智能變電站繼電保護智能移動運維系統設計

駱楓婷

（廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

0 引言

電力系統的穩定運行是依靠智能變電站的繼電保護設備。當前，科技飛速發展，智能變站的繼電保護設備大量應用計算機技術、數字化技術等。因此，傳統的以人工為主的的定檢運維方式不能滿足當前復雜的設備，需要借助更加智能的設備以及專業的維護人員，對智能變電站的繼電保護進行檢測與維護，從而實現電力系統的穩定運行，提高供電的可靠性[1-3]。

對電網設備進行定期檢修是重要的電力生產管理工作之一，也是電網企業重要的運營工作之一，對電網的可靠供電、電網安全的保證與電網設備健康水平的提升有著重要意義。伴隨著信息化與科技水平的提升、社會的進步與經濟的發展，依靠控制技術、通信技術與現代信息技術來提升電網整體的智能化水準，使電網的整體發展能夠適應現代社會的可持續發展要求是當今社會新的電網發展趨勢。在物聯網技術、移動化技術、大數據技術以及云計算技術越來越發達的情況下，現今的電網企業必須順應趨勢利用這些新技術對電網的管理模式與管理技術進行不斷的改良。為了深化物聯網技術、移動化技術、大數據技術以及云計算技術在電網運維方面的應用，國家電網公司已經非常明確的確立了實現智能化電網運維的工作目標。為了實現智能化電網運維的工作目標，必須以業務創新、智慧運營、智能生產、技術先進等口號為引導，對環境、設備等信息狀態智能感知能力進行提升，并以檢修、運維等電網維護管理工作的管理能力為核心，對智能變電站繼電保護運維系統進行構建，從而實現電網運檢與互聯網技術的深度融合。

隨著智能變電站繼電保護設備智能化水準的逐漸提升，智能變電站繼電保護設備的運維要求也在不斷提升。在傳統的電網運維中，運檢平臺一直存在著現場側管控不足的短板以及中心側與現場測經常出現通訊脫節的問題。一方面，現場側的電網運維人員難以及時運用中心側的電網運維資源，另一方面，中心側缺乏實時進行現場電網運維管控的手段，因此，必須設計一個智能變電站繼電保護智能移動運維系統來實現電網的智能化運維。

1 智能變電站繼電保護智能移動運維系統設計

1.1 系統整體架構設計

為了解決電網運維中現場側管控不足的短板以及中心側與現場側經常出現通訊脫節的問題，基于移動平臺技術與無線網絡設計了一個智能變電站繼電保護智能移動運維系統，該運維系統的整體架構主要由三個層次組成，也就是現場運檢設備、智能運檢盒子以及變電設備一體化運維平臺，具體架構如圖1 所示。

圖1 智能變電站繼電保護智能移動運維系統整體架構 Fig.1 The whole structure of intelligent substation relay protection intelligent mobile transportation system

1.2 系統軟件設計

主站端系統模塊主要是基于國家電網平臺進行開發，其結構則采用B/S 進行設計，主要目的是為了收集設備缺陷信息與管理設備臺賬[4]。主站端系統模塊能夠與運行管理系統以及繼電保護統計分析系統實現數據的交互，并且可以完善運行管理系統的業務數據處理以及繼電保護統計分析系統的歷史信息查詢、缺陷信息的分析統計以及資料數據的云端存儲等功能。主站端系統模塊可以通過智能移動終端模塊有效實現管理與監測現場設備信息，從而保障現場設備的平穩運行[5]。

智能變電站繼電保護智能移動運維系統的主站端系統模塊主要由展示層、邏輯層、服務層以及數據層組成，其中，展示層的圖表展示技術與頁面風格都較為成熟，可以為用戶提供智能化的人機交互界面，其構建技術主要包括Fusionchart、DWZ、SVG、Html5、Flash、Ajax、JavaScript 以及JSP，等等。邏輯層主要負責提供展示層所必需的多樣化的信息數據資源，其構建技術主要包括 Spring、Struts、Servlet 等[6]。服務層則主要負責提供地理信息服務、外部系統的數據交互接口服務以及內部系統之間的交互數據訪問服務。其構建技術主要包括GIS、Ibatis、JDBC、Active MQ、ApacheCamel 等。數據層則主要利用關系型數據庫來保存缺陷業務數據以及設備臺賬等內容，以及利用文件數據庫來保存報告、圖片等文件數據信息，其構建技術主要包括文件管理系統、Oracle or MySQL 以及數據庫管理工具[7]。

