[摘 要] 本文介紹了一種新型變電站智能設備狀態綜合監測系統的設計方案，包括系統的硬件組成和軟件設計，為設備狀態的檢測和不良設備的維護提供了檢修依據。

[關鍵詞]智能設備、狀態檢測、EIS、EII

 
一、前言

隨著電力系統無人值班變電站的全面改造，為保證電力生產安全高效運行，各生產部門對電力設備的狀態檢修提出了更高的要求。目前，電力設備的狀態檢修工作主要依賴于對運行中設備的狀態檢測以及在線監測手段，這就要求設備的各種狀態信息能夠實時遠程上送，運行維護人員能夠及時了解設備運行狀態，在設備出現故障或呈劣化特征后采取相應的保護措施，從而避免重大事故的發生，保證電網的安全可靠運行。

近幾年電力事業飛速發展，新型電力設備大量使用，無人值班變電站的日益增多等，都給電力設備運行維護和管理人員帶來了許多新的問題，并且已經嚴重制約了無人值班變電站的快速發展。而造成這種現狀的原因主要有以下四點：由于各廠家設備采用的通訊接口并沒有相關的統一標準，因此帶來的結果就是變電站智能設備在通訊接口的選擇上存在著一定的隨意性，且數量、種類眾多，RS232/RS485/LAN并存。

2、由于各設備系統相對獨立，信息上傳需要各自獨立的專用通道，無形中就造成了網絡資源的浪費，同時眾多設備系統相對獨立的計算機軟件也給設備運行管理帶來許多管理成本的增加和眾多的不方便性，不利于運行狀況的及時掌握和運行故障的指揮處理。

3、由于受到眾多通訊規約和其他接入平臺（如現場RTU等）的限制，造成了各設備系統傳輸信息量上傳相對較少，一般為一些遙信量，同時傳輸速度較慢，并且很多具有智能通訊功能的設備由于不屬于同一相關系統而未能接入，使設備信息最終未能得到充分利用。
4、眾多設備系統一旦采用獨立通道和獨立管理系統后，由于要在現場對設備通訊協議進行解釋，這就需要投入大量的現場調試時間和人力，不利于大面積推廣。

基于以上存在的問題和現狀，本文依據“改傳統的定期檢測方法為狀態檢測，做到防患于及時”的創新理念，提出了一種新型變電站智能設備狀態綜合監測系統的設計方案。該系統能將眾多智能設備方便地接入一個數據采集設備，并采用先進及可靠的通訊方式，將所采集數據信息送入開放實時數據庫，借助于計算機的力量，使現場設備運行狀態信息能及時得到集中分析處理。

二、分布式智能蓄電池組監控系統的總體結構

本“變電站智能設備狀態綜合監測系統（EIS）”主要由以下兩部分組成：

（1）變電所現場設備運行狀態信息采集儀（EII）：設備運行狀態信息采集儀安裝在設備運行現場，其主要功能是對各智能設備（如在線檢測設備、變壓器色譜分析儀、智能直流屏、蓄電池監測系統、直流絕緣檢測、電能量采集終端、電壓表計等）采集的數據采用透明轉發技術，通過100M以太網接入光纖網或輔以其他傳輸網絡（如GPRS）實現實時信息的可靠傳送。

（2）位于數據信息中心的遠程服務器數據采集平臺：數據采集平臺負責向現場采集儀發送通訊命令，接收和處理回送的設備運行狀態信息數據，進行數據規約解釋，并將處理后的設備信息數據送入開放式實時數據庫，然后進行數據分析、處理、發布，等待設備運行狀態信息處理單元查詢，或供其它系統調用。

系統拓撲結構如圖所示：

三、系統硬件設計

目前各類設備具有眾多形式的通訊接口，因此作為系統重要的硬件部分——設備運行狀態信息采集儀，應滿足所有主流工業通訊接口及盡可能多的通訊接口的要求；并采用模塊化的設計思想；同時，選用嵌入式32位實時操作系統（RTOS）作為系統傳輸和通訊平臺，具有較強的可靠性和可擴展性，支持遠程升級和調試；具體說來，本系統的硬件組成具有以下四個特點：

