智能变电站“全链路”状态监测系统方案研究

智能变电站“全链路”状态监测系统方案研究

郭朝云张志鹏索志刚

（河北省电力勘测设计研究院石家庄050031）

摘要：本文分析了智能变电站状态监测配置范围、状态监测后台系统的现状，针对现有状态监测后台系统的缺点，结合现阶段技术发展和管理情况，提出建设状态监测统一后台系统，一、二次设备状态监测及网络分析等设备的状态监测信息及数据均通过DL/T860协议上传到一体化监控系统II区综合应用服务器，建立变电站“全链路”状态监测系统。

关键词：智能变电站；状态监测；全链路

1引言

智能变电站状态监测通过在不影响变电站设备正常运行的前提下，可实时获取设备运行状态和周围环境信息，结合专家诊断算法，对设备运行状态作出分析和判断，并及时给出预警信息。

目前变电站中状态监测系统分为一次状态监测、二次状态监测、网络分析监测等系统。一次设备状态监测包含主变压器、GIS等设备，二次设备状态监测包含保护、测控、录波等二次设备光功率、温度、链路信息等；网络分析负责全站网络系统的监测。

可以看出，全站状态监测信息被分割为三个系统，根据智能变电站发展趋势及设备集成优化方向，本文对三个系统的整合优化进行探讨。

2智能变电站设备状态监测配置分析

2.1一次设备状态监测

一次设备在线监测系统包括状态监测范围及配置选型和系统结构两个部分。在确定状态监测配置时，主要按照安全可靠、先进成熟、灵活高效、标准统一原则进行。系统结构主要包括状态监测设备的安装方式、通信路径及后台组成。

目前智能变电站主要设备监测参量主要有如下：主变压器——油中溶解气体，预留供日常检测超高频传感器及测试接口；避雷器——泄漏电流、阻性电流、动作次数。

一次设备状态监测的系统结构主要为通过前端传感器传送数据到监测IED，IED将信息通过规约传给状态监测后台。

2.2二次设备状态监测

智能变电站不仅对变电站一次设备状态进行监测，据《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，对继电保护、安全自动装置及二次设备、二次回路接线均进行定期检验，以确保装置元件完好、功能正常，确保回路接线及定值正确，同时二次设备具备自诊断功能。二次设备状态监测对象主要包括：交流测量系统、直流控制及信号系统、逻辑判断系统、通信管理系统、屏蔽接地系统等。

智能变电站二次设备在线监视和智能诊断技术实现对智能变电站内所有继电保护设备的管理，既包括对继电保护等设备日常工作状态的监视和评估，也包括对二次回路信息的收集处理，以直观的方式进行显示。

2.3网络报文及交换机监测

（1）网络报文分析系统

智能变电站的智能设备和通信网络的健康状况直接影响了整个智能变电站的通信，网络报文的发送端、接收端及通信网络异常或故障均可能导致电力系统重大事故，因此需要对网络报文信息进行有效的监视、记录和诊断，提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备，预防电力系统事故的发生。当电力系统故障发生时，不仅能对记录的网络原始报文进行分析，还能还原电力系统一次设备故障波形及二次设备动作行为，便于事故后进行分析和快速查找故障原因

（2）智能交换机分析系统

交换机作为目前智能变电站过程层网络的主要载体，其状态信息的监测和诊断需要加强。

智能交换机主要状态监测量主要包括：

1）网络拓朴结构及通讯状态

2）交换机端口所连接的设备名称及运行状态

3）交换机端口所承载的每条虚拟回路及运行状态

4）所有虚拟连线的运行状态回路

5）实时监测每条链路运行状态并报告异常

3状态监测后台系统现状分析

目前的状态监测后台系统绝大多数都是针对某一设备的几个参数或者某几个设备的一种参数进行在线的测量，如果每个参量或设备全部都配置后台分析，必然造成全站会有很多状态监测后台，既浪费又不利于信息共享。主要体现如下：

3.1不利于集中监测全站设备状态。

每套在线监测装置都有不同的通信协议和上层软件，这就很难从同一台后台机上了解到全站设备的状态，不利于集中监控。

3.2设备安装调试不方便。

众多的监测设备接入会使得设备接口以及通信信号很多，过多通信线路的铺设会造成安装上的不便，而且设备调试会显得很乱，不利于变电站的管理。

3.3监测信息难以实现共享，造成资源浪费。

很多设备监测的量会有重复，但是每个监测装置都需要单独监测，这样会造成信息的浪费，也给系统的二次部分增加更多的负担。

3.4过多传感器的装设可能会产生新的安全隐患。

监测装置安装的越多，意味着需要安装的传感器就越多，有些传感器是需要传入系统二次回路的，或者是需要在设备本体上开孔安装的，过多的装设传感器可能会给变电站设备的正常运行造成新的安全隐患。

一次设备的状态监测后台有些站已能做到整合部分后台分析的功能，但仍有大量站存在多套后台并存的情况。而二次系统的在线的后台、网络分析及交换机监测的后台等均独立于站内一体化监控系统存在，信息既不和外界交互也不上送调度段，已成为信息孤岛。

4“全链路”状态监测系统构建

4.1系统架构

针对现有状态监测后台系统的缺点，结合现阶段技术发展和管理情况，本文提出建设状态监测统一后台系统，一、二次设备状态监测及网络分析等设备的状态监测信息及数据均通过DL/T860协议上传到一体化监控系统II区综合应用服务器，建立变电站“全链路”状态监测系统，并由III/IV区数据通信网关机上传状态监测主站。系统结构图如下：

图3.1“全链路”状态监测系统方案架构图

4.2功能分析

“全链路”状态监测系统一次监测采用分层分布式结构，由采集传感器、监测IED和一体化监测平台组成。系统工作过程为：各类传感器实时采集各电气设备状态信息，点对点传输至智能终端。220kV单独配置监测主IED接受过程层网络上的监测数据，处理后上送综合应用服务器；油中溶解气体配置单独的IED，直接接入站控层网络上送综合应用服务器。

二次系统状态监测中各保护测控装置通过MMS报文将各设备进回路信息送至综合应用服务器，网络交换机通过SNMP协议将交换机报文信息送至综合应用服务器。故障录波将诊断结果信息送至综合应用服务器，网络分析采集装置将网络报文信息通过MMS报文送至综合应用服务器。

一体化监控系统综合应用服务器负责控制和管理各监测单元并采集、存储在线监测数据，对各电气设备的运行状况进行评价和分析，并对有关数据进行融合，建立运行与检修管理数据库，并通过隔离实现与站控层系统后台通讯，向变电站运行人员提供各电力功能元件状态信息和对可能的故障进行预警。

结束语

可以看出，通过整合过后的一体化监控系统不但是一个全局状态信息的数据中心，也是一个设备状态信息的发布平台，也是故障诊断、运行和检修维护的咨询管理平台，为变电站实施设备状态预警分析的高级应用提供支撑。该套系统的建立和运用，促使传统意义上的在线监测系统从一个孤立的、静止的实验性系统过渡到全局的、网络化的、智能化的结合状态监测、数据分析、服务管理系统。

参考文献：

[1]Q/GDW383，智能变电站技术导则[S]，2009.

[2]徐长宝，庄晨等。智能变电站二次设备状态监测技术研究[J]。电力系统保护与控制，2016年第7期，127-131。

[3]宋璇坤，沈江等。新一代智能变电站概念设计[J]。电力建设，2013年第6期，11-15.