变电站设备状态在线监测网络的研究

变电站设备状态在线监测网络的研究

朱勇

重庆新世杰电气股份有限公司  重庆  400000

摘要：与变电站相关的在线监测由在线监测设备、综合监测部分和站端检测部分这三个主要的部分组成。首先对于第一部分相应的有三点需要注意：第一部分的重点在于利用可靠性与安全性并存的线上监测设备来确保监测系统应用于接入设备的变电站能够有序安全的运行；第二部分的重点在于要有高科技水平的线上监测系统，能够实现多种多样的功能、及时准确的传输、安全稳定的系统；第三部分的重点在于能够实现经济实惠、有现实意义的系统。

关键词：分布式；无线传感器网络；变电站设备；状态检修

当今社会，应用比较广泛的是溶解气体在线监测、气体压力和湿度的监测和避雷器，因为它们准确且便宜。因为局部放电的监测价格昂贵，运行不稳定，准确度比较低，所以在现实社会中应用市场不广，以后是否使用有待考察。由于断路器的实时监测的整体过程比较繁琐，因此在施工中和设备检测还没有大面积推广。如果仅仅以经济成本为关注点，可将在线监测和离线监测结合起来监测。

1传统变电站设备监测方法的局限性

传统的变电站设备监测方法在当前电力系统日益复杂的环境下面临着许多局限性。这些传统方法主要基于定期巡检和人工经验，无法满足现代电力系统对实时监测和预测的需求。首先，定期巡检虽然是一种常用的方法，但容易忽略设备在巡检之间的突发状态变化。这种不及时的监测可能导致问题在被发现时已经严重，影响了电力系统的稳定运行。其次，人工经验虽然在一定程度上有助于故障诊断，但受限于个体经验的主观性和局限性，很难应对大规模和复杂的设备状态监测需求。

另一个局限是传统方法难以有效利用大量的设备数据。传感器技术的进步使得变电站设备能够产生大量的监测数据，包括电流、电压、温度等信息。然而，传统方法往往无法高效地处理和分析这些海量数据。这导致了信息的浪费和潜在问题的忽视，限制了系统运行的整体效率。

2分布式无线传感器网络的特点

2.1分布式无线传感器网络

分布式无线传感器网络（dwsn）是一种基于一组网络的网络体系结构，由大量分布式智能传感器网络阵列组成，这些阵列连续密集地部署和分布在网络的每个关键监控区域节点或附近点。二是一种新型的智能网络应用系统。无线传感器网络系统还可以在信息密集的地方随机自动分配和排列大量分布式无线传感器节点，并采用随机自动分配和释放传感器信息节点的自动配置分配模式。传感器节点网络所在节点的特定定位系统不再能够自动分配预先确定的节点位置数据；并且在未来的任何时候，在关键时刻，节点网络将立即通过无线传感器交换系统信道实现相互通信和连接，并自动分配和组织整个传感器网络节点和拓扑分布的结构化网络节点。

2.2多层DWSN

多层结构dwsn结构是指将网络设计与多层集群结构的思想相结合，在整个网络系统的拓扑空间系统中，在网络的顶层和底层或至少在其底层结构中构造一组包含多个簇头节点的多簇头，它可以在网络拓扑系统的中高层实现，也可以在网络的上层和高层结构上构建多节点跳转机制。它也可用于综合分析。考虑通信传输节点之间、通信传输节点与目标基站节点之间的实际传输区域距离，以及每个通信传输节点之间节点的实际剩余传输能量，对整个内部通信传输区域网络结构进行多层分簇，缩短了通信传输节点之间的距离，降低了通信数据能量传输的能耗。

