彭琦，任圆，蔡清亮
国网山东省电力公司检修公司，山东济南，250118
摘要：随着科学技术的不断创新，为了满足测量的需要，需要配备各种类型和型号的测控设备，如光学测量、雷电测量、遥测等。实现全民覆盖的测量和控制网络中，大量的测控设备分布在山区、岛屿，气候环境，设备的使用寿命的转换，例如，影响设备的使用过程中必然会突然故障的问题，和测量和控制技术水平的设备支持人员也有一定的差异，有时可以形成安全人员现场不能解决的突然失败，可以解决人员的突然失败并不是现场的情况，显然，临时派遣熟悉设备维修人员到现场的性能维护、故障诊断可以使活动过程延迟，甚至改变过程的活动计划，对整个行动带来不可估量的损失。建立完善的测控设备远程诊断系统，将大大提高设备的快速保障能力，为设备的顺利运行提供安全保障。
关键词：新型故障诊断测控一体化装置在变电站中的应用
引言
测控技术涉及机械、检测、电子信息等多学科知识。建筑大学各专业围绕建筑主题开设，培养方案具有建筑特色。测控专业除了学习和其他测控专业相同的知识以外，也学习和建筑机电设备测控技术、建筑环境检测相关内容。所学知识内容多，范围广。
1研究背景及意义
随着智能电网和分布式电源的迅速发展，变电站对DG接入后的安全可靠运行和电能质量的要求越来越高，传统变电站已不能满足智能电网的发展需求。目前，国内已有不同容量和电压等级的智能变电站投入运行，同时常规变电站在智能化改造升级中处于新老系统设备并轨运行阶段。因此为满足改造过程中新老设备交替期间的平滑过渡和安全可靠运行，实行分阶段的智能化改造工作对于变电站在维护管理和投入产出的经济效益方面都具有非常明显的优势。同时，智能变电站二次系统具有测量数字化、信息交互化、控制网络化、状态可视化等特点，站内二次系统自动化程度较高，信息采集量较大且重复较多，不利于数据共享和运检维护作业的开展，不符合变电站大运行、大检修体系下的电网信息的融合发展趋势要求。因此，有必要研究开发一套新型的故障诊断测控一体化装置，基于模块化多功能平台实现测量、保护、状态监测、故障处理、数据存储和通信等功能，既可以为常规变电站的全数字化智能改造提供局部过渡性解决方案，同时也可以采用光纤作为智能变电站数字测量主通道，满足了常规变电站和智能变电站的通用性要求，在提高设备利用率、运行效率、减少设备重复投资和运维成本方面意义重大。
2系统模型设计
2.1系统组成
测控装备远程故障诊断系统硬件由测控装备检测终端、中心站诊断系统和用于信息交互的网络线缆三个部分组成。装备检测终端硬件主要包括计算机、数据采集适配器、PXI测试单元及针对终端设备的测试仪表。中心站诊断系统硬件包括计算机、音频和视频录入设备、投影仪、大屏幕、网络设备以及其它一些辅助设备。测控装备检测终端和中心站端诊断系统通过已有IP进行连接。
2.2系统工作原理
测控装备远程故障诊断系统以现有的IP网络为基础,通过虚拟仪器技术实现装备检测终端的本地和远程检测。当装备出现故障,处在装备站点的保障人员无法解决时,可以先运行本地装备故障检测诊断软件,还是无法得出故障排除方案的情况下,登陆故障诊断中心的故障诊断软件,当此软件还是无法给出故障排除方案的时候,利用处在诊断中心的专家交互系统与技术专家进行交流。系统根据命令自动调用相关测试模块,专家通过视频内容分析得出故障解决方案,反馈给站点人员。
3关键技术分析
3.1多专业应用集成融合技术研究
