武漢供電公司變電運(yùn)維分公司 段軍霞 肖思明

本文以220kV變電站為例，基于終端多數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用下，從硬件與軟件兩個(gè)方面，對(duì)設(shè)備運(yùn)維管控系統(tǒng)展開(kāi)設(shè)計(jì)，并希望通過(guò)此次的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站終端運(yùn)行設(shè)備的集成化管理，確保設(shè)備的程序化運(yùn)行，提升我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)綜合管控水平的基礎(chǔ)上，為電力行業(yè)在市場(chǎng)內(nèi)的有序發(fā)展提出技術(shù)層面指導(dǎo)。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)備運(yùn)行信號(hào)傳感設(shè)備

為了滿足本文系統(tǒng)的功能，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可滿足對(duì)終端變電站設(shè)備運(yùn)行信號(hào)實(shí)時(shí)采集的傳感設(shè)備，此傳感器由美國(guó)DALLSA公司設(shè)計(jì)并研發(fā)，其中包括XH4521-K20數(shù)字式傳感芯片，可實(shí)現(xiàn)對(duì)分辨率在8.0位～12.0位數(shù)據(jù)的有效編程，此傳感設(shè)備對(duì)終端運(yùn)行信號(hào)的輸出包括0.0625、0.125、0.25、0.5等多級(jí)位數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)終端信號(hào)的全自動(dòng)轉(zhuǎn)換與及時(shí)輸出。在系統(tǒng)內(nèi)，具有抗干擾能力強(qiáng)、耗能低、輸出信號(hào)精度高等優(yōu)勢(shì)。設(shè)備運(yùn)行信號(hào)傳感設(shè)備的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，可用圖1進(jìn)行描述。

圖1 設(shè)備運(yùn)行信號(hào)傳感設(shè)備運(yùn)行結(jié)構(gòu)

圖1為設(shè)備運(yùn)行信號(hào)傳感設(shè)備的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，此設(shè)備在運(yùn)行中，前端獲取信號(hào)的有效范圍在-200dBm～+200dBm內(nèi)，最高精度可達(dá)到0.001位數(shù)，適用于多種高精度場(chǎng)合對(duì)設(shè)備運(yùn)行信號(hào)的獲取。其中XH4521-K20型號(hào)的芯片在系統(tǒng)內(nèi)以單線程傳輸作為主要工作方式，一條單線口對(duì)接數(shù)據(jù)，便可以完成或?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)接對(duì)于通信。同時(shí)，此種單線程傳輸?shù)姆绞剑梢砸劳幸粭l信號(hào)源通信，因此在系統(tǒng)中不需要外界大額電源設(shè)備對(duì)其進(jìn)行支撐。并且，每一個(gè)XH4521-K20型號(hào)的電子設(shè)備，在完成生產(chǎn)后，廠家均為其設(shè)定了一個(gè)可支撐64.0位的序列號(hào)，因此在進(jìn)行設(shè)備與系統(tǒng)內(nèi)其他硬件結(jié)構(gòu)的連接時(shí)，操作也較為便捷。

1.2 智能前端設(shè)備

前端設(shè)備是支撐設(shè)備運(yùn)維管控系統(tǒng)運(yùn)行的主要設(shè)備，相比常規(guī)的設(shè)備，本文應(yīng)用的設(shè)備智能化效果更顯著，即前端用戶僅需要通過(guò)在功能欄輸入某個(gè)智能檢索項(xiàng)，便可以達(dá)到對(duì)終端信息的智能獲取。為了滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需求，應(yīng)當(dāng)對(duì)智能前端設(shè)備在系統(tǒng)操作中的參數(shù)進(jìn)行布設(shè)。具體內(nèi)容如表1所示。

表1 智能前端設(shè)備參數(shù)布設(shè)

在完成對(duì)智能前端參數(shù)布設(shè)的基礎(chǔ)上，要保證智能終端可完成更多的工作任務(wù)，可從智能集成調(diào)度管理層面入手，在終端設(shè)備上集成可視化技術(shù)、運(yùn)維管理數(shù)據(jù)庫(kù)等功能軟件，以此種方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行中的多種功能。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于多數(shù)據(jù)融合的設(shè)備運(yùn)維管控信息交互

