服务器在线监测软件采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）模式又称B/S结构。它是随着Internet技术的兴起.对C/S模式应用的扩展，是一种建立在WWW浏览器基础上的开发模式。在这种结构下，用戶工作界面是通过IE浏览器来实现的，用户通过浏览器发送数据请求到服务器，而服务器把数据以HTML形式发回到客户端，优点是：运行、维护及升级方式简单.能适应在不同人员，不同地点，以不同的接入方式（比如LAN.WAN，Internet/Intranet等）下实现的共同数据访问和操作，软件升级只需要升级服务器端即可；通用性强，部署和运行成本低。

2.3 用户终端应用软件

2.3.1 计算机终端应用软件

终端软件用于实时查看接收到的设备运行数据，根据权限可以查看多个变电站的数据，实时掌控设备的设备状态、中性点电流、中性点电压、电容电流、档位、感性电流、残流、脱谐度等数据，并可以查看历史数据，分析设备运行情况，查看设备参数等。

2.3.2 智能手机终端应用软件

应用3ANY管理技术，使得管理人员可通过个人智能手机，实时查看消弧线圈接地补偿装置运行状况。为便于运维检修人员使用，智能手机终端软件界面同计算机终端软件界面设计保持一致，使用简单方便，和计算机终端配合使用，可达到随时能掌握现场消弧线圈限压接地补偿装置运行状况。

3 在线监测系统存在的问题及改进措施

3.1 存在的问题

在近一年的试运行期间，发现消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统在长期运行的过程中，由于数据的不间断通信出现消弧线圈限压接地补偿装置控制器死机现象的发生，影响了数据传输。

3.2 问题的改进措施

针对消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统在运行过程中出现控制器死机的现象，通过多次的试验，找到解决控制器死机问题的方法。

3.2.1 适当延长数据的采集时间

现场试验证明，在消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统数据采集时间设置在3秒以内，会出现控制器死机情况的发生，如果将数据采集时间设置为6秒以上，就可避免控制器死机情况的发生。

3.2.2 增加控制器看门狗模块

将消弧线圈限压接地补偿装置控制器增加看门狗模块后，如果出现控制器死机现象，控制器会自动重启，就可避免死机现象的发生。

通过上述两种解决办法，均能避免消弧线圈限压接地补偿装置控制器死机现象的发生，达到消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统正常运行的目的。

4 结束语

消弧线圈限压接地补偿装置在线监测系统的研究，有效的避免了

接地故障等突发事件，可及时报警，为电力运维检修人员消除故障赢得宝贵的抢修时间，确保电网安全、可靠的运行，提高电能质量等提供了一套十分有效的在线监测方案，对全面提升消弧线圈限压接地补偿装置运维管理能力有十分重要的意义。

参考文献：

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[2]赵玉才等.电网关口计量现状的分析与思考[J].中国计量，2011（11）：39-40.

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[4]肖硕等.《单片机数据通信典型应用大全》[M].北京：中国铁道出版社，2011.

作者简介：王振邦（1982-），男，本科，工程师，主要从事变电检修技术研究和管理工作。