智能变电站自动化在线监测系统的设计

智能变电站自动化在线监测系统的设计

李小龙

国网山东省电力公司临沂供电公司山东临沂276000

摘要：智能电网是现阶段电网发展的主要方向，它结合现代化设备实现变电站信息的数字化，通信平台网络化以及信息共享标准化、智能变电站自动化在线监测系统实现对智能电网的全方位实时监控。该系统可以自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节，在线分析决策和协同互动等高级功能，提高智能变电站的运行稳定性和安全性。本文对智能变电站自动化在线监测系统的结构设计和实际功能进行详细分析。

关键词：智能变电站；自动化；在线监测系统；设计

引言

近年来，随着智能变电站建设工作的不断推进，对变电站的安全问题也提出越来越高的要求。智能变电站周界安全，防止盗窃或者恶意破坏电力设备对维护供电可靠性具有重要意义。针对周界安防监控，常规的安防系统一般单一采用红外围栏、电子围栏或视频监控，系统相对孤立，自成系统，很难融入到现有变电站信息管理平台，造成安防监控平台冗余，不能实现信息共享。该系统能够对变电站周界安防信息及运行设备的温度信息进行全自动、全天候的实时监测，同时提供开放接口，易于集成到现有一体化监控平台中，消除类似监测系统获取信息的局限性、分散性和孤立性。

1智能变电站安全在线监测系统结构设计

1.1安全监测终端(过程层）

安全监测终端处于变电站的过程层，包括周界安防监控终端和温度在线监测终端两种设备，分别负责周界安防入侵信号的实时监控及运行设备温度的在线监测。过程层采用ZigBee无线自组织网络，周界安防监控终端包括安防现场控制器，激光围栏及网络摄像机，网络摄像机是通过TCP/IP协议进行视频信息传输与云台控制。一旦变电站周界有物体入侵，周界安防监控终端将发出声光报警，并将入侵数据，如入侵方位、入侵时间等信息通过ZigBee无线网络发送给安全测控主机，联动网络摄像机，将视角转到入侵方位，进行实时视频监控录像，方便日后回放、取证。温度在线监测终端采用新型的声表面波温度传感器实时采集运行设备的在线温度，包括温度采集器和若干温度传感器节点，两者通过射频信号进行数据传输，温度采集器进行简单数据预处理，阈值报警后将数据通过ZigBee无线网络发送给安全测控主机。

1.2安全测控主机(间隔层)

安全测控主机处于变电站间隔层，负责接收监控中心下发的温度采集指令、安防布防、撤防等指令。对接收到的控制指令进行解析后，通过ZigBee无线网络向各个周界安防监控终端和温度在线监测终端进行分发，周界安防监控终端将监视到的入侵信息及温度在线监测终端采集到的温度信息上传给安全测控主机，安全测控主机收到数据后，进行解析，并根据IEC61850标准将信息重新打包，以报文形式发送给监控中心，安全测控主机采用变电站现有的光纤以太网进行报文传输。

1.3监控中心(站控层)

监控中心负责接收、解析安全测控主机上传的报文，对监测数据进行计算、分析、显示、预警和存储，根据用户操作对测控主机下发测控命令，为集成信息平台提供信息共享接口。

2在线监测系统功能单元模块设计

2.1综合监测单元

综合检测单元是在线监测装置和终端监测单元的数据交换的节点，可以汇集在线监测装置收集到的各种数据信息，并且根据IEC61850标准协议生成终端监测单元可以直接使用数据信息，然后，通过抽象通信服务接口提供模型访问、数据获取以及设置服务，完成数据下载和共享、综合监测单元支持监测数据的周期性上传，对于故障预警数据，使用缓存方式进行存储，而对于设备测量类数据，则采用非缓存方式进行存储、该功能主要通过抽象通信服务接口提供数据服务，通过设置报告控制模块的参数，控制智能变电站自动化在线监测系统的数据传输功能。此外，综合监测单元还可以下发控制、参数设置、数据汇总等操作命令，这些功能同样可以通过抽象通信服务接口提供控制!定值等功能来实现。

2.2终端检测单元

终端检测单元在智能变电站内，负责自动化在线监测系统的运行控制和数据采集，同时，完成对上层终端的数据信息传输。其功能具体包括：注册和管理智能变电站自动化在线监测系统和综合监测单元，对相应的参数进行有效配置;使用定时轮询的方式，对变电站内用电设备的运行状态信息，进行实时采集和监测；按照在线监测数据接入规范，建立标准化的数据库，并且将收集到的各种监测信息进行合理转换，并存储到数据库中，实现对智能变电站设备运行状态监测数据的集中管理和图形化展示；该系统拥有CAC功能，可以实现信息互联与共享，同时提供与站内信息一体化平台相交互的各种接口，可以实现对智能变电站内变压器以及断路器等设备运行状态监测数据的综合分析!故障诊断以及预警等功能。

3基于IEC61850标准的信息建模与实现

3.1逻辑节点建模

将智能变电站安全监测系统需要实现的功能进行分解，依据IEC61850第二版新增的温度传感器逻辑节点TTMP及温度监测逻辑节点STMP，基本能够满足设备温度监测及越限告警的功能。但是标准中没有定义适合温度传感器故障告警及变电站周界安防入侵告警的逻辑节点，所以根据建模的原则，在逻辑节点TTMP中扩展新的数据Alm(类型为SPS)表示温度传感器故障告警信息，通过继承通用过程IO逻辑节点的GGIO类来完成周界安防的入侵报警和控制信息。

3.2逻辑设备建模

逻辑设备根据安全监控系统的功能，划分为公用逻辑设备LDO，测量逻辑设备MEAS、安防监控逻辑设备MONI。需要说明的是，该系统仅在站控层网络采用了IEC61850标准，在过程层采用ZigBee无线传感器网络进行数据传输。所以将上述各个逻辑设备建模到一个服务器当中，并放在MMS访问点S1下。通信方式采用客户端/服务器的通信模式。

3.3数据集与报文服务

根据安全测控系统的应用需求对数据或数据属性的引用进行分组形成数据集，数据集通过报告服务向外发送。变电站周界安防的远程遥控，如布防、撤防操作，温度在线监测子系统的远方投退等操作都可以由IEC61850中的控制服务完成。对于温度监测子系统的温度信息上报，采用无缓存的模拟量上送报告服务。报告MeasurementPeport将运行设备温度监视信息进行上传。数据集Measurement为运行设备温度监测数据引用的集合。对于变电站周界安防子系统入侵信号的开入，采用有缓存的开关量上送报告服务。报告IntrudeAlarmPeport将与周界安防入侵有关的告警信息进行上传，数据集IntrudeAl-arm为周界安防入侵告警数据引用的集合。报告In-trudeAlarmPeport和报告MeasurementPeport的触发选项TrgOPS设置为dchg，qchg和dupd，通过SetBRCB-Values服务将各个缓存报告控制块中的报告使能RptEna均设定为true后，抽象通信服务接口中服务器便监视各个数据集中所引用的数据对象是否发生数据变化、品质变化、数据更新，一旦发生，即向客户端发送报文。除了主动上传数据外，各个报告控制块中均设置完整性周期IntgPd为5000，即以5000ms为周期循环发送报文数据。

结束语

综上所述，本文设计的智能变电站自动化在线监控系统，采用先进的通信和自动化技术，以及分层分布式设计结构，实现了对智能变电站各个设备的实时监控，对设备在运行过程中可能出现的故障进行预警，具有较强的适用性和安全性。伴随着我国智能电网建设的快速发展，智能变电站自动化在线监测系统的应用越来越普遍，其发挥的作用也越来越重要。

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