在完成對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，可引進(jìn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，對(duì)220kV變電站設(shè)備運(yùn)維管控信息進(jìn)行交互處理，以此種方式避免在調(diào)度資源過(guò)程中，出現(xiàn)后端臺(tái)賬與前端信息不一致的問(wèn)題。在此過(guò)程中，可交互統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，將臺(tái)賬信息同步到移動(dòng)智能終端，并在變電站運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臺(tái)賬數(shù)據(jù)信息的共享，以此種方式確保對(duì)變電站運(yùn)行信息的管控。在完成對(duì)變電站運(yùn)行過(guò)程中各類信息的管理和控制后，協(xié)助運(yùn)維管理中心對(duì)繁瑣的信息記錄、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等問(wèn)題進(jìn)行解決，以此確保變電站設(shè)備運(yùn)維過(guò)程中各項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的合理性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)也能夠進(jìn)一步降低運(yùn)維管理工作強(qiáng)度。本文在引入多數(shù)據(jù)融合技術(shù)后，對(duì)設(shè)備運(yùn)維管理進(jìn)行信息交互具體流程為：首先，由本文系統(tǒng)完成更新對(duì)變電站設(shè)備在內(nèi)的專業(yè)巡檢?？稍谥悄苓\(yùn)檢軟件當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢的管理，在系統(tǒng)中為巡檢劃分的模塊內(nèi)，創(chuàng)建一個(gè)全新的巡檢信息文件，并由系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)記錄表的生成。將記錄表當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息錄入或采集實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢記錄數(shù)據(jù)的匯總。首先，上位機(jī)用戶可通過(guò)觸發(fā)的方式控制巡檢數(shù)據(jù)的上傳，將各類數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖疚南到y(tǒng)的運(yùn)維管理模塊當(dāng)中。其次，此時(shí)運(yùn)檢軟件也可針對(duì)巡檢過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息和設(shè)備關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管控。最后，在系統(tǒng)當(dāng)中，上位機(jī)用戶可對(duì)巡檢記錄進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，并按照相應(yīng)審核規(guī)則，對(duì)其進(jìn)行審核，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維管控信息交互。

2.2 基于行為檢索引擎庫(kù)發(fā)布設(shè)備運(yùn)維管控結(jié)果

在利用上述多數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)維管控信息交互后，還需要對(duì)系統(tǒng)上位機(jī)用戶行為在引擎庫(kù)當(dāng)中進(jìn)行檢索，并將相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)維管控結(jié)果進(jìn)行發(fā)布。在對(duì)各類管控信息結(jié)果發(fā)布時(shí)，本文選擇在系統(tǒng)當(dāng)中引入一個(gè)普通網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議——SNMP協(xié)議，將該協(xié)議作為信息傳輸?shù)闹匾罁?jù)，確保在發(fā)布設(shè)備運(yùn)維管控結(jié)果時(shí)，能夠具備良好的規(guī)范性。由于當(dāng)前大部分電子廠商已經(jīng)能夠針對(duì)SNMP協(xié)議給出相應(yīng)的支持策略，因此本文在選擇SNMP協(xié)議作為發(fā)布設(shè)備運(yùn)維管控結(jié)果的協(xié)議也具備了一定的適應(yīng)性。在系統(tǒng)當(dāng)中引入Agent采集代理模塊，利用該模塊完成對(duì)變電站設(shè)備運(yùn)維管控?cái)?shù)據(jù)的采集以及同步節(jié)點(diǎn)信息的更新。針對(duì)系統(tǒng)主機(jī)信息的采集和分布，主要針對(duì)各節(jié)點(diǎn)信息的采集、查詢和匯總等。同時(shí)，采用主動(dòng)學(xué)習(xí)方式，負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。通過(guò)從各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上查詢并匯總得到的信息，完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的探測(cè)與學(xué)習(xí)。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

本文結(jié)合上述論述內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對(duì)基于多數(shù)據(jù)融合的220kV變電站設(shè)備運(yùn)維管理系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證該系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用環(huán)境當(dāng)中的運(yùn)行情況，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)基于WSN的運(yùn)維管控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行對(duì)比。選擇220kV變電站中常見(jiàn)幾種設(shè)備運(yùn)維案例作為測(cè)試案例，分別利用兩種系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行管控，測(cè)試案例包括：變化量啟動(dòng)電流定值設(shè)定；零序啟動(dòng)電流定值設(shè)定；線路正序容抗定值設(shè)定；識(shí)別碼識(shí)別；線路正序阻抗定值設(shè)定。將上述五個(gè)不同測(cè)試案例分別編號(hào)為#001、#002、#003、#004、#005，將兩種系統(tǒng)完成管控后的結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成表2所示。

表2 兩種管控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

從表2中得到的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，本文系統(tǒng)在對(duì)上述五組不同測(cè)試案例進(jìn)行管控時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維存在問(wèn)題時(shí)的相應(yīng)參數(shù)的召喚值與基準(zhǔn)值均相同，管控操作運(yùn)行均正確。而傳統(tǒng)系統(tǒng)在對(duì)五組不同測(cè)試案例進(jìn)行管控時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維存在問(wèn)題是召喚值與基準(zhǔn)值除了在#002測(cè)試案例一致以外，其余均存在差異，因此僅在#002測(cè)試案例下得到了正確的管控運(yùn)行。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的管控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)更加高精度的管控效果。

結(jié)束語(yǔ)：本文通過(guò)開(kāi)展針對(duì)220kV變電站設(shè)備運(yùn)維管控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的優(yōu)化和完善。將本文管控系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際能夠滿足國(guó)家電網(wǎng)推進(jìn)的變電站設(shè)備信息智能建設(shè)相關(guān)技術(shù)研究的應(yīng)用需要，為電網(wǎng)整體安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。但由于研究時(shí)間有限，本文在對(duì)管控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，并未考慮到220kV變電站在運(yùn)行時(shí)其環(huán)境中各類復(fù)雜因素的影響，因此在管控時(shí)效上仍然會(huì)與預(yù)期效果存在一定偏差。在后續(xù)的研究中，還將針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行更加深入地研究，從而不斷提升變電站設(shè)備運(yùn)維工作的高效性和可靠性。