孙瑞 邓声伦
云南银塔电力建设有限公司，云南 昆明 650000
摘要：随着电网现代化建设的加快，我国电网公司开始向二次在线设备监测技术发展，改变传统的无法实现二次设备在线检测的功能。也有研究通过构建智能站组网方案，设计了一种在线交换机监测系统，该系统是经过分析设备单一状态进行客户系统的检修。本文研究，主要是针对变电站二次新型设备在线监测系统设计和应用进行分析。
关键词：智能变电站；二次设备；在线监测系统设计；应用
1 智能变电站二次设备在线监测内容
进行智能变电站二次设备在线监测主要是针对智能终端、控制稳定装置、测控装置、合并单元、综合应用服务器、故障录波器、辅助设备、网络交换机、保护装置、数据服务器等，利用多种通信协议和通信方式将不同的保护装置进行连接，新型的系统监测可以实现SNMP协议，同时统计网络和裁纸机连接状态、交换机通信网络状态、实时网络流量等情况，其中测量主要是将故障数据、事件信息等进行接入。二次智能变电站系统设备在线监测是由设备在线监测和在监测回路信息构成。
2 二次系统在线监测系统设计和应用
2.1 系统构成
现阶段，智能变电站二次系统采用分层分布式结构，由过程层、间隔层和站控层构成。过程层主要由合并单元和智能终端等设备组成，其中，合并单元用以对来自二次转换器的电流和电压数据进行时间相关组合；智能终端与一次设备采用电缆连接，与保护装置、测控装置等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备的测量、控制等功能。间隔层设备主要包括保护装置和测控装置等二次设备，用于该间隔的保护及测控等功能。站控层主要包括操作员工作站、一体化信息平台、故障信息子站、远动装置和GPS对时系统等，完成全站范围的数据采集、监视控制、操作闭锁以及保护信息管理等功能。在本方案中，通过二次设备增加状态监测信息的采集功能，并在站控层一体化平台中开发二次系统在线监测模块（以下简称在线监测模块），通过对相关特征量进行整合分析来实现二次系统状态监测，并通过调度数据网与调控中心远方工作站进行通信。
2.2 在线监测信息的整合与展示
过程层的合并单元和智能终端等相关设备采用IEC61850标准，通过GOOSE网将状态监测信息上送至间隔层的保护装置或测控装置。间隔层保护装置、测控装置采用IEC61850标准，通过MMS网将自身的状态监测信息和从合并单元、智能终端接收到的状态监测信息一并上送至站控层的在线监测模块。故障录波设备采用IEC61850标准，通过MMS网将状态监测信息上送至在线监测模块。通信状态监测信息可从网络报文分析系统中获取信息和分析结果，采用IEC61850标准，通过MMS网将网络报文分析系统的在线监测相关信息接入在线监测模块，作为通信状态监测的依据。直流绝缘监测装置等辅助系统采用IEC61850标准，通过MMS网将状态监测相关信息上送至在线监测模块。
一体化信息平台在线监测模块将采集到的二次设备在线监测相关特征量进行整合，并将各设备状态信息统一建模，实现以下功能：
（1）实现在线监测数据统一存储和智能展示的功能。建立二次设备状态监测数据库，模型基于IEC61850，在一体化信息平台在线监测模块上通过设备间的关联和配置实现二次设备状态信息的智能展示功能。
（2）虚端子回路可视化展示功能。GOOSE和SV输入输出信号为网络上传递的变量，与传统屏柜的端子存在着对应的关系，为了便于形象地理解和应用GOOSE和SV信号，将这些信号的逻辑连接点称为虚端子。在线监测模块可以通过界面直接查询虚端子回路的状况，如GOOSE通道、SV通道、品质信息的实时状态数据，并将有异常状态的虚端子回路醒目展示，使运行人员能简洁快速地发现异常信息。另外，可通过监测画面直观地观察到物理链路的通信状况，如网络节点状态、网络拥塞、网络流量以及网络负载等信息。
