杜明亮

（國(guó)網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000）

0 引 言

智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)供電安全性和可靠性的要求越來(lái)越高。變電站在電力系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)電壓的轉(zhuǎn)換和電能的分配，變電站的安全直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，解決了傳統(tǒng)變電站輔助設(shè)備之間的運(yùn)行孤島問(wèn)題，并通過(guò)在線監(jiān)控的方式對(duì)變電站輔助設(shè)備進(jìn)行智能遠(yuǎn)程控制。本文對(duì)變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究，滿足了現(xiàn)代智能變電站應(yīng)用和發(fā)展的需要。

1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)組成如圖1所示。

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)中，照明子系統(tǒng)是變電站中常用的輔助設(shè)備，主要負(fù)責(zé)區(qū)域照明。傳統(tǒng)照明子系統(tǒng)采用機(jī)械開關(guān)和空氣斷路等方式進(jìn)行控制，智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)遠(yuǎn)程在線方式對(duì)照明子系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，解決了照明子系統(tǒng)的運(yùn)行孤島問(wèn)題，在夜間或者發(fā)生事故時(shí)可自動(dòng)啟動(dòng)照明功能，并可通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能查看現(xiàn)場(chǎng)具體情況。照明子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能可減少資源的浪費(fèi)，為變電站的維護(hù)和巡視等操作提供技術(shù)保障。變電站門禁子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可提高門禁系統(tǒng)的安全性和可靠性，并可準(zhǔn)確記錄進(jìn)出人員的信息[1]。門禁子系統(tǒng)可采用遠(yuǎn)程通信的方式對(duì)電磁鎖進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并建立門禁和監(jiān)控管理主機(jī)之間的連接，以實(shí)現(xiàn)維護(hù)管理人員對(duì)門禁設(shè)備的遠(yuǎn)程管理。環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可統(tǒng)一監(jiān)管變電站內(nèi)復(fù)雜的設(shè)備環(huán)境。環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可有效監(jiān)管變電站內(nèi)的溫度和濕度等情況，防止因溫度過(guò)高而造成的設(shè)備問(wèn)題，并能針對(duì)溫度異常的情況采用有效措施進(jìn)行防范和解決。環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制溫度和濕度的采集節(jié)點(diǎn)，以全方位監(jiān)測(cè)和管理變電站的環(huán)境，保證變電站設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

圖1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)

2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)研究

2.1 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)變電站運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)控制主機(jī)發(fā)出的指令對(duì)照明設(shè)備、門禁設(shè)備及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行控制[3]。智能照明系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把無(wú)線通信模塊加入到照明控制開關(guān)內(nèi)，通過(guò)無(wú)線功能接收發(fā)出的控制命令，并上傳照明設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，微處理器通過(guò)I/O接口發(fā)出控制命令實(shí)現(xiàn)照明控制。照明設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)由無(wú)線接收模塊、CC2230微處理器模塊芯片、LED電路及蜂鳴器等組成。智能門禁中的電磁鎖硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括對(duì)主控制模塊、CC2230芯片模塊及無(wú)線接發(fā)模塊等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。無(wú)線模塊接收到開門控制命令，同時(shí)微處理器SPI接口會(huì)觸發(fā)中斷命令，實(shí)現(xiàn)電路的驅(qū)動(dòng)繼電器操作，對(duì)電磁鎖進(jìn)行控制，進(jìn)而打開電磁鎖。本地監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)門禁信息的存儲(chǔ)，并把門禁信息發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊硬件設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)采用ZigBee技術(shù)的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用RF射頻的通信方式；針對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量較小不能同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫濕度數(shù)據(jù)信息的情況，可采用CC2230芯片模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)信息的周期采樣；通過(guò)單線數(shù)據(jù)串口把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紺2300芯片模塊，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)無(wú)線通信方式傳輸?shù)街悄芸刂颇K，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制[4]。

2.2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需采用自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性和可靠性，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)控系統(tǒng)采集信息的準(zhǔn)確性和完整性。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站照明子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和管理，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)和管理。監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站物理設(shè)備在空間地理位置不同的情況下的分布在線控制。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能分層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，感知層是整個(gè)系統(tǒng)的最底層，是智能監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)照明子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)及環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采集相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感器實(shí)時(shí)上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)指令操作。網(wǎng)絡(luò)層主要是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信控制，實(shí)現(xiàn)感知層和本地監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息交換，向感知層的設(shè)備下發(fā)控制命令，并通過(guò)串口把收集的數(shù)據(jù)上傳到本地監(jiān)控主機(jī)。變電站環(huán)境比較特殊，所以要選擇科學(xué)合理的無(wú)線通信方式，以保證通信鏈路的安全性和可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制主機(jī)采用C/S的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的遠(yuǎn)程控制功能。應(yīng)用層主要是為用戶提供接口，并完成監(jiān)測(cè)和管理功能；可記錄系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，完成操作人員發(fā)出的指令，并控制感知層設(shè)備，進(jìn)而提高整個(gè)變電站的智能化水平和自動(dòng)化水平。應(yīng)用層通過(guò)鏈路數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員權(quán)限的管理等功能。變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)變電站運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)測(cè)和管理，提高了智能變電站的智能化水平和信息化水平[5]。

圖2 變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)功能分層結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié) 論

智能變電站的安全性和可靠性是保證整個(gè)智能電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本文研究和設(shè)計(jì)了變電站輔助設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，提高了智能變電站的智能化水平和自動(dòng)化水平，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。