智能变电站在线监测整合系统软件设计与功能实现

章有权

（山西焦煤集团有限责任公司东曲矿，山西 古交 030024）

引言

在我国电力设备的检测系统中，智能变电站监测系统可以对变电设备的运行情况进行实时监测，并对环境参数进行实时掌控，通过对监测数据的分析可以实现变电站潜在故障的预判，并发出预警。传统变电站的检修模式是定期人工检修同时结合故障检修的方式，这种检修模式需要大量的人工投入，同时存在不确定性，不能满足现代电力发展的需求。随着现代电力应用需求的不断增多，为了满足现代电力应用需要，针对电力设备的在线监测系统逐渐兴起，对于维护智能变电站系统安全稳定运行提供技术保障。

1 智能变电站系统需求分析

智能变电站所采集的实时数据是对系统中一次设备状态的反映。在进行数据采集之前，需要制定标准的数据依据，根据制定的依据实现数据的过滤，当采集到的数据不满足设计依据的时候，需要对数据进行舍弃，并进行连续采集，从而保证数据的连续性。在数据采集过程中，一些数据无法直接采集得到实际值，需要进行数据滤波、处理、分析计算得出，因此，需要设定初级分析过程，从而保证数据的连续性。在设计过程需要保证系统的灵活性以及可扩展性，从而便于日后数据的过滤以及数据删减操作。

2 软件系统整体设计

2.1 系统层次设计

本文设计的在线监测整合系统是对某智能变电站原系统的优化设计，在设计中主要依据简洁、高效为原则，通过对原系统复杂的操作过程以及多层环节进行优化，实现了系统功能。通过整合主IED 以及子IED 功能，实现原系统功能。如图1 所示为本文设计的智能变电站在线监测整合系统层次图[1-2]。

图1 智能变电站在线监测整合系统层次图

通过图中层次分布可以看出，本文设计的系统结构简洁明了，最大程度地简化了操作层次以及所需要的设备数量，使数据传输过程更加简单，使系统可能出现故障的关键点减少，从而增加了系统稳定性。按照为统一通信标准设计了数据通信程序，从而使得数的接收、发送过程更利于管理，同时方便日后故障的排查工作。系统设计的操作层次较少，可以有效缩短通信总线以及电缆的长度，这对于成本的降低以及控制系统电磁兼容性能具有很好的保证作用。

2.2 软件系统功能模块设计

1）设备状态管理模块。在设备状态管理模块中，主要实现对智能变电站主线路以及系统绝缘性能报警两个部分。其中，系统主线路包括主接线图、避雷器绝缘参数、CVT 绝缘状态参数以及主变压器铁芯绝缘性能四部分[3]。

2）设备数据管理模块。在设备数据管理模块中，主要实现功能包括数据报表管理、曲线查询、历史记录三个，另外每一个部分的功能可以实现数据的查询、数据打印以及数据清除功能。

3）设备配置管理模块。在设备配置管理模块中，主要是对系统新增设备或者系统删除设备进行管理。

4）系统管理模块。系统管理模块主要实现对登录进行管理，主要实现用户账号密码管理、变电站名称设定、系统参数查询、调试数据清除功能。其中账号密码管理主要是实现增减用户、用户权限设定、登录系统进行管理。在登录系统子模块中，需要用户利用已有的用户名及密码完成登录。

5）系统维护管理模块。在系统维护管理模块中，需要用户登录系统，通过查看系统帮助选项，对不同类型的故障进行清障方式查看，通过提供的清障指导对常见的故障进行解决，方便系统的日常维护工作。

6）系统调试管理模块。系统调试管理模块主要完成对整个在线监测系统的测试，包括对系统通信功能、扫描设备、系统参数配置以及运行测试进行调试。通信测试过程中，需要完成基本的通信参数，通过通信调试软件完成与系统的通信测试。

3 智能变电站在线监测系统功能的实现

3.1 系统功能模块功能的实现

3.1.1 数据采集模块

系统中数据采集模块主要是对智能变电站设备的运行参数进行检测，通过实时数据监测同时利用特定的通信协议将数据发送到智能变电站的中心机房，数据经过预处理以及数据的集中，数据经过预处理之后将数发送到不同的地方中心机房，之后对检测数据进行分析计算。通过对不同电力设备数据的分析处理，对于分析处理的数据类型需要满足市面上使用的大多数设备的数据类型，从而保证数据的兼容性，同时数据采集模块需要预留足够的数据通信结构，从而便于日后进行功能扩展，满足不同电力设备的应用需求，为系统升级提供基础保障。

3.1.2 报警功能模块

本文设计的系统报警功能模块是实现在线监测功能的重要部分，通过对系统相关参数设定报警阈值，将实时监测数据与设定的报警阈值进行比较，当监测数据大于设定的报警阈值时发送报警信号，同时将当前监测数据发送到智能变电站管理工作站，提供给管理人员进行判断处理。当判断出具体的故障点后，如果故障需要人工排除，则发送相应的检修指令以及具体故障位置，专业人员进行现场故障处理。

3.2 变电站数据库的设计

本文所设计的变电站在线监测整合系统核心部分是数据库程序，监测系统将数据发送到数据库，数据库将大量数据进行保存，并可以进行实时查阅，从而方便工作人员管理。为了实现数据的存储需求实现在线监测整合系统数据信息的存储，满足变电站3～5 a 内的数据存储量，本文在进行数据库设计时采用了一款主流数据库软件，在实现海量数据存储同时可以实现对电力调度需要的数据进行综合管理。本文在进行数据库设计时主要的功能包括数据增减、查询、存储。同时平台可以实现与当前众多的数据平台良好兼容，可以实现编程功能的同时实现在线数据监测，同时该软件能够保证系统的安全性能，保证数据不被泄露[4]。如图2 所示为设计的组织人员逻辑模型。

图2 组织人员逻辑模型设计

4 系统功能测试

系统功能测试内容包括设备接线图管理以及设备绝缘状态管理，其中设备接线图管理测试需要保证系统能够正确的显示全部电气设备运行接线状况，而设备绝缘状态管理需要能够实现对所有设备的当前绝缘状况进行显示，并判断是否进行报警。

4.1 测试环境

测试环境包括设计的综合监测单元、站端模拟器、可以实现Modbus 从站功能的PC 端软件，以及本文设计的在线监测系统，从而形成一套综合测试环境。

4.2 测试过程

通过对本文设计软件的主要功能进行测试，完成了包括设备状态管理测试、设备数据管理测试、设备配置管理测试、系统管理测试、系统调试管理测试在内的全部测试内容，其中变压器铁心绝缘参数显示参数如图3 所示，测试的结果表明本课题的设计与实现符合预期的设计目标。

5 结语

图3 铁心绝缘参数

1）确定了在线监测综合系统软件的总体方案，制定了系统层次图，在此基础上实现了系统的主要功能。

2）分别利用以及开发工具，实现了对智能变电站在线监测整合系统的软件设计，并根据设计需要完成了功能测试。