（1）能夠支持所有智能設備各自不同的通訊規約，具有RS232、RS485、LAN、開關量等多種數據接入方式。

（2）采用協議轉發技術，有效地降低了成本投入，節約現場調試時間。

（3）針對變電站IP數量有限這一問題，采用NAT技術及DHCP Server IP地址分配技術對現場設備進行IP地址重新分配，充分利用了現有IP資源。

（4）將信息采集儀的RS485串行通訊口駁接多種智能通訊終端設備，構成了RS485通訊總線。在實施中，為了提高設備通訊的可靠性，注意設備之間信號的隔離和抗干擾，以及抗雷擊等大信號的沖擊。在每個設備接入總線的端口增加光電信號隔離裝置，解決不同設備通訊信號地電位不同的問題；同時對于從戶外經過的RS485通訊線路加裝雷擊保護電路，減少大信號沖擊對通訊線路的損壞。

四、系統管理分析軟件設計

系統計算機管理分析軟件是數據采集平臺的關鍵部分，由數據接收程序及WEB發布程序組成。整個數據采集平臺結構如:

（1）數據接收程序：現場設備運行狀態信息采集儀將采集的現場智能設備運行狀態信息數據發送至信息中心服務器，數據接收程序便負責實時接收各變電站智能設備的運行記錄數據并加以解壓，分析，并存儲至開放式實時數據庫，本軟件采用C/S結構。

（2）WEB發布程序：采用B/S結構，以WEB形式為各變電站的智能設備建立臺帳，并具有基本設備運行狀態信息的瀏覽，運行監測界面，報警信息界面，各裝置詳細信息顯示界面，變電站級顯示界面，集控站級顯示界面，工區級系統信息匯總界面等。最終結果以IE發布形式供局域網內運維、管理人員察看和調用，同時也可實現分級管理。

本系統計算機管理分析軟件具有以下四個主要特點：

（1）直觀的實時監控功能
監控對象包括直流系統絕緣監測、蓄電池巡檢、諧波在線監測裝置、電壓監測儀、變壓器油在線監測裝置、壓變（流變）泄漏電流在線監測裝置、避雷器泄漏電流在線監測裝置、電能采集系統、UPS電源系統、蓄電池組、輸入/輸出總配電屏、輸出分配電屏、環境溫度、濕度等眾多智能設備，為變電站實現無人值守奠定了良好的基礎。

（2）完善的告警處理功能
根據告警的性質、重要級別進行分類，系統自動判別告警等級，完成相應處理工作，包括：告警窗、聲、光提示，語音報警、短消息報警、email報警，以上報警信息可以接入調度的短消息平臺和OA系統，智能分析軟件快速的故障定位；提供了由于重要告警被延時確認而觸發的自動接管功能，保證系統所有重要告警都能被及時處理，并為值班人員的考評提供了客觀依據。

（3）豐富的業務支持功能
靈活的查詢功能和強大的報表功能相配合，對設備運行的歷史數據、實時數據進行整理分析，以不同角度向管理者提供豐富的設備運維信息，為設備的大修、更新、改造、選型等質量管理提供可靠的依據。通過對運行數據的詳盡分析，實現對設備狀態的診斷，加強對不良設備的維護，做到防患于未然。對維護人員的日常工作提供了有效的管理、監督手段。

（4）友好的軟件接口
軟件為本系統提供設備狀態信息數據的同時，還可以方便地將采集數據加載到用戶數據庫（如上級公司PI數據庫）中，供其它管理系統調用，實現資源共享。

5、結束語

本文介紹的這種新型變電站智能設備狀態綜合監測系統總體上具有模塊化、智能化、網絡化的特點，采用了先進的設計思想，對變電站智能設備的維護方法由傳統的定期檢測轉變為狀態檢測，能及時掌握設備運行狀態信息，防患于未然。并且在各具體實現模塊上采用了最新的技術，具有極強的可擴展性，擴大了系統的監測功能和范圍，提高了系統的自動化程度和可靠性。

參考文獻：

1．潘新民、王燕芳. 單片微型計算機實用系統設計. 人民郵電出版社，1992.
2．（美）Frank VahidTony Givargis. 嵌入式系統設計.北京航天航空大學出版社，2004
3．吳建忠. 直流電源系統監控裝置的研制. 計算機應用,2003,29(10).
4．韓野，網絡環境下的智能設備檢測系統設計，電源世界，2004（12）：50～53.
5．吳賢章，胡信國，循環用閥控電池失效模式的研究，電池，Vol.33,No.5,Oct.,2003.
6．劉鋒，夏春先，黃振和，基于網絡的設備故障診斷專家系統，國外電子測量技術，2004（4）：34～36