游金華

摘要：在電網(wǎng)現(xiàn)代化建設(shè)過程中，智能變電站廣泛投用，但在電網(wǎng)技術(shù)持續(xù)革新期間，變電站運(yùn)維形式相對(duì)滯后，很多智能變電站都面臨著運(yùn)維管理難度大、工作過程復(fù)雜、運(yùn)維人員技術(shù)水平參差不齊、運(yùn)維技術(shù)停滯等問題，所以急需革新電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)。本文結(jié)合變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)的需求，基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)一種變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，并展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明基于物聯(lián)網(wǎng)所設(shè)計(jì)的變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)可明顯提升運(yùn)維效率，具有良好的可行性。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);變電站;遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái);設(shè)計(jì)

前言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，變電站自動(dòng)化設(shè)備的可靠性穩(wěn)步提高，理論上有助于減少設(shè)備的運(yùn)維工作量;但實(shí)際上，由于變電站數(shù)量日益增多和自動(dòng)化設(shè)備的類型、數(shù)量都迅猛增長(zhǎng)，因基建工程、業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、設(shè)備預(yù)試、計(jì)劃?rùn)z修及缺陷處理的運(yùn)維任務(wù)日益繁重，不但給電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也大大降低了供電可靠率。為此，開展變電站自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)研究，提高運(yùn)維管理水平和運(yùn)行效率，已成為保證電網(wǎng)安全、提高供電可靠性、完成各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要措施，而對(duì)變電站加強(qiáng)運(yùn)維管理，可有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，同時(shí)在變電站運(yùn)維中引入現(xiàn)代化技術(shù)，可進(jìn)一步提升運(yùn)維質(zhì)量和效率，并使變電站運(yùn)維人員降低維修風(fēng)險(xiǎn)。不過在變電站運(yùn)維期間，容易受到外界變化因素影響，使變電站運(yùn)維難度較大。為建立運(yùn)維一體化的管理模式，維護(hù)電網(wǎng)正常運(yùn)行，提升運(yùn)維效率，有必要研發(fā)一種變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，并聯(lián)合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為平臺(tái)設(shè)計(jì)提供可靠的技術(shù)支持，并使平臺(tái)功能更強(qiáng)大。

變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)的需求

對(duì)變電站進(jìn)行后期運(yùn)維，為提升運(yùn)維效率和質(zhì)量，降低運(yùn)維人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要建立線上運(yùn)維模式，在此基礎(chǔ)上逐步打造運(yùn)維一體化工作模式。在變電站運(yùn)維期間，涉及到的運(yùn)維工作主要有監(jiān)測(cè)變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)、及時(shí)獲取故障以及自動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)、分析運(yùn)行數(shù)據(jù)故障、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)維護(hù)以及變電站設(shè)備狀態(tài)維修等。具體的說，變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)主要有以下需求：①維護(hù)運(yùn)維設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。平臺(tái)設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合考量，自動(dòng)化、全方位的采集運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，之后通過分析明確設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)有無異常，由此及早發(fā)現(xiàn)會(huì)引發(fā)設(shè)備故障的因素，為后續(xù)運(yùn)維工作提供參考;②監(jiān)測(cè)變電站電能質(zhì)量。變電站運(yùn)維期間，要采取有效措施保障變電站電能質(zhì)量，尤其要對(duì)電能質(zhì)量展開動(dòng)態(tài)、全方位的監(jiān)測(cè)，由此及時(shí)分析電能質(zhì)量涉及到的問題;③對(duì)變電站運(yùn)行過程進(jìn)行視頻監(jiān)控。在對(duì)變電站進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)期間，要積極利用監(jiān)控設(shè)備對(duì)變電站加強(qiáng)可視化管理;④環(huán)境預(yù)警。以遠(yuǎn)程方式對(duì)變電站進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，要考慮環(huán)境變化因素的影響，如雷電、大風(fēng)等天氣都可能影響到變電站絕緣、輸變電等設(shè)備運(yùn)行，所以在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)期間要對(duì)外界環(huán)境變化加強(qiáng)關(guān)注[1]。

基于物聯(lián)網(wǎng)的變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)設(shè)計(jì)

1、硬件設(shè)計(jì)

結(jié)合變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)提出的工作需求，本文基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)一種變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)。該平臺(tái)的硬件架構(gòu)中主要有三大模塊，分別是主站遠(yuǎn)程管理模塊和變電站的遠(yuǎn)程故障報(bào)警模塊、遠(yuǎn)程運(yùn)維終端管理模塊。其中主站遠(yuǎn)程管理模塊的功能是對(duì)變電站設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并主要體現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理方面。在設(shè)計(jì)此模塊期間，主要基于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)，對(duì)變電站設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集。變電站的遠(yuǎn)程故障報(bào)警模塊關(guān)鍵是獲取設(shè)備運(yùn)行期間產(chǎn)生的故障數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，以防在出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而影響變電站正常運(yùn)行。變電站的遠(yuǎn)程運(yùn)維終端管理模塊主要是將設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理與存儲(chǔ)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，為后續(xù)運(yùn)維工作提供參考。在相關(guān)模塊運(yùn)行中，可動(dòng)態(tài)關(guān)注變電站所發(fā)生的故障。

