變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用探究

樊亞龍

中海油東方石化有限責(zé)任公司

1 引言

變電站中涉及大量不同類型的輔助設(shè)備，保障各項(xiàng)輔助設(shè)備的安穩(wěn)運(yùn)行，也是保障變電站各項(xiàng)日常工作以及實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)長時(shí)間安全穩(wěn)定運(yùn)行的根本前提。因此有必要加強(qiáng)對變電站輔助設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而將集成技術(shù)靈活運(yùn)用其中，可以有效解決變電站輔助設(shè)備之間難以兼容的問題，對各設(shè)備通信接口進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，從而更好地發(fā)揮變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)有效用。

2 變電站輔助設(shè)備類型及監(jiān)控集成思路

變電站中因輔助設(shè)備眾多，且類型多種多樣，使得系統(tǒng)集成中的數(shù)據(jù)資源也呈現(xiàn)出明顯的多樣化特征。但也正因?yàn)楦黝悢?shù)據(jù)資源之間存在明顯差異性，故而如何實(shí)現(xiàn)不同數(shù)字資源的集成統(tǒng)一，也成為變電站輔助設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控的關(guān)鍵所在。在當(dāng)前的變電站當(dāng)中，其需要在線監(jiān)控的輔助設(shè)備主要可以分為普通設(shè)備、公用設(shè)備、電能質(zhì)量與環(huán)境安防等幾類。如普通設(shè)備包括消弧線圈與容性設(shè)備等，公用設(shè)備則主要包括蓄電池、直流和交流系統(tǒng)等。

為了能夠?qū)⒉煌愋偷妮o助設(shè)備數(shù)據(jù)資源進(jìn)行集中整合，通過參考其他相關(guān)研究資料，本文選擇利用OGSA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即依托分層與分級存儲應(yīng)用的方式，實(shí)現(xiàn)各類型變電站輔助設(shè)備的數(shù)字資源分類與匯總，工作人員可根據(jù)自身實(shí)際需要靈活運(yùn)用系統(tǒng)中的各項(xiàng)應(yīng)用功能。實(shí)現(xiàn)對變電站輔助設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控，及時(shí)掌握各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及存在問題，進(jìn)而有針對性地對其進(jìn)行有效解決。

3 變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)中，通過運(yùn)用分層與分級存儲應(yīng)用的方式，借助Web Service 將原本對應(yīng)各個(gè)輔助設(shè)備的接口以及不同的數(shù)據(jù)交換格式進(jìn)行集中統(tǒng)一，由此構(gòu)成一個(gè)完整的、可以覆蓋整個(gè)變電站所有輔助設(shè)備的在線監(jiān)控集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用此種分布式結(jié)構(gòu)，能夠持續(xù)完成輔助設(shè)備各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的采集、分析、處理等服務(wù)，防止出現(xiàn)輔助設(shè)備監(jiān)控中斷或是不穩(wěn)定等情況。而即便存在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障或是運(yùn)行異常等問題，各智能終端可以相互協(xié)調(diào)，有選擇性地由某一智能終端，自動(dòng)充當(dāng)系統(tǒng)主站，負(fù)責(zé)對各站發(fā)送的警報(bào)信息進(jìn)行準(zhǔn)確接收。

3.2 智能終端設(shè)計(jì)

作為變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的重要組成部分，智能終端設(shè)計(jì)直接影響著系統(tǒng)整體應(yīng)用成效的發(fā)揮。而為了防止不同系統(tǒng)智能終端在實(shí)際運(yùn)行過程中，出現(xiàn)彼此相互干擾的情況，本文在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選擇使用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，分層設(shè)計(jì)各功能模塊，由專門的內(nèi)部接口負(fù)責(zé)完成各層之間的數(shù)據(jù)交互。該系統(tǒng)智能終端主要由設(shè)備ADP與對外接口服務(wù)共同組合而成。通過該智能終端可以有效完成變電站輔助設(shè)備運(yùn)行情況的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、分析處理以及存儲等操作。即便在不聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下，智能終端將專門生成與歷史數(shù)據(jù)相對應(yīng)的備份文件，并將其存儲在本地當(dāng)中，由此大大提高數(shù)據(jù)傳輸速率及穩(wěn)定性。

