輸變電設備狀態監測系統設計

崔健 李雨萌

摘要：輸變電設備狀態監測系統是實現輸變電設備狀態運行檢修管理、提升輸變電專業生產運行管理精益化水平的重要技術手段。系統通過各種傳感器技術、廣域通信技術和信息處理技術實現各類輸變電設備運行狀態的實時感知、監視預警、分析診斷和評估預測。其建設和推廣工作對提升電網智能化水平、實現輸變電設備狀態運行管理具有積極而深遠的意義。

關鍵詞：輸變電設備；設備狀態；監測系統

引言：

輸變電設備狀態監測系統的建設和部署應用，規范了各類輸電線路狀態監測數據的接入，提升了我國電網的智能化水平，實現設備運行狀態信息的統一管理和多元應用，為建設堅強智能電網提供有力支撐。系統的進一步建設和深化應用，將會更大程度地提高我國電網的可靠性和狀態運行管理水平。

1 系統設計

為了促進智能電網狀態監測的發展.系統的設計必須考慮到技術的先進性、標準性、統一性。同時兼容已有的針對某種重要電力設備的狀態監測系統接入，保障電網建設與運行的穩定性，降低建設成本。

1.1 系統設計

輸變電設備狀態監測系統建設依托PMS（電力生產管理系統）進行，是PMS的重要組成部分。建立統一的狀態監測信息技術框架，統籌考慮輸電線路和變電設備狀態監測信息的處理及未來發展需要。各類輸電線路和變電設備的各類狀態監測信息進行抽象化處理，進而建立面向準實時連續型數據的采集、轉換、傳輸、存儲和綜合加工處理的統一技術框架，然后在具備條件的情況下逐步實現各種應用功能。支持輸變電設備狀態監測系統的分階段建設，滿足系統的長期可持續發展需要。適度靠前接入各類狀態監測數據的可擴展的狀態信息接入規范層，同時提高所接入狀態信息的“濃縮性”和“直接可用性”，以此規范各類輸變電設備狀態信息的接入，靈活適應智能電網傳感器技術和狀態監測業務的發展變化需要。通過增強前端智能化程度和后端處理分析能力，實現系統中間接入和存儲環節的輕量化和簡約化，方便上層應用對數據的使用。并最大限度保障整個系統結構的統一性和穩定性。通過在原有系統的較上層處理環節接入狀態信息。以最小代價維持各網省現有系統的運行，確保上層穩定，下層適配。目前電力公司PMS系統中，狀態監測與診斷等相應模塊已經存在，但是唯一不足在于缺少狀態監測原生數據，所以系統設計下層可以根據需要配置相應的監測功能，經處理后監測數據送入PMS系統狀態監測數據庫中。

1.2 系統結構

系統設計采用分層分布式.這種分層設計可支持系統內各層在獨自范圍內遵照統一的標準規范相對獨立地并行發展。系統分層體系的建立有利于推動公司輸變電設備狀態監測系統的持續改進和發展，使得各層技術更新的相互影響最小化。該系統分為3層：主站層、監測層、傳感網絡層。傳感網絡層負責監測系統信息的獲取，將各種電氣量或非電氣量轉化為標準數據格式上送監測層；監測層在獲取監測信息后，各子IED進行數據分析，進行狀態測量，同時子IED上送主IED，進行綜合狀態分析，并周期上送信息至監測子站；全站的監測信息經主IED處理后，集中在監測子站，并根據業務要求，通過電力信息網上送監測主站。

2 主站層模塊設計

在整個系統中，狀態監測信息已經成為輸變電設備諸多信息中的關鍵點，屬于輸變電設備的一個信息層，因此，在主站層模塊設計過程中，相關人員還需要綜合考慮設備臺賬信息、故障信息等多方面因素的影響，最終構建一個完整的輸變電設備全方位監測信息系統，以更好的滿足設備日常管理的要求。本次研究中，主站層模塊是由整個系統提供一個分布式應用開發與運行環境，并在統一平臺的基礎上，通過高度融合、集成處理等方法，實現對信息的監測，確保能在最大程度上復用PMS優化各種基礎數據資源。同時，數據平臺能有效將上層應用與底層系統相隔離，并建立與之相適應的系算計體系結構與操作系統。例如，本文所研究的監測主站層模塊的綜合展現發布，主要包括設備管理、狀態診斷與評價、設備運行風險評估、檢修決策等內容?？傮w而言，主站層模塊設計需要盡可能滿足系統全面評估的要求。最后，分布式應用開發環境可以為系統運行提供一個統一的、可擴散的開發平臺，使傳統、單一的系統可編程轉變為多種系統的可編程。因此，在主站層模塊設計以及開發應用過程中，可以單一的依靠分布式應用開發與運行環境所提供的服務與編程接口，這種開發模式，不僅有助于進一步提高系統開發效率，也能強化應用代碼的統一性，使整個系統的可維護性、開放性得到進一步的優化。

3 監測層模塊設計

變電監測層模塊的主要功能，就是針對不同監測模塊對象，形成相應的開關狀態監測、局放監測、變壓器綜合監測等。在具體操作中，每個子系統都存在子lED與主IED，并根據既定的要求完成相應的監測功能。該系統能針對性地獲取電子設備狀態信息資料，包括電容量、系統電壓、開關量等，并構建基于本系統的設備狀態信息監測網，其整體結構，同時，由于在變電站內的一個間隔中存在多臺監測子IED，而這些IED會通過過程總線完成與監測主IED通信，而多臺監測主監測子站實現基層。在具體操作中，監測子站主要圍繞不同的單一因素完成監測，并依靠智能控制，獲取設備狀態信息的實時資料；而監測主IED則會在獲取各個子IED數據資料的基礎上，實現對設備狀態資料的綜合業務分析，使其能完成數據儲存、管理、備份、發布等功能?？傮w而言，在系統設計中，需要通過經濟、可靠的接入組網技術，強化系統整體運行質量。主IED負責獲取各種監測IED的統一格式信息，并統計各種狀態評估結構資料，對相關資料進行綜合分析。在經過一段時間后，系統會獲取輕量級評估結構信息，并分別按照故障模式、故障部件、故障發生時間等資料，將相關數據反饋到子站上，其中，評估故障幾率每增加2%，則會主動提交1次報文。

4 系統安全設計

監測IED自身的防護，狀態監測裝置應保證系統參數、系統數據、監測數據、密鑰信息、證書、應用程序等的完整性、機密性，監測裝置關鍵器件的完整性、可靠性以及用戶身份的真實性。監測IED通過近距離無線通信網絡通信時，應采用國家密碼管理局認可的硬件安全模塊實現數據的加解密。狀態監測子站若通過GPRS等無線公網接入信息網絡，應按照國家電網公司《安全接入平臺規范》部署安全接入平臺，以及在狀態監測子站部署安全通信模塊進行防護。對采用無線技術的狀態監測傳感裝置、安全通信模塊應實現鏈路的安全。狀態監測裝置和監測子站、主站采用專用安全模塊或加密機，并采用經過國家密碼管理局批準的加密方式、密碼算法和密鑰管理技術來增強安全保障。

結束語：

總體而言，輸變電設備狀態監測系統設計是一個復雜的過程，相關人員在工作中，需要正確認識到系統設計的具體要求，并立足于模塊化的系統設計模式，不斷優化系統設計方法，以保證所設計的系統能滿足輸變電設備綜合管理的要求，以更好滿足電力企業的管理要求，為全面提高電力企業設備管理質量奠定基礎。

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