集成化目前已经逐渐成为控制和自动化领域的发展方向之一。采用多专业应用技术集成融合，可以将对一次设备的控制保护和监测诊断集合起来，实现软硬件集成；同时实现信息数据共享，有效减少组屏时的连接线路。针对故障诊断和测控一体化装置系统的多功能集成应用，由于故障录波、电能监测、故障分析诊断、安全稳定测控、设备状态监测及选线定位等分属不同专业，各功能单元通常有独立的数据采集分析管理系统，信息共享化不足，为实现多功能的整合，必须打通各专业数据的共享渠道，在各功能模块紧密融合的基础上，从整个系统层面出发全面考虑各专业融合后的运维管理新模式，实现模块功能独立、配置灵活、界限清晰，方便维护管理。
3.2数据压缩算法
系统由于需要传输的信息较多,有系统、用户、装备的配置信息、测试数据、音视频信息等,且有些数据需是连续的(虚拟仪器波形界面),需要有足够多的采样点,包含的信息量大,如果直接传输,对现有网络来说是不可能实现的,因此必须对数据进行压缩处理,提高数据传输效能。在确保原始波形不失真的情况下,本系统采用数据抽取方法。通过采取合适的压缩方法、设置适当的压缩率来较少数据量。可采用的数据压缩方法有最大最小值法、均值法等。
3.3网络安全技术
网络是把双刃剑。以网络为依托的远程故障诊断系统在为装备故障诊断提供便利的同时,也存在安全隐患的问题。怎样发挥装备远程故障诊断的技术优势,确保信息安全保密是关键。如今,人们已经把网络安全问题作为数据通讯领域一个重要的研究方向,为保证网络通讯安全开发出了诸多网络安全技术,如数据加密技术、虚拟专用网络技术、防火墙技术及身份确认技术等等。远程故障诊断可以依据不同的网络安全需求采取相应的网络安全措施。
3.4基于多数据源的多应用功能算法优化
多功能集成应用要求装置对暂态和稳态等多数据源进行分析计算，实现对多目标任务功能的故障诊断。在设计软件系统时，建立实现多目标任务功能的故障诊断特征库。对变电站现有的软硬件架构及配置资源进行重新设计，该文采用软硬件相结合的集成化技术方法，把一次设备的保护、控制和监测诊断进行融合集成，不仅实现了软硬件集成和信息数据共享处理，同时能有效简化组屏线路。基于该方法，通过设计多CPU硬件架构，将数据合理分配到各功能单元独立运行处理，同时利用内部高速总线和并行算法，能够满足多应用功能的计算需求。
3.5远程故障诊断技术
远程故障诊断技术是将网络信息技术、现代通信技术应用于设备故障诊断。通常,中心端诊断系统和用户端诊断系统通过IP网络进行连接。故障发生时,用户端诊断系统接收中心端诊断系统发来的测试指令,用户端诊断系统通过现场数据采集模块进行现场信息的采集、处理及存储和显示,然后通过DataSocket的写操作把现场采集到的数据(数据、波形、频谱等)发送给网络数据库服务器。用户端技术人员与中心站专家可以通过音视频系统进行交流。中心站专家通过DataSocket读操作在用户端虚拟仪器界面再现现场采集的数据,最后通过LabView的信号分析模块将信号进行分析、处理,并结合故障树及故障字典提取出故障特征,将故障诊断结论通过LabViewWebServer发送到客户端、指导现场进行排故与维修。
结语
装置各项功能运行正常，保证了电能质量、电压稳定性、故障选线及诊断、系统安全稳定性和可靠性等协调工作的顺序进行，满足整个分布式电源区域电力流、信息流、业务流一体化的需求；实现了变电站多功能集成应用和故障信息综合分析决策，有效缩短了故障处理时间，节省了运维成本。运行数据显示出了多功能一体化应用平台在常规变电站局部智能化改造以及智能变电站运行维护中的应用价值，也为智能电网的深入发展提供实践依据和技术支撑。
参考文献
[1]黄少雄.常规变电站智能化改造工程实施方案研究[D].上海：上海交通大学，2020.
[2]龚世敏，李虎.多功能测控装置实现关键技术研究[J].电工电气，2019，6（2）：41-46.