基于組態(tài)王與無線測溫的變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究

李長彧

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院客戶服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110004）

基于組態(tài)王與無線測溫的變電站遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)研究

李長彧

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院客戶服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110004）

為了實(shí)現(xiàn)對變電站室外設(shè)備易發(fā)熱關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，以組態(tài)王軟件為上位機(jī)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合無線測溫及ODBC數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立變電站設(shè)備的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)。在設(shè)備各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝無線溫度傳感器，采用中繼器和數(shù)據(jù)采集終端實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳輸，上位機(jī)組態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程顯示、存儲(chǔ)及聲光預(yù)警。通過現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)變電站設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，對提高變電站的運(yùn)行安全系數(shù)及延長設(shè)備的使用壽命具有現(xiàn)實(shí)意義。

變電站；組態(tài)王；無線測溫；ODBC數(shù)據(jù)庫；安全系數(shù)

變電站是實(shí)現(xiàn)電壓變換和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹匾獔鏊?，為了保證變電站電力系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，需要定期對變電站易發(fā)熱設(shè)備及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測，排查由于接觸不良、短路或者負(fù)荷過大而引起的局部節(jié)點(diǎn)和設(shè)備產(chǎn)生高溫的問題［1－2］。目前針對變電站設(shè)備溫度的檢測主要采用人工手執(zhí)紅外熱像設(shè)備進(jìn)行定期、定點(diǎn)檢測和記錄，紅外熱像測溫雖然效果好，但成本較高，采用人工測量BN無法實(shí)現(xiàn)變電站的實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和自動(dòng)化水平的不斷提高，針對變電站設(shè)備的在線測溫問題，眾多專家學(xué)者開展了大量的研究，但主要研究對象為變電站室內(nèi)開關(guān)柜等設(shè)備的溫度監(jiān)測，由于受戶外環(huán)境、信號傳輸?shù)榷鄠€(gè)因素的影響，缺乏對于戶外變壓系統(tǒng)及電力輸送設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備和節(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測方面的研究［3－5］。因此，針對這一瓶頸問題，開發(fā)了一套基于無線測溫的變電站室外設(shè)備溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對變電站室外設(shè)備及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)溫度的在線實(shí)時(shí)精確監(jiān)測，并對溫度異常點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警。

1 監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于無線測溫的變電站室外設(shè)備溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)以組態(tài)王為上位機(jī)開發(fā)平臺(tái)，構(gòu)建集信號檢測層、數(shù)據(jù)采集層以及上位機(jī)監(jiān)測層的3層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架［6－7］，如圖1所示。信號檢測層包括多個(gè)安裝在室外變電設(shè)備以及輸送系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的溫度檢測模塊，各溫度檢測模塊采用捆扎方法安裝在各節(jié)點(diǎn)處，中間層為無線采集終端，具有2路溫度超限報(bào)警輸出，最大可接收75路溫度檢測模塊發(fā)射的的溫度信號，如果無線采集終端與溫度檢測模塊距離較遠(yuǎn)，可通過中繼器進(jìn)行信號中轉(zhuǎn)，確保信號不失真、不缺失。多個(gè)無線采集終端通過數(shù)據(jù)總線經(jīng)RS485－232模塊后與上位PC相連，每個(gè)無線采集終端設(shè)置獨(dú)立站號，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)與各無線采集終端從站進(jìn)行通信［8－9］。

圖1 變電站無線測溫系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2.1 溫度檢測模塊

溫度檢測模塊采用的是SDF3200平板式溫度傳感器，其結(jié)構(gòu)外形如圖2所示。適用于戶外高壓設(shè)備節(jié)點(diǎn)的溫度檢測，空曠場地的最大傳輸距離可達(dá)400 m，測試精度為±1℃，測量量程為－50～150℃，采用低功率定時(shí)式數(shù)據(jù)傳輸方式，電池使用壽命可達(dá)10～12年，且具有低電量自動(dòng)預(yù)警功能，提示巡查人員及時(shí)更換檢測模塊。

圖2 溫度檢測模塊結(jié)構(gòu)

2.2 溫度信號無線采集終端

無線采集終端是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心單元，它將檢測到的溫度信號進(jìn)行處理并通過數(shù)據(jù)總線上傳給上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)。本溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用的無線采集終端型號為SDJ3000，其接線面板結(jié)構(gòu)布局如圖3所示。

圖3 無線采集終端接線面板

整個(gè)面板共分為外接溫度傳感器、報(bào)警模塊、天線模塊、電源模塊、RS485總線模塊以及預(yù)留模塊等6個(gè)模塊，無線采集終端采用220 V電源供電；模塊可外接溫度傳感器和聲光報(bào)警器；RS485總線接口用于與上位機(jī)監(jiān)測軟件進(jìn)行通信，通信線纜為RS485轉(zhuǎn)232模塊；天線接口外接無線收發(fā)天線裝置，用于提高信號的接收范圍。

多個(gè)無線采集終端與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，上位機(jī)要對各無線采集終端從站進(jìn)行地址識(shí)別，各從站通過RS485總線連接，波特率設(shè)置相同，均為9 600 bps。設(shè)備上電后，上位機(jī)系統(tǒng)輪詢RS485總線，對各從站進(jìn)行讀取，各無線采集終端將采集到的各節(jié)點(diǎn)溫度信號通過總線上傳給上位機(jī)［10－11］，用于數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)以及預(yù)警。其溫度數(shù)據(jù)傳輸流程如圖4所示。

圖4 溫度數(shù)據(jù)傳輸流程

3 上位機(jī)組態(tài)界面開發(fā)