3.3 數(shù)據(jù)采集存儲

考慮到變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)需要采集的信息數(shù)據(jù)量巨大，信息數(shù)據(jù)源眾多且類型多樣，因此本文在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)中，選擇使用多線程任務(wù)調(diào)度框架，將若干二次設(shè)備動(dòng)態(tài)接入至系統(tǒng)當(dāng)中，從而有效拓寬變電站輔助設(shè)備信息數(shù)據(jù)采集渠道，系統(tǒng)將會根據(jù)具體數(shù)據(jù)采集任務(wù)需求，對數(shù)據(jù)采集順序、處理流程等有針對性地進(jìn)行配置。而為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的完整性及其傳輸安全性，設(shè)計(jì)由該系統(tǒng)智能終端負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)冗余存儲工作。根據(jù)數(shù)據(jù)具體類型對其進(jìn)行分類采集、壓縮與同步處理，如系統(tǒng)將會自動(dòng)將輔助設(shè)備信息分為警報(bào)信息、狀態(tài)信息等不同類型，并以此為基礎(chǔ)有針對性地制定相應(yīng)的采集策略，隨后對采集得到的各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總與存儲。

3.4 監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

在變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)中，監(jiān)控服務(wù)將依照具體指令對各輔助設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)控，并通過將采集得到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行逐一比較分析，由此生成各設(shè)備警報(bào)信息。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)模塊主要由四個(gè)單元共同構(gòu)成，分別為指令發(fā)送與接收控制單元、用于監(jiān)視端口和翻譯協(xié)議的單元。在控制指令發(fā)送與接收的單元中，其重點(diǎn)負(fù)責(zé)完成控制發(fā)送指令排序和對翻譯協(xié)議后的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確接收，工作人員通過運(yùn)用這兩個(gè)系統(tǒng)單元，可以隨時(shí)創(chuàng)建查詢與控制指令隊(duì)列，并根據(jù)具體隊(duì)列順序向協(xié)議翻譯單元，傳輸指令查詢或控制指令。同時(shí)利用接收控制單元，相關(guān)工作人員不僅能夠?qū)π畔?bào)源地址及最終解析結(jié)果進(jìn)行有效明確，確定歸屬于設(shè)備即時(shí)狀態(tài)值范疇的具體信息包類型等，當(dāng)判斷信息包類型確實(shí)為設(shè)備即時(shí)狀態(tài)值或是警報(bào)信息后，需要對解析結(jié)果進(jìn)行重新組織，同時(shí)緩存處理在數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)中被寫入的各項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

具體來說，該單元首先需要圍繞相應(yīng)查詢指令，而后將其快速反饋至查詢目標(biāo)地址當(dāng)中，對接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析。在將最終的解析結(jié)果傳輸至接收控制單元后，由該單元對數(shù)據(jù)發(fā)動(dòng)包的時(shí)效性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，一旦判斷數(shù)據(jù)發(fā)送包存在超時(shí)情況，系統(tǒng)將立即自動(dòng)生成異常報(bào)告并直接將其反饋給接收控制單元。最后，在該變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的監(jiān)控單元，主要負(fù)責(zé)接收端口，篩選其接收的各個(gè)數(shù)據(jù)包，將其中指定目的端口的數(shù)據(jù)包，發(fā)送至翻譯單元即可。