（3）通过设立专家知识库和智能推理机对数据进行诊断分析，对二次设备的可靠性做出判断，对设备的剩余寿命做出预测，从而及早发现潜在的故障，提高供电可靠性。例如，对于光纤通道的监测分析，可通过采集不同采样通道采样值的差值百分比和光功率、光衰耗来分析判别。通过装置采样通道中保护双A/D通道或保护和测量通道相同采样值的差值百分比来分析判断装置采样数据异常发生的概率。光纤正常通信下的光衰耗量基本保持不变，若短时间内发生突变或长期处于过衰耗量则存在通信中断的隐患，故以此为判据，通过装置记录光衰耗波形上送到一体化信息平台在线监测模块进行统计分析，超过光裕度或在短时间内衰耗量发生突变则报警。根据在线监测的特征量及相对应异常装置，建立用于神经网络的装置故障实例库，并依据网络拓扑与设备、网络通信之间的逻辑关系进行分析和推理，定位异常设备，分析造成异常的可能原因，制定相应的维护策略。
3 系统软件功能设计
将全站在线监测系统结构中的作业支撑功能进行软件设计，该部分设计可分成测试管理模块软件和嵌入式测试模块软件。
3.1 测试管理软件
测试管理软件可为工作人员提供良好操作界面，将测试人员转化为程序，方便测试人员进行通信，提供监测过程查阅和打印。自动连接模块采用Visual C++开发工具进行程序编写，使用Xml解析工具对文件进行解析，由此生成SCD文件。
1）脚本语言。脚本语言为系统提供了控制程序化输入与输出的方法，在进行系统监测时，并没有采用通用脚本语言，而是一种自动以脚本语言。由于该语法规则简单、易写，能够满足系统在线监测需求。
2）通信功能。通信模块需要与嵌入式测试仪器之间进行通信，才可了解测试结果。
当开始进行任务测试时，采用传输命令形式进行通信，将脚本代码输入到测试仪器之中，测试仪器会将测试结果传递给管理机系统，待测试全部结束后，仪器会自动生成详细报告，通过报告形式上传结果。为了保证测试结果的准确性，通信规则在上述规则基础上进行，并进行通信规则转换。
测试任务开始之后，通讯模块需要通过上述功能进行报告传输，利用通信接口传递报告结果，为测试人员查看报告提供便利。
3.2 嵌入式测试软件
软件管理包括初始模块和用户模块，其中初始模块用于测试管理的加载，当建立系统模型实时库后，构建基础数据。而用户模块需要执行测试通信任务、管理任务和客户端政治任务，这3个任务之间是不具有联系性的，此时需采用消息机制进行通信。系统最小时间设为1ms，这样可保证任务执行的精准度。
当系统接收到任务时，将相关命令内容解析到消息队列之中，转交给测试管理模块，同时，检查自己消息队列中是否有测试报告，如果有，需将测试内容传递给测试管理模块之中。客户端需要完成测试仪器报文信息的传输与传入功能，相当于一个客户端，当测试开始时，需将被测试设备进行关联操纵，使其输出支持控制服务，输入通过报告来实现。
将在线监测系统软件功能设计划分成测试管理模块软件和嵌入式测试模块软件，其中测试管理模块软件负责为工作人员提供良好操作界面，将测试结果转化为程序，方便测试人员进行通信，提供监测过程查阅和打印。而嵌入式测试模块软件负责对测试管理模块执行结果进行转达，起到实时监测作用。
4 结论
进行智能变电站二次设备监测保护，可以保证电力设备功能的充分利用，减少停电故障发生率，以及事故接线错误、误碰、误整定等情况，从而加强对电站系统的保护，促进电网的有效运行。
参考文献：
［1］孙金莉，李煜磊，冯凝，等．智能变电站二次设备缺陷分析专家系统的研究与应用［J］．电网与清洁能源，2016，32(10):94－98．
［2］蔡骥然，郑永康，周振宇，等．智能变电站二次设备状态监测研究综述［J］．电力系统保护与控制，2016，44(6):148－154．