（1）主站遠(yuǎn)程管理模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，主站遠(yuǎn)程管理在該平臺(tái)中屬于核心管理模塊，此模塊主要功能是對(duì)變電站所有運(yùn)維數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備運(yùn)行中以及維護(hù)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加以管理。該模塊設(shè)計(jì)期間，主要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在主站遠(yuǎn)程管理模塊內(nèi)搭建核心功能框架。模塊設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，具體分為三個(gè)層次，分別是運(yùn)維數(shù)據(jù)感知層、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸層和應(yīng)用層。其中最關(guān)鍵的是應(yīng)用層，在該層級(jí)中，主要會(huì)集成變電站運(yùn)維所需各項(xiàng)設(shè)備信息，其涵蓋信息處理、通信服務(wù)、故障數(shù)據(jù)解析和調(diào)度等服務(wù)。設(shè)計(jì)中將服務(wù)器分布于接入端口當(dāng)中，從而接入移動(dòng)端運(yùn)維數(shù)據(jù)，此模塊可為平臺(tái)開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，輸送核心動(dòng)力。

（2）變電站的遠(yuǎn)程故障報(bào)警模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)變電站的遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，要重視針對(duì)變電站各項(xiàng)設(shè)備設(shè)立遠(yuǎn)程故障報(bào)警系統(tǒng)，從而使后期系統(tǒng)運(yùn)維更加高效。通過該模塊的設(shè)計(jì)，能讓核心模塊及時(shí)接收故障相關(guān)信息，同步進(jìn)行信息反饋，使運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，同步采取有效的維護(hù)措施，維護(hù)變電站正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)此模塊期間，首先要設(shè)置前置機(jī)來接收設(shè)備故障數(shù)據(jù)，在前置機(jī)的功能發(fā)揮下，及時(shí)、動(dòng)態(tài)的抓取設(shè)備相關(guān)故障數(shù)據(jù)，同步輸入疑似故障數(shù)據(jù)。同時(shí)，要針對(duì)故障數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過濾墻，如果所抓取數(shù)據(jù)不能通過所設(shè)計(jì)過濾墻，則證明相應(yīng)數(shù)據(jù)不屬于故障數(shù)據(jù);如果所抓取數(shù)據(jù)可通過過濾墻，則證明該數(shù)據(jù)屬于故障數(shù)據(jù)。通過過濾墻的故障數(shù)據(jù)會(huì)上傳至平臺(tái)主管理模塊，模塊接收到故障數(shù)據(jù)訊息后將馬上下達(dá)運(yùn)維指令，啟動(dòng)故障維修任務(wù)。

（3）遠(yuǎn)程運(yùn)維終端管理模塊

該模塊設(shè)計(jì)過程中，對(duì)變電站各項(xiàng)設(shè)備的信息視頻采集、編碼、壓縮等進(jìn)行了綜合考量。在收集各項(xiàng)變電站信息基礎(chǔ)上，群存儲(chǔ)至終端模塊當(dāng)中，所涉及到的圖片信息主要利用所設(shè)置傳感器、攝像機(jī)完成信息采集與獲取工作[2]。

2、軟件設(shè)計(jì)

基于硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)采集功能，并設(shè)計(jì)運(yùn)行流程。在采集平臺(tái)故障數(shù)據(jù)期間，首先要明確變電站設(shè)備所有數(shù)據(jù)中運(yùn)維故障數(shù)據(jù)所占比重，同步結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算故障測(cè)度值。設(shè)測(cè)度值是ci，則：

在采集故障數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，向平臺(tái)終端傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，從而完成運(yùn)維平臺(tái)設(shè)計(jì)工作。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

1、實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，研究對(duì)象是占地面積約900m2的某小型變電站，所設(shè)計(jì)平臺(tái)連同智能變電站設(shè)備運(yùn)維平臺(tái)、以GSP為基礎(chǔ)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，共同經(jīng)計(jì)算機(jī)編程，在該變電站當(dāng)中應(yīng)用[3]。試驗(yàn)周期為一個(gè)月，對(duì)該變電站所出現(xiàn)故障的耗時(shí)以及故障分析精度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比不同平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用效果。

2、結(jié)果分析

結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)模型統(tǒng)一在站端進(jìn)行配置和維護(hù)，區(qū)域端導(dǎo)入站端數(shù)據(jù)模型直接使用，站端模型有變更時(shí)，通過模型變更服務(wù)通知區(qū)域端，區(qū)域端通過文件服務(wù)獲取最新站端模型文件，實(shí)現(xiàn)模型同步更新，保持區(qū)域端與站端模型的一致性。在樣本變電站的故障監(jiān)測(cè)中，本文所設(shè)計(jì)平臺(tái)在三個(gè)平臺(tái)當(dāng)中設(shè)備運(yùn)維故障數(shù)據(jù)分析精度是最高的，且精度值一直超過90%，代表本文所設(shè)計(jì)平臺(tái)具有更好的故障數(shù)據(jù)分析效果，可信度更高。另外在實(shí)驗(yàn)環(huán)境相同情況下，本文所設(shè)計(jì)平臺(tái)在分析故障數(shù)據(jù)中用時(shí)最少，并且都在4s以內(nèi)，證明其具有數(shù)據(jù)分析速度快的特點(diǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

本文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變電站遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)，通過設(shè)計(jì)三個(gè)硬件模塊，并設(shè)計(jì)故障數(shù)據(jù)提取算法，以發(fā)揮遠(yuǎn)程運(yùn)維功能。將所設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)和兩種傳統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文所設(shè)計(jì)平臺(tái)有更突出的性能和更好的應(yīng)用效果。

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