变电站辅助设备智能监控系统的研究

段育丰 牛鹏虎 崔郁林 李来晋 彭宇 倪莎

【摘  要】变电站作为电力系统的主要组成部分，在电能的接收和分配等方面发挥着重要作用。电力系统中，变电站辅助设备智能化监控系统的构建，可对变电站辅助设备运行状态进行实时监控和管理，保证电力系统的稳定运行。因此，分析了智能电网中变电站辅助设备智能监控系统的需求，提出了变电站辅助设备智能监控系统的总体设计方案，研究了变电站辅助设备智能监控系统的结构及功能。

【关键词】智能电网;智能变电站;变电站辅助设备;智能监控系统

引言

对于智能变电站来说，变电站的监控系统是其中最为重要的组成部分之一。智能变电站监控系统融合了较为先进的计算机信息技术、电力电子技术、通信技术等来实现变电站二次设备功能方面的合成。通过智能变电站监控系统的有效使用，可以对整个智能变电站的有效使用和后续检修实施必要的监控，对于完善智能变电站的功能具有非常重要的作用。另外，通过监控系统能够及时对智能变电站实施调试以及维护，能够有效提升电能质量，从而优化社会生产生活用电质量。

1智能变电站监控系统的重要性

随着现代技术的快速发展，智能变电站的应用范围逐渐广泛，所影响到的电力工程和电力企业越来越多，因此智能变电站的有效设置和正常使用对于进一步推动电网建设和经济发展都具有非常重要的作用。特别是近些年来人们对于电能的使用要求不断增加，这些都推动了电力建设的发展。一般情况下，智能变电站设置的环境相对较为复杂，并且需要满足多样化的使用需要，因此要加强智能变电站的有效监控，以此来及时发现智能变电站中可能出现的问题，能够更加有针对性的分析问题产生的原因并提出解决措施，从而防止问题发生。智能变电站应用在较为复杂的环境当中，在具体工作中比较容易发生某些故障，所以为了確保智能变电站的正常应用，国家相关部门以及电力企业提出了将智能变电站监控系统调试以及验收直接组网的方式，此种方式能够有效缩短工作时间，提升效率。另外，此种方式也可以有效提升监控系统调试以及验收的效率以及准确性，能够为电网的正常使用提供基础保障。

2智能变电站网络结构分析

一般情况下，智能变电站的系统结构主要包括站控层、间隔层以及过程层。整个变电站要建立起站控层网络、过程层网络，进行物理隔离。不同层设备之间主要是利用站控层网络以及过程层网络进行连接，主要采取光纤直跳的方式进行出口保护。

（1）对于站控层网络来说，主要包括主机兼操作员站、远动通信装置、网络通信记录分析系统等几部分，这些部分可以实现站内的人机联系，能够对间隔层、过程层设备实施管理控制，能够和调度通信中心以及集控站实施通信。

（2）对于间隔层来说，主要包括多个二次子系统，如果站控层网络失去作用的情况下还是可以单独实现间隔层设备的监控。

（3）对于过程层来说，主要包括电子式互感器、合并器、智能单元等等，能够形成冗余性的goose网络。通过goose网络实施过程层控制指令以及智能单元采集信息的传输，能够完成实时运行电气量的采集、设备运行状态监测、控制命令执行等等。

3变电站辅助设备智能监控系统的总体设计研究

3.1变电站辅助设备智能监控系统功能设计

变电站辅助设备智能监控系统的设计，需采用自动化技术和智能化技术来提高系统的整体运行安全性和可靠性，通过远程监控功能来实现变电站监控系统采集信息的准确性和完整性。变电站辅助设备智能监控系统实现对变电站照明子系统、门禁子系统及环境监控子系统的数据采集和管理，并实现对整个变电站运行状态的在线监测和管理。监控系统中，通过物联网技术实现变电站物理设备在空间地理位置不同的情况下的分布在线控制。

通过照明子系统、门禁子系统及环境监测子系统采集相应数据信息，然后通过物联网技术的传感器实时上传相关数据，并执行相应指令操作。网络层主要是实现远程通信控制，实现感知层和本地监控系统之间的信息交换，向感知层的设备下发控制命令，并通过串口把收集的数据上传到本地监控主机。变电站环境比较特殊，所以要选择科学合理的无线通信方式，以保证通信链路的安全性和可靠性。监控系统中的远程控制主机采用C/S的架构实现多对多的远程控制功能。应用层主要是为用户提供接口，并完成监测和管理功能;可记录系统采集的数据，完成操作人员发出的指令，并控制感知层设备，进而提高整个变电站的智能化水平和自动化水平。应用层通过链路数据库实现数据存储，同时实现人员权限的管理等功能。变电站辅助设备智能监控系统的设计实现了对整个变电站运行环境的监测和管理，提高了智能变电站的智能化水平和信息化水平。

3.2变电站辅助设备智能监控系统硬件结构设计

本系统的设计采用物理网络拓扑结构。网络拓扑结构的设计可通过无线网络对变电站运行状态和环境等数据进行实时采集，并通过控制主机发出的指令对照明设备、门禁设备及环境参数进行控制。智能照明系统硬件结构设计把无线通信模块加入到照明控制开关内，通过无线功能接收发出的控制命令，并上传照明设备的状态参数，微处理器通过I/O接口发出控制命令实现照明控制。照明设备硬件结构由无线接收模块、CC2230微处理器模块芯片、LED电路及蜂鸣器等组成。智能门禁中的电磁锁硬件结构设计包括对主控制模块、CC2230芯片模块及无线接发模块等的结构设计。无线模块接收到开门控制命令，同时微处理器SPI接口会触发中断命令，实现电路的驱动继电器操作，对电磁锁进行控制，进而打开电磁锁。本地监控主机实现对门禁信息的存储，并把门禁信息发送到远程主机。环境监测模块硬件设计，主要是针对采用ZigBee技术的装置进行设计，采用RF射频的通信方式;针对网络容量较小不能同时监测多个节点的温湿度数据信息的情况，可采用CC2230芯片模块实现对温湿度数据信息的周期采样;通过单线数据串口把数据信息传输到C2300芯片模块，并对数据信息进行调制，然后通过无线通信方式传输到智能控制模块，实现对环境参数的监测和控制。

结语

智能变电站的安全性和可靠性是保证整个智能电网稳定运行的关键。本文研究和设计了变电站辅助设备智能监控系统，提高了智能变电站的智能化水平和自动化水平，保证了电力系统的安全稳定运行。

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（作者单位：国网晋城供电公司）