上位機(jī)組態(tài)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)變電站戶外各變電設(shè)備及電力輸送關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程集中監(jiān)測的上位機(jī)平臺(tái)［12］，本文采用組態(tài)王軟件開發(fā)變電站測溫系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)測界面，實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線顯示、曲線數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與調(diào)用、超限溫度預(yù)警等功能，溫度監(jiān)測組態(tài)界面如圖5所示。

圖5 溫度監(jiān)測上位機(jī)組態(tài)界面

為了實(shí)現(xiàn)變電站溫度在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)全局聯(lián)網(wǎng)共享，上位機(jī)溫度監(jiān)測軟件內(nèi)置開發(fā)了Web界面發(fā)布功能，變電站測溫系統(tǒng)的Web功能采用B／S結(jié)構(gòu)，客戶可以隨時(shí)隨地通過Intranet／Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。變電站監(jiān)控室上位機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)連接到內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，并通過Internet面向外部全面共享，集控中心、機(jī)電科室以及局領(lǐng)導(dǎo)辦公室均可通過內(nèi)部網(wǎng)對變電站測溫系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線查詢。

圖6 Web全局發(fā)布結(jié)構(gòu)圖

4 現(xiàn)場安裝實(shí)測

以某變電站室外無線測溫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)為背景，在現(xiàn)場安裝SDF3200平板式溫度傳感器120個(gè)，采用3個(gè)無線采集終端采集各傳感器檢測到的溫度信號，其傳感器現(xiàn)場安裝位置如圖7所示，采用捆綁式將各溫度傳感器固定在各個(gè)易發(fā)熱節(jié)點(diǎn)處，上位機(jī)通過無線傳輸方式獲取各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度信息。

圖7 傳感器現(xiàn)場安裝位置

以圖8為例，從2個(gè)測試節(jié)點(diǎn)24 h的溫度測試曲線可以看出，變電站無線測溫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測變電站各節(jié)點(diǎn)的溫度變化，測試結(jié)果精確、可靠，改變了傳統(tǒng)的變電站溫度測試方法，實(shí)現(xiàn)了變電站溫度監(jiān)測的系統(tǒng)化與集成化。

圖8 溫度監(jiān)測歷史曲線

5 結(jié)束語

本文提出了一種基于組態(tài)王與無線測溫的變電站溫度監(jiān)測的新方法，通過在變電站室外各設(shè)備的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝傳感器實(shí)現(xiàn)溫度信號的實(shí)時(shí)監(jiān)測，采用組態(tài)軟件開發(fā)上位機(jī)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示和預(yù)警。通過現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行表明，變電站溫度監(jiān)測系統(tǒng)性能可靠，大大提高了變電站溫度監(jiān)測的自動(dòng)化程度，保證變電站長期、安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］李小博，黃新波，陳紹英，等.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能變電站設(shè)備溫度綜合監(jiān)測系統(tǒng)［J］.高壓電器，2011，47（8）：18－21，32.

［2］張巧芬，劉彥呈，張勤進(jìn)，等.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的變電站設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.低壓電器，2011，53（19）：39－43.

［3］凌偉平，徐蘊(yùn)鋒.電力電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（3）：41－43.

［4］高久國，吳國強(qiáng)，何 峰，等.基于無源技術(shù)的變電站核心設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)［J］.電氣應(yīng)用，2015，34（20）：67－70.

［5］劉 琦，程 春，吳 健，等.智能變電站溫度監(jiān)測主站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（4）：130－135.

［6］高 強(qiáng)，李 平，楊 斌，等.光伏供電在智能變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（4）：10－14.

［7］陳 靜，鄧強(qiáng)強(qiáng)，馮雁聲.智能化變電站溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.自動(dòng)化應(yīng)用，2013，44（8）：65－66，72.

［8］吳江一，倪偉東，李俊達(dá).變電站設(shè)備無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.中國電業(yè)，2013，3（12）：23－26.

［9］朱 文，袁 成，張 甦.變電站無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.水電能源科學(xué)，2013，31（2）：207－210，79.

［10］郭耀華.基于ZigBee和GPRS網(wǎng)絡(luò)的智能變電站設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2014，41（1）：79－82.

［11］Han D M，Lim J H.Smart home energy management system u?sing IEEE 802.15.4 and ZigBee［J］.Consumer Electronics，IEEE Transactionson，2010，56（3）：1 403－1 410.

［12］韓 月，耿寶宏，高 強(qiáng).智能變電站變電設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)研究［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（1）：17－20.

Study on Remote Monitoring System of Substation Based on Kingview and Wireless Temperature Measurement

LI Changyu
（Customer Service Center of Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110004，China）

In order to realize the real?time and on?line monitoring of temperature of the key node of outdoor equipment in substation，based on Kingview software for host computer system development platform which combined with wireless temperature measurement and ODBC database technology，this paper establishes remote on?line monitoring system.Wireless temperature sensor is installed in the key nodes of the equipment.Remote wireless transmission of temperature data is realized by using repeater and data acquisition termi?nal.Remote display，storage，sound and light warning of temperature data are realized by PC configuration picture.It shows that this system can realize the real－time online monitoring of substation equipment temperature through the field test data.It has important sig?nificance to improve safety factor of substation operation and prolong service life of equipment.

substation；Kingview；wireless temperature measurement；ODBC database；safety factor

TM63；TM76

A

1004－7913（2016）10－0014－04

李長彧（1987），男，學(xué)士，助理工程師，主要從事變電站新建工程全過程管控以及變電站遠(yuǎn)端無線監(jiān)測工作。

2016－06－15）