田野

南方電網(wǎng)公司河池供電局

基于inms的電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

田野

南方電網(wǎng)公司河池供電局

為了減少維護人員工作量、提高通信電源的運行維護效率，本文以南瑞電力通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)（ECM-INMS）為平臺，結(jié)合串口服務(wù)器、PCM4線E&M信令對電力通信電源監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計改造，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的空閑資源的合理利用，完成變電站通信電源24小時不間斷實時監(jiān)視及信息反饋功能。通過該系統(tǒng)的現(xiàn)場運行記錄表明，電源監(jiān)控系統(tǒng)工作穩(wěn)定，自動化程度高，有力的保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，具有很強的工程應(yīng)用價值。

ECM-INMS；E&M信令；電源監(jiān)控；串口服務(wù)器

ECM-INMS；E&M信令；電源監(jiān)控；串口服務(wù)器

前言

近幾年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電力系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求[1]。通信電源作為通信系統(tǒng)核心組成部分，一旦發(fā)生故障，輕者會影響通信設(shè)備的安全穩(wěn)定，重則導(dǎo)致通信系統(tǒng)癱瘓，引發(fā)電力系統(tǒng)重大安全事故[2]。

然而，與通信網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展不對應(yīng)卻是通信人員的極大短缺。以河池供電局為例，截止2012年8月，河池供電局所屬變電站總數(shù)43座，無人值守站高達35個。其中單程耗時超過3.5小時變電站6處；各個變電站單程平均耗時為2.5小時左右。通信維護人員總數(shù)12人，不計運行人員，檢修人員數(shù)共8人的。這樣通信人員的維護量十分巨大。根據(jù)每月的定期巡檢或不定期報告，以及變電站巡維中心的巡視報告判斷電源運行狀態(tài)無法及時有效的發(fā)現(xiàn)、處理電源故障，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行埋下很大的隱患。因此，實現(xiàn)電源運行狀態(tài)的實時檢測就成了迫在眉睫的問題。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

目前，電源監(jiān)控的方式大致分為如下幾種：串口通信[2][3]，web通信[4]、GSM通信[6]。串口通信速度比較慢，傳輸距離受限制；web通信方式不適合數(shù)據(jù)直采的監(jiān)控方式；GSM通信需要額外加裝GSM模塊，技術(shù)要求較高、成本大，不利于技術(shù)更新與大范圍的推廣。電力系統(tǒng)中運用的調(diào)度自動化系統(tǒng)（OPEN2000）功能復(fù)雜、無法兼容其它平臺、改造升級難于實現(xiàn)，無法滿足電源監(jiān)控的要求。本文以南瑞電力通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)（ECM-INMS）為平臺，利用電力通信網(wǎng)的空閑資源改造電源監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對變電站通信電源24小時不間斷的實時監(jiān)視及事故報警，提高了工作效率，減輕了運行維護人員的工作量[7]。

2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本次搭建的監(jiān)控系統(tǒng)屬于地市級監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)大致分為三大部分：網(wǎng)管系統(tǒng)、變電站遠程監(jiān)控子站以及變電站采集單元如圖1所示。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

2.1 網(wǎng)管系統(tǒng)

網(wǎng)管系統(tǒng)作為電源設(shè)備的操作維護管理點，用于對局站內(nèi)所有設(shè)備進行監(jiān)控管理。它主要向各個子站發(fā)送檢測命令，匯集子站采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)并進行存儲和處理，按要求向監(jiān)控人員傳送實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、告警信息、設(shè)備狀態(tài)信息等狀態(tài)信息。

2.2 變電站監(jiān)控子站

變電站監(jiān)控子站分為兩種，一種為南瑞通信專用DQU系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備。該設(shè)備的功能就是直接采集遠端通信站機房的環(huán)境量、電源和各種相關(guān)設(shè)備的遙信、遙測數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。數(shù)據(jù)采集組成如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成框圖

