嚴(yán)思煒

摘 要：隨著社會(huì)用電負(fù)荷的不斷增加，加快智能電網(wǎng)發(fā)展也越來越迫切，建設(shè)智能電網(wǎng)，可以為用戶提供安全、可靠的電。而智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部門，智能變電站能否穩(wěn)定運(yùn)行不僅關(guān)系到智能電網(wǎng)的發(fā)展，同時(shí)也關(guān)系到用戶的用電安全、可靠。要想實(shí)現(xiàn)智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)變電站進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文就智能變電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

0.引言

變電站在電網(wǎng)中有著重大作用，變電站的穩(wěn)定運(yùn)行與否將直接關(guān)乎整個(gè)電力系統(tǒng)能否可靠、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。變電站里的設(shè)備主要有電力變壓器、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、電力母線、避雷器等一次設(shè)備和合并單元、智能終端、保護(hù)測(cè)控裝置等二次設(shè)備，這些設(shè)備是否能夠正常、穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到了變電站作用的發(fā)揮，因此，對(duì)變電站里的主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。隨著智能變電站的應(yīng)用，智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也逐漸建立，做好智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更好為變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。

1.智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義

變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。而變電站內(nèi)有著許多一次設(shè)備和二次設(shè)備，如變壓器、高壓斷路器、避雷器、電力母線等，這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的好壞對(duì)變電站的功能發(fā)揮有著重大影響。但是就目前來看，變電站內(nèi)的設(shè)備大多在室外，而且變電站常常建設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，長(zhǎng)期處于惡劣的環(huán)境之中，所以變電站事故時(shí)有發(fā)生。變電站內(nèi)的主要電力設(shè)備長(zhǎng)期高壓、封閉式運(yùn)行，電力設(shè)備一旦出現(xiàn)非正常運(yùn)行狀況時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，進(jìn)而就有可能發(fā)生火災(zāi)事故，造成不可估量的嚴(yán)重后果。而建立智能變電站檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)，全面了解變電站的運(yùn)行情況，進(jìn)而降低變電站故障的發(fā)生，保證變電站的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

2.智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

變電站的監(jiān)測(cè)是變電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保障，現(xiàn)階段來看，變電站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容是溫度的監(jiān)測(cè)。在變電站內(nèi)，溫度過高，設(shè)備就容易出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響到變電站穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)溫度問題，當(dāng)前常用的監(jiān)測(cè)手段有手持式紅外點(diǎn)溫儀、紅外熱成像儀、分布式光纖測(cè)溫技術(shù)以及無線測(cè)溫技術(shù)。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用為變電站的安全運(yùn)行提供了技術(shù)保障。紅外測(cè)溫技術(shù)出現(xiàn)的比較早，在一些舊變電站，主要通過人工巡檢的方法對(duì)變電站內(nèi)的電力設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。在這些舊變電站，變電站運(yùn)行人員通過手持式點(diǎn)溫儀或紅外線熱成像儀對(duì)變電站內(nèi)電力設(shè)備易熱點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。這種人工巡檢有實(shí)時(shí)性不高、有檢測(cè)死角等弊端。紅外熱成像儀為面測(cè)量，主要對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠分析一些被封裝起來的部位的溫度，但是其價(jià)格比較貴，并沒有得到廣泛的使用[1]。

3.智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1變電站檢測(cè)系統(tǒng)方案的確定

變電站內(nèi)有著許多的一次設(shè)備和二次設(shè)備，變電站檢測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作不僅僅包括了溫度監(jiān)測(cè)，同時(shí)也包括了濕度監(jiān)測(cè)、電纜溝水位監(jiān)測(cè)以及其他設(shè)備的智能監(jiān)測(cè)。因此，在變電站檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際情況，將變電站內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一納入到智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中去[2]。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)要通過傳感器獲取站內(nèi)電力設(shè)備的溫度、室內(nèi)外的濕度、SF6是否存在泄漏等，然后通過ZigBEE無線網(wǎng)絡(luò)以多跳的方式將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的信息傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上，再經(jīng)過相應(yīng)的處理，將這些信息傳送到監(jiān)控中心。

3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件是智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，如果硬件不符合智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行要求，必然影響到變電站運(yùn)行安全[3]。而要想實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，就必須根據(jù)變電站實(shí)際需求，選擇合理的硬件。

（1）選擇性能佳的主芯片，如TI公司的CC2430和CC2530，Ember公司的EM250、EM351以及EM357，F(xiàn)reescale公司的MC1319X系列和MC132XX系列[4]，這些芯片可以促進(jìn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)單元功能的更好發(fā)揮。

（2）協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的硬件包括電源電線、無線電路、復(fù)位電路、串口電路等，在設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)變電站運(yùn)行實(shí)際情況，合理選擇協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能化操作和控制。

（3）路由器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)不同，路由器并不需要串口電路，路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要是通過程序?qū)崿F(xiàn)各自的功能。

3.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)體系包括ZigBee協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)、ZigBee網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及ZigBee網(wǎng)橋標(biāo)準(zhǔn)。Z-Stack協(xié)議棧是一種半開源協(xié)議棧，其路由模塊、安全功能模塊以庫的形式封裝起來。在智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，可以借助ZigBee標(biāo)準(zhǔn)體系來構(gòu)建統(tǒng)一系統(tǒng)，按照這一標(biāo)注系統(tǒng)來運(yùn)行操作。在Z-Stack協(xié)議棧下，操作系統(tǒng)在接收到指令后，可以對(duì)指令進(jìn)行系統(tǒng)判斷，并將結(jié)果反饋給應(yīng)用層[5]。同時(shí)，在ZigBee技術(shù)的依托下，可以對(duì)變電站內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并間監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，方便工作人員查查詢。

4.結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)代社會(huì)發(fā)展過程中，變電站在電力系統(tǒng)中的作用越來越突出，而傳統(tǒng)的變電站設(shè)計(jì)方式已經(jīng)很難滿足當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需要。當(dāng)前，以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)為核心的智能化系統(tǒng)已經(jīng)得到了普及，建立智能變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而保證變電站的完全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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