无人值守变电站电气设备计算机监控系统的设计

摘 要

无人值班变电站是变电站一种先进的运行管理模式。它是指借助微机远动自动化系统，值班人员在远方获取变电站的实际运行状况的相关信息，并对变电站的设备运行进行控制和管理。本文简要探讨了变电站监控系统的功能，同时从硬件、软件两方面分析具体设计内容，从而提高变电站的监控水平保障变电站安全运行。

【关键词】无人值守 变电站 电气设备 计算机监控系统

变电站作为组成电网的基本单元之一，起着汇集电能、升降电压和分配电力的作用，在电网中有着枢纽和核心的地位，其运行的安全与否，直接关系到电网的安全和稳定。作好变电站的安全运行管理是提高供电可靠性和电网安全运行的保障，对此，笔者针对无人看守的变电站，设计了与之相对应的监控系统，具体见下文。

1 变电站监控系统的功能

针对无人值班看守的变电站而言，其监控系统有些方面值得我们研究，例如：自动控制以及通信和人工智能等众多技术。

无人值班看守的变电站利用在线监测系统对电气设备实际运行情况进行监测，并及时将检测到的数据传输给中心监控系统，中心监控及时准确的掌握变电站信息，进而合理的调度电力能源；当变电站内设备有异常情况出现时，自动诊断和检测系统的报警装置开启，且端口会自动闭锁，使事故得到控制；此时，事故模块也会启动，对发生事故的位置进行检测和处理，避免系统受到故障影响。变电站监控系统具有以下功能：实时采集、在线控制、事故/告警、事故记录。

2 对硬件系统进行设计

变电站监控系统的硬件系统分为上位机硬件、下位机硬件以及通讯层硬件。其中下位机硬件为采集数据的部分，它主要负责把现场所有状态量、模拟量、电能量、视频和音频信号等采集、处理并通过通讯层传送给上位机。

变电站内设备的通信方式有CAN总线、RS458和RS232方式有线网络通信方式等。但在电力系统发展中，变电站设备越来越多，信号也变得越来越复杂，如果还应用有线网络进行通信，就会发生高成本、大工作量、布线和维护难等众多问题。笔者利用ZigBee无线自组网对监控变电站的系统进行了设计。

ZigBee为无线连接的一种，能够在915MHz、868MHz、2.4GHz这三个频段之上工作，传输速率分别为每秒40个字节、20个字节、250个字节，它具有10米到75米的传输距离，可以持续增加。这种无线通信技术，成本非常的低、功能消耗不高，网络容量非常的大、安全性和可靠性都非常的高，我们可以应用ZigBee来设计防盗系统。

2.1 对采集信息的模块进行设计

此模块主要负责对入侵的信息进行采集，因为激光光束有着非常小的发散角且集中，使光线有非常强的穿透能力，不会被外界因素所干扰，所以，如果在变电站外墙安装一个激光器与接受激光的终端，构成环状的激光围栏，这样就会识别出入侵者。通常围栏上的单元与单元之间应该保持10米到100米的距离，沿着竖杆的方向将四对激光器与接受激光的仪器进行平行安装，他们之间应该保持20厘米的距离。

2.2 对ZigBee通信模块进行设计

此模块的设计应该与IEEE802.15.4标准相符合，工作频率应该为2.4G赫兹。ZigBee通信模块是由51个单片机来控制的，XBee/XBee-PRO模块在这个部分会和单片机间构成电路图，其中单片机的引脚由RXD和TXD来代替。

ZigBee网络中有两种物理设备，分别为完全功能设备、简单功能设备。完全功能设备既是ZigBee网络的设备终端，也是其路由和协调者，而简单功能设备只能够作为设备的终端。其中ZigBee能够组成簇状、星型以及网状等网络拓扑结构。

其中树型与星型都为“从一个点到一个点”或者是“从一个点到多个点”的单跳无线技术，建网非常容易，此网络又叫做“多跳”网络，这种系统架构能够达到自身组织多跳路由的目的，更好地推动系统灵敏性以及牢固性水平的提升。

3 对软件进行设计

变电站监控系统的软件部分，采用面向对象的思想和技术构造了系统，模块性更好，便于扩充和维护。采用SQL Server作为后台数据库系统， 软件主要有参数设定部分、查询打印部分、采集数据部分、处理数据部分、通讯模块部分、报表生成部分和实时显示部分等。当现场数据被传输到监控中心时，软件部分就会对这些数据进行处理，分析其实际含义，并做出与这些信号相对应的动作，进而有效的监控变电站设备。

例如，采用SQL Server作为后台数据库系统，在Visual C++中对数据库进行相应的操作，将AOD类引入到其中，并在其中增加开关数据库的有效函数，进而达到对数据库进行访问、调整、完善等操作的目的。这类信息管理软件的主菜单中包含了相应的管理、设置、查询以及帮助等四项菜单，而其中每一项主菜单中还会有相应的子菜单。不仅能够在一定程度上实现对用户信息进行删减、调整的目的，还能对其权限进行设置，对其系统警报等进行记录等。

4 结语

本论文通过ZigBee网络对无人值班看守的变电站监控系统进行了设计，实用性和灵活性较强。 把无线通信技术和无人值班看守的变电站结合使用，达到了电气设备安全运行，设备的使用时间加长，提高了变电站安全运行。

参考文献

[1]张聪颖，吴婉彬，谢秋疆等.三维变电站无人值班智能警卫系统[J].计算机光盘软件与应用，2014（24）：20-21，23.

[2]魏勇，杨东海，刘星等.适于大运行模式的变电站辅助控制系统集成设计[J].电气技术，2015（1）：60-63.

[3]穆嘉松，刘开华，史伟光等.ZigBee网络中基于节点移动性的路由选择策略[J].天津大学学报，2012，45（4）：301-308.

[4]任智，李鹏翔，姚玉坤等.基于分段的ZigBee网络按需可扩展地址分配算法[J].通信学报，2012，33（5）：131-137.

作者简介

刘红梅（1966-），女，重庆市人。大学本科学历。现为新疆北屯电力工业有限公司生产技术部电气工程师。研究方向为电气工程类。

作者单位

新疆北屯电力工业有限公司生产技术部 新疆维吾尔自治区北屯市 836099