為節(jié)約成本，根據(jù)網(wǎng)管數(shù)據(jù)采集要求，本文設(shè)計利用串口服務(wù)器作為監(jiān)控子站，將變電站電源運行數(shù)據(jù)利用虛擬串口通信模式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)器中，為網(wǎng)管做分析提供相關(guān)參數(shù)。該模式適用于串口設(shè)備由電腦控制的485 總線或者232 設(shè)備連接。

專用DQU系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備、成本相對較低的串口服務(wù)器成本過高，適合于220kV以上變電站的采集，不適合變電站數(shù)量較多且分散的應(yīng)用環(huán)境，而且對于需要監(jiān)控信息較少的變電站，子站監(jiān)控模式出現(xiàn)了功能浪費。

2.3 基于四線E&M的變電站數(shù)據(jù)采集方式

為充分利用通信資源及實現(xiàn)110kV以下變電站全覆蓋，利用E&M信令線的控制功能實現(xiàn)電源失壓和直流掉電監(jiān)控功能。

M線：空閑時，開關(guān)斷開。占用時，開關(guān)合上。等效電路如圖3所示。本端狀態(tài)與對端E線電流有關(guān)。

圖3 M線接口等效電路

E線：空閑時，b點電壓為-48V。占用時，等效電路如圖4所示。

圖4 E線接口等效電路

3 應(yīng)用效果及分析

該系統(tǒng)在河池供電局試運行，效果顯著，主要表現(xiàn)在以下方面。

3.1 減少了故障處理時間。電源監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)視及準確快速報告電源工作狀況，有利于故障點的查找及故障排除，減少了故障反應(yīng)時間，有利于業(yè)務(wù)的快速恢復(fù)。以東蘭變電站為例，故障處理時間比較如表1所示：

表1 故障耗時表

根據(jù)表中數(shù)據(jù)顯示，由于監(jiān)控系統(tǒng)反饋信息準確，大幅度減少了檢修人員的工作量，極大的提高了檢修人員的工作效率。

3.2 該系統(tǒng)試運行50天，系統(tǒng)告警統(tǒng)計如表2所示。

表2 系統(tǒng)告警統(tǒng)計表

由表2所示，與系統(tǒng)運行前相比，故障信息獲取由220kV到包括110kV，從被動報告到主動收集，提高了運行維護工作的效率。

與上年同期故障數(shù)比較如表3所示。

如表3所示，系統(tǒng)投運前無法第一時間明確故障原因，同時，由于缺乏有效的監(jiān)控手段，無人值守站的故障難以及時發(fā)現(xiàn)處理。投運后發(fā)生故障15處，系統(tǒng)報告15處，故障告警準確率100%，避免設(shè)備停運導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷。

表3 故障和故障報告統(tǒng)計表

3.3 該系統(tǒng)通過自動短信平臺實現(xiàn)24小時報告，有效提高了運行維護的水平。故障報告統(tǒng)計表如表4所示。

表4 故障報告統(tǒng)計表

如表4所示，應(yīng)用前監(jiān)控手段比較落后,被動的等待難以及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，容易造成嚴重后果，通過自動短信平臺實現(xiàn)了24小時監(jiān)測報告，有利于事故發(fā)生后的快速反應(yīng)處理，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供了有力的技術(shù)保證。

4 結(jié)語

通過利用南瑞的imns綜合網(wǎng)管系統(tǒng)對通信電源監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造，特別是利用E&M通信模式實現(xiàn)110kV變電站以下變電站全覆蓋，極大的減輕了通信人員的工作量，同時也提高了通信專業(yè)快速判斷和定位故障點的能力，有力的保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行能力。同時由于實現(xiàn)了串口服務(wù)器以及E&M接入方式，最大限度的降低了系統(tǒng)建設(shè)及運行維護成本，以及網(wǎng)管系統(tǒng)的運行維護和技術(shù)改造簡單易行，適合應(yīng)用于各種環(huán)境中，有利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用，具有很高的實用價值。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.19.051

2010年茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院教科研項目“茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館文獻資源的建設(shè)及利用研究”成果之一