1.3 系統硬件設計

智能變電站繼電保護智能移動運維系統中的智能移動終端模塊是一個前端設備系統模塊，主要負責查詢各類運維數據記錄、采集各種設備缺陷信息以及校核智能變電站繼電保護設備的各種臺賬信息等[8]。智能移動終端模塊會負載一個能夠獨立進行智能運檢的軟件，該軟件的界面設計簡潔明了并且十分人性化，主要包括信息交互模塊、設備缺陷管理模塊以及設備臺賬管理模塊這三個部分。其中設備缺陷管理模塊主要采集智能變電站繼電保護設備的各種缺陷信息，并將采集到的各種設備缺陷信息通過無線通訊系統向主站端系統進行實時傳輸，最終以e 文件的形式實現與運行管理系統與繼電保護統計分析系統的數據共享，從而實現智能化管理運維業務數據的目標，并解決了多端使用數據、單端維護數據的電網運維弊端[9]。而設備臺賬管理模塊則主要用于管理運行管理系統與繼電保護統計分析系統的設備臺賬前端，通過智能移動終端能夠直接面對智能變電站繼電保護設備來校核智能變電站繼電保護設備的臺賬信息，以及達成與運行管理系統以及繼電保護統計分析系統的實時臺賬信息變更比對。智能移動終端模塊的開發主要是基于應用非常廣泛的Android 系統平臺，該模塊對藍牙、相機、存儲、電力無線虛擬專網等硬件資源進行了充分的整合，還能夠實現與主站端系統以及電力無線虛擬專網的實時數據交互，實用性較強，能夠同時滿足移動終端在技術、業務、通訊等方面的需求。

智能變電站繼電保護智能移動運維系統的信息交互模塊的設置主要是為了實現智能移動終端模塊與主站端系統模塊之間的信息交互。智能移動終端模塊與主站端系統模塊之間的信息交互主要通過兩種方式來實現：建立長連接，通過Server 與WebSocket 實現信息交互以及不建立長連接，通過HTTP 請求信息的發送來達成與Server 的通信[10]。第一種方式主要用于主站端系統模塊主動將信息推送到智能移動終端模塊的場景，例如一些新的任務信息等。利用WebSocket 建立長連接來達成推送信息的目的，克服了HTTP 輪詢方式的缺點，可以同時減輕客戶端與服務端的壓力。第二種方式主要用于智能移動終端模塊主動從主站端系統模塊進行信息獲取的場景，例如設備臺賬查詢以及用戶登錄等情況。利用不建立長連接的方式達成通信，能夠實現智能變電站繼電保護智能移動運維系統的實施數據傳輸。

2 實驗結果與分析

智能變電站繼電保護智能移動運維系統通過主站端系統模塊、智能移動終端模塊與信息交互模塊的設計實現了對智能變電站繼電保護設備的智能移動運維。為了保證智能變電站繼電保護智能移動運維系統的有效性，設計一個仿真實驗。在實驗過程中，以某智能變電站繼電設備為實驗對象，對該智能變電站繼電設備進行智能移動運維。為了保證實驗的有效性，使用傳統變電站繼電保護運維系統與智能變電站繼電保護智能移動運維系統進行比較，觀察實驗結果。智能變電站繼電保護智能移動運維系統與傳統變電站繼電保護運維系統的故障遠程診斷速率對比如圖2 所示。

圖2 故障遠程診斷速率對比 Fig.2 Comparison of fault remote diagnosis rate

通過圖2 可知，智能變電站的繼電保護智能運維系統，其故障遠程診斷率在運行40 h 時最高，并保持平穩狀態，傳統變電站繼電保護運維系統遠程診斷速率相對較低。因此，智能變電站繼電保護智能移動運維系統與傳統變電站繼電保護運維系統相比，其故障遠程診斷速率明顯更高并且更加穩定。

3 結語

智能變電站繼電保護智能移動運維系統通過對各個模塊的設計以及智能變電站繼電保護設備的智能化信息共享與交互，實現了智能變電站繼電保護設備的標準化、無紙化與移動化管控，提升了電網運維工作的可靠性、高效性與便捷性，節省了大量的人力資源，安全系數更高，同時保證了電網的平穩運行。希望本文研究能為今后電力系統穩定運行以及運維系統的進一步推廣提供依據。