3基于DWSN的变电站设备状态在线监测系统网络

3.1网络拓扑设计

在未来智能变电站控制系统的设计和实践中，为了实现对智能变电站设备状态的更有效、快速、安全的实时远程监测和维护，需要利用智能设备状态远程自动采集在线监测状态。智能监控维护平台系统可以实现更系统、全面、准确的实时、可靠、有效的实时监控状态数据，远程在线采集、监控、维护和生产过程控制。在变压器系统中，整个变压器运行系统的故障状态信息可以看作是任意无穷多个事件的集合。根据运行故障状态信息中显示的事件中任意大小的概率事件数量及其对变压器系统安全或者正常可靠连续运行状态的严重社会危害和影响程度，以及由此产生的能量损失，各故障传感器可通过加权或平均计算，提取可离线连续监测和采集的运行故障状态特征量，然后随机提取变压器油系统介质中产生的局部放电、介质损耗因子温度负荷分析数据和溶解气体分析（DGA）。作为变压器，在线温度传感器需要实时监测变压器内部温度的各种数据特征，以确保同时满足变压器现场温度负荷监测现场分析研究和现场数据准确采集利用的基本要求。

3.2网络体系结构设计

基于dwsn协议的分布式变电站及设备工作状态自动在线分析监测应用系统的主要模块由dwsn传感器节点（普通节点）模块、区域中心节点模块（簇头）模块、区域路由节点、应用服务器模块和数据服务器模块组成。Dwsn传感器节点（普通节点）具有传感器数据实时采集、信号同步处理和双向无线传输通信功能。它不仅是传感器数据定时采集网络的基本执行管理机构和控制管理机构，也是无线数据无线传输业务的业务发起人。

4系统设计

4.1通信协议设计

（1）物理层协议。物理层技术主要包括数据信息传输与调制、传输与处理、传输与信息传输与接收。物理层信息传输信号处理模式的选择通常涉及dwsn技术必须考虑的三种主要信号传输介质、主要调制信号频带范围的选择以及用于传输信号的三种信号传输调制模式。考虑到变电站各节点相对较近，首选无线通信方式。（2）数据链路层协议。数据链路层主要负责控制数据合成帧、帧检测、媒体访问管理和数据差错控制。目前，dwsn数据链路层技术的重点研究工作集中在媒体访问控制子层（MAC）。系统中使用的MAC协议可考虑如下：①adhoc网络；②访问共享通道。

4.2数据结构设计

变电站设备状态数据在线监测系统在正常工作时，会随机产生大量设备数据，这就要求实时高效可靠地收集和管理数据库。系统主要将采集并记录到数据库中的所有实时数据信息作为数据操作逻辑层，并采用最新的Oracle数据库智能管理技术，确保数据库的所有实时现场实时数据能够快速、安全、高效地保存。通过调用SQL语句，可以实时实现数据库和智能专家知识库之间的相互访问。

4.3系统程序功能设计

系统程序的功能是根据设计的数据库系统所需的程序，对整个数据库系统的环境信息进行数据库进程调度控制、通信系统调度监控和数据库服务进程管理。由于大型数据库系统的工作场所往往需要收集和保存数据库的实时信息，而且数据量往往很大，因此采用了最新的Oracle数据库服务器管理应用平台技术，能够真正满足实时、快速分析和处理的管理和应用功能要求，高速可靠的大型信息系统的安全信息存储和可靠的数据传输管理。系统功能应能充分支持通过各种web应用功能快速访问远程数据库服务器，实现各种远程实时数据的自动交换和处理，以及各种远程数据库信息的实时存储共享。在变电站系统设备在线工作状态下，当监测点系统的各项参数和指标突然变化或显示连续周期性异常连续变化状态，且测量误差明显超过系统报警信号阈值时，发出系统故障报警信号，现场直接指派有权判断设备运行和运行故障的专业运行管理工程师和技术人员。

5结语

本文系统地介绍了完全基于dwsn框架的数字化变电站设备状态在线智能监测技术系统的开发。通过接入互联网，可以实现远程输变电设备的远程在线监控和智能故障快速诊断。构建了基于dwsn框架的分布式智能多状态参数智能在线智能监测平台和数字化变压器设备智能故障分析与诊断应用系统，现代在线维护与状态分析技术的发展成为一个新的方向，它可以极大地提高现代设备的可靠性，并有可能更新在线维修和状态分析技术。

参考文献

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[2]方华林.变电站高压设备在线监测系统设计[J].电脑知识与技术,2012年30期

[3]季欢欢.智能变电站二次设备的状态检测技术研究[J].科技风.2013年01期