3.5 系統(tǒng)集成接入

在變電站當(dāng)中，因電能質(zhì)量數(shù)據(jù)格式存在一定的特殊性，基于此本文系統(tǒng)集成接入的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)接入設(shè)計(jì)中，選擇采用獨(dú)立性較強(qiáng)的C∕S 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該類數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。采集程序負(fù)責(zé)對一次調(diào)用數(shù)據(jù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，而采集得到的數(shù)據(jù)將統(tǒng)一按照隊(duì)列形式被存儲在本地中，等待后續(xù)解析入庫。數(shù)據(jù)在實(shí)際解析入庫過程中，將結(jié)合入庫數(shù)據(jù)實(shí)際情況，由各表超標(biāo)觸發(fā)器完成各個(gè)超標(biāo)數(shù)據(jù)的自動(dòng)過濾，并存儲至數(shù)據(jù)超標(biāo)表。立足數(shù)據(jù)庫任務(wù)具體形式，系統(tǒng)將定期調(diào)用統(tǒng)計(jì)分析功能，并將最終得到的統(tǒng)計(jì)結(jié)果直接存儲至數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表當(dāng)中。數(shù)據(jù)庫在對其進(jìn)行定期調(diào)用下，可以統(tǒng)計(jì)分析出各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的均值、最值等，從而全面了解變電站輔助設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。

4 變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用系統(tǒng)概況

本文以某變電站當(dāng)前正在投入使用的輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)中最為主要的兩大組成部分，分別為輔助監(jiān)控系統(tǒng)與智能終端，各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)均可以在平臺間實(shí)現(xiàn)高效共享傳輸。且各平臺均具有較高的獨(dú)立性，在消息總線的作用下，即便平臺不同，數(shù)據(jù)信息也能夠?qū)崿F(xiàn)同步共享。平臺被依次分成表示層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)層，各自負(fù)責(zé)顯示監(jiān)控畫面、分析處理采集得到的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯以及將采集獲得數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。該變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的客戶端采用兼容性高、應(yīng)用范圍較廣的Windows操作環(huán)境和最新版本的IE瀏覽器。在畫面層中則使用UI MVC模型搭配其他相配套的專業(yè)插件，數(shù)據(jù)庫層中則直接使用MySQL數(shù)據(jù)庫，并采用ibatis+jdbc o-r映射框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫層與服務(wù)層間的數(shù)據(jù)交互。

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用功能

該系統(tǒng)在分模塊設(shè)計(jì)和集成設(shè)計(jì)理念下，劃分出眾多不同的應(yīng)用服務(wù)模塊，而所有應(yīng)用服務(wù)模塊被統(tǒng)一集成在同一個(gè)輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中。如系統(tǒng)提供的任務(wù)及其執(zhí)行管理功能，主要負(fù)責(zé)提供任務(wù)定制功能，根據(jù)實(shí)際需要科學(xué)編排任務(wù)并準(zhǔn)確進(jìn)行任務(wù)發(fā)送與任務(wù)結(jié)果的獲取與存儲。自動(dòng)執(zhí)行具體任務(wù)指令，并對整個(gè)任務(wù)執(zhí)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，立足實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行補(bǔ)采、重采控制。系統(tǒng)中的日志與權(quán)限等管理功能，支持相關(guān)工作人員結(jié)合自身需要隨時(shí)對工作日志、管理權(quán)限等進(jìn)行新增、刪改、同步導(dǎo)入操作。系統(tǒng)中智能終端設(shè)備則專門負(fù)責(zé)完成各輔助設(shè)備間的高效通信傳輸，及時(shí)將設(shè)備通信格式報(bào)文轉(zhuǎn)換成服務(wù)間接口格式。如智能終端在完成裝置報(bào)文的準(zhǔn)確接收后，將會立即對接收的裝置報(bào)文進(jìn)行解析、過濾等一系列處理，再將處理后的報(bào)文傳輸至對應(yīng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，此時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可根據(jù)實(shí)際情況對上報(bào)服務(wù)進(jìn)行靈活調(diào)取使用。

系統(tǒng)在實(shí)際存儲數(shù)據(jù)時(shí)，主要根據(jù)實(shí)時(shí)表和歷史表等進(jìn)行存儲，各站點(diǎn)在依次完成對應(yīng)采集數(shù)據(jù)的存儲之后，會將輔助設(shè)備的狀態(tài)和警報(bào)信息數(shù)據(jù)，在監(jiān)控集成系統(tǒng)中進(jìn)行及時(shí)匯總整理，隨后再直接同步至信息數(shù)據(jù)分析處理等其他子系統(tǒng)中。工作人員可以根據(jù)自身需要隨時(shí)查看、調(diào)用系統(tǒng)采集得到的各類變電站輔助設(shè)備信息數(shù)據(jù)，而由于各變電站智能終端，與輔助監(jiān)控系統(tǒng)各自保持良好的獨(dú)立性，故而即便其中一端出現(xiàn)故障或運(yùn)行異常問題，其他節(jié)點(diǎn)也能夠正常使用。

