國(guó)網(wǎng)徐州供電公司 李正超 張 歆 張 東 南京土星視界科技有限公司 李孝展

保障電力設(shè)施的正常運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)乃至社會(huì)發(fā)展都尤為重要。智能電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用、電力設(shè)施的使用量與日俱增，而運(yùn)維人員數(shù)量有限?；陔娏o(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)的研發(fā)可提高電力風(fēng)險(xiǎn)的分析能力，使電力設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行減少故障。電力系統(tǒng)的運(yùn)維工作主要包括對(duì)電力設(shè)施的檢查、維護(hù)和檢修工作，主要包括維修和巡檢。而電力巡檢工作主要由運(yùn)維人員操作完成，工作效率低、故障發(fā)現(xiàn)概率低，且運(yùn)維人員受到天氣因素的影響，工作難度高還具有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)可隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)電力設(shè)施的參數(shù)信息、運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)警系統(tǒng)可提前進(jìn)行電力設(shè)施預(yù)警提示。運(yùn)維人員可及時(shí)查看問(wèn)題并通過(guò)分析解決相關(guān)問(wèn)題，極大程度減少了電力系統(tǒng)的停電時(shí)間，加快了維修人員的維修速度，為設(shè)備檢修等工作提供了便利。

1 平臺(tái)簡(jiǎn)介

1.1 電力無(wú)線專網(wǎng)

加快建設(shè)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)成為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。公網(wǎng)通信可在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，但其故障率高、穩(wěn)定性弱、風(fēng)險(xiǎn)較高、費(fèi)用高昂，運(yùn)營(yíng)成本較高。電力無(wú)線專網(wǎng)維護(hù)成本低，對(duì)運(yùn)維人員要求低，維護(hù)較為簡(jiǎn)單，是一種電力通信的重要方式，可接入視頻、采集數(shù)據(jù)、對(duì)話語(yǔ)音等功能，滿足電力通信需求。電力無(wú)線專網(wǎng)是通過(guò)無(wú)線電、軟件研究等技術(shù)研究而成，目前在智能電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，如變電站監(jiān)控系統(tǒng)、配電所綜合監(jiān)測(cè)、智能配電終端、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)等。

1.2 設(shè)計(jì)思路

基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)的研發(fā)，主要采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)，采用了C++、QT 等編程軟件，SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)等。該平臺(tái)可在智能變電站、配網(wǎng)主站等地方使用。該平臺(tái)是以電力公司所管轄的各種電壓等級(jí)變電站中的電力設(shè)施為管理對(duì)象，采集這些對(duì)象送出的所有信息并加以分析處理，為用戶提供告警、操作、分析、統(tǒng)計(jì)、查詢等各種功能的一個(gè)綜合型系統(tǒng)。

基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)可分為三層：電力設(shè)施設(shè)備層、電力無(wú)線專網(wǎng)通信層和平臺(tái)管理層。電力設(shè)施設(shè)備層主要包括電力保護(hù)設(shè)備、多功能電表、智能開(kāi)關(guān)等。電力無(wú)線專網(wǎng)通信層主要包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、4G 通信模塊等，用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互。平臺(tái)管理層包括計(jì)算機(jī)、顯示器、電源、打印機(jī)等設(shè)備，主要用于系統(tǒng)平臺(tái)的人機(jī)交互、電力設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)顯示等。

1.3 主要特點(diǎn)介紹

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)，采用各個(gè)模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)的原則和框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使該平臺(tái)使用靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，并具有很好的開(kāi)放性。動(dòng)態(tài)設(shè)備信息管理平臺(tái)的建立與二次統(tǒng)計(jì)功能的開(kāi)發(fā)，大幅度提高系統(tǒng)的通用性和使用便利性，極大地滿足了用戶各種非標(biāo)的生產(chǎn)管理需求。大容量存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用使數(shù)據(jù)安全得到加強(qiáng)，系統(tǒng)維護(hù)更加方便。歷史數(shù)據(jù)根據(jù)電力設(shè)施的不同類型分類維護(hù)。針對(duì)不同電力設(shè)施的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用不同的存儲(chǔ)方法，對(duì)于電力系統(tǒng)內(nèi)正常波動(dòng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)或運(yùn)行狀態(tài)分別標(biāo)記，兼容性強(qiáng)，可適合國(guó)內(nèi)外各種電力設(shè)施。