而該系統(tǒng)中的狀態(tài)管理與警報(bào)管理，則通過依托變電站各智能終端與在線監(jiān)測系統(tǒng)，對各項(xiàng)輔助設(shè)備信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總和分析整理，由此生成相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)信息。工作人員可根據(jù)需要隨時(shí)對其進(jìn)行查閱和調(diào)用，與此同時(shí)系統(tǒng)也將通過根據(jù)獲得的設(shè)備狀態(tài)信息與正常設(shè)備運(yùn)行信息的對比結(jié)果，決定是否生成設(shè)備的警報(bào)信息。另外，由于系統(tǒng)中各服務(wù)間保持良好的獨(dú)立性，在分層部署下可以各自依照自身實(shí)際需要完成子系統(tǒng)的更新與運(yùn)維，避免對其他功能正常應(yīng)用造成不必要的干擾影響。在注冊服務(wù)中，則主要運(yùn)用服務(wù)管理功能，即直接調(diào)用相應(yīng)流程完成服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)配置，由此形成多樣化的系統(tǒng)應(yīng)用。

4.3 系統(tǒng)應(yīng)用成效

結(jié)合該變電站運(yùn)用輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況，可知系統(tǒng)當(dāng)中的智能終端、在線監(jiān)測系統(tǒng)等之間能夠?qū)崿F(xiàn)默契配合，在引入集成化技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范接口與數(shù)據(jù)格式下，應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層等之間的數(shù)據(jù)交互傳輸變得更加高效、便捷，徹底解決以往不同層、不同系統(tǒng)之間難以相互兼容，數(shù)據(jù)傳輸效率低下的問題。

而在發(fā)揮主站功能的同時(shí)，該智能終端還可以同步完成正常的變電站輔助設(shè)備監(jiān)控工作。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集各項(xiàng)關(guān)于輔助設(shè)備的信息數(shù)據(jù)，并借助專業(yè)的軟件與數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)功能模塊，對采集得到的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總和精準(zhǔn)分析處理，由此幫助工作人員全面了解變電站輔助設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患與故障問題，以便可以第一時(shí)間對其進(jìn)行有效處理。即監(jiān)控系統(tǒng)平臺可根據(jù)工作人員的實(shí)際需求，直接調(diào)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的相應(yīng)控件，實(shí)現(xiàn)對所有可查詢的變電站與用戶認(rèn)證信息的交互傳輸，進(jìn)而使得工作人員能夠結(jié)合工作需要對所在變電站視頻監(jiān)控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)查看。當(dāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的控件自動(dòng)更新升級時(shí)，整個(gè)平臺視頻監(jiān)控功能也將隨之更新升級，無須其他工作人員額外對平臺進(jìn)行調(diào)整操作。

5 結(jié)束語

通過本文的分析研究可知，變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成技術(shù)，能夠?qū)⒃鞠到y(tǒng)分散的功能模塊進(jìn)行集中整合，運(yùn)用集成運(yùn)行的方式，快速、精準(zhǔn)地完成變電站輔助設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的采集存儲、分析處理，進(jìn)而幫助工作人員準(zhǔn)確掌握輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題并對其進(jìn)行有效處理。因此在實(shí)際進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要充分結(jié)合變電站實(shí)際情況與具體設(shè)計(jì)需求，在嚴(yán)格參照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定下，合理選擇系統(tǒng)架構(gòu)，并靈活運(yùn)用各種專業(yè)配置工具，不斷優(yōu)化變電站輔助設(shè)備監(jiān)控集成系統(tǒng)，使系統(tǒng)應(yīng)有效用得以在變電站中得到最大限度地發(fā)揮。