本文研發(fā)的平臺(tái)采用工業(yè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，采用國(guó)產(chǎn)linux 操作系統(tǒng)。平臺(tái)軟件可在計(jì)算機(jī)上續(xù)24小時(shí)運(yùn)行。平臺(tái)采用主備機(jī)模式，配置至少兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)為主機(jī)、一臺(tái)為備機(jī)。主備機(jī)方式的應(yīng)用可減少電腦故障等問(wèn)題引起的平臺(tái)運(yùn)行不起來(lái)的情況，保障基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)互為備機(jī)，保證平臺(tái)的每天24小時(shí)、一年365天的不間斷運(yùn)行。

本文所述的平臺(tái)采用基于電力無(wú)線專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)形式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，支持不同廠家電力設(shè)施的接入，還可支持各種電力規(guī)約。該平臺(tái)軟件采用SCADA 系統(tǒng)方式，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，不同模塊間通過(guò)軟件接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，減少了模塊間互相干擾。每個(gè)模塊可根據(jù)需求進(jìn)行程序更新、升級(jí)和維護(hù)，更加便捷，減少了軟件程序升級(jí)導(dǎo)致的系統(tǒng)bug 等。該平臺(tái)采用開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)組成架構(gòu)，可根據(jù)用戶需求添加新類型的電力設(shè)施，還可靈活接入智能設(shè)備，增加新的功能模塊，不需重新開(kāi)發(fā)、只增加程序模塊即可。

本文所研發(fā)的平臺(tái)還具有故障預(yù)警功能，在有電力設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)不正常時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)發(fā)出告警信息并推送到系統(tǒng)主界面上，提醒運(yùn)維人員及時(shí)處理問(wèn)題。還可將告警信息通過(guò)手機(jī)APP 推送，隨時(shí)隨地24小時(shí)可以遠(yuǎn)程查看并處理問(wèn)題。基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)，還根據(jù)不同的用戶配置對(duì)應(yīng)的權(quán)限，減少誤操作的出現(xiàn)。電力設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)及平臺(tái)系統(tǒng)的日志都存儲(chǔ)在平臺(tái)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件中，可根據(jù)需求生成不同的報(bào)表。

2 平臺(tái)搭建

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)介紹

本電力設(shè)施監(jiān)控和預(yù)警平臺(tái)采用SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交互能力強(qiáng)，可為用戶提供便利，還可提高工作效率和工作質(zhì)量?；陔娏o(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)，將歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)使用，方便該平臺(tái)跟其他的系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行交互，形成數(shù)據(jù)共享，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。為了可以實(shí)時(shí)查看電力設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，采用了內(nèi)存數(shù)據(jù)共享技術(shù)、基于TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。

本文研發(fā)的電力設(shè)施監(jiān)控和預(yù)警平臺(tái)，開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)采用了一個(gè)類似于windows 的人機(jī)交互界面，方便運(yùn)維人員操作。該數(shù)據(jù)庫(kù)還可采用系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)修改等操作，使用起來(lái)更加方便高效。

2.2 預(yù)警系統(tǒng)介紹

基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)中研發(fā)了一個(gè)預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電力設(shè)施、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)管理等部分組成，采用了電力無(wú)線專網(wǎng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)分析處理技術(shù)等。該預(yù)警系統(tǒng)可分析采集監(jiān)測(cè)到的電力設(shè)施的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，排除電力正常擾動(dòng)的干擾，24小時(shí)監(jiān)測(cè)，具有故障預(yù)警、電力設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)分析，還可實(shí)時(shí)查看電力設(shè)施運(yùn)行畫面、對(duì)歷史報(bào)警進(jìn)行問(wèn)題追溯分析判斷等。該平臺(tái)做到了真正的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，為運(yùn)維人員對(duì)電力設(shè)施的設(shè)備檢修提供了可靠依據(jù)，保證了電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 平臺(tái)功能示意圖

2.3 平臺(tái)通訊網(wǎng)絡(luò)介紹

基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)，通過(guò)電力無(wú)線專網(wǎng)將各個(gè)電力設(shè)施和監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行通訊。電力設(shè)施可通過(guò)電力無(wú)線專網(wǎng)接入internet，并和平臺(tái)系統(tǒng)的服務(wù)器之間建立網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。電力無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)開(kāi)通4G 功能的SIM 卡接入，通過(guò)裝有SIM 卡的4G 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，上傳數(shù)據(jù)信息、運(yùn)行狀態(tài)、告警信息等。電力無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高、隱私性好且抗干擾性強(qiáng)。不過(guò)這種通信方法需在電力無(wú)線專網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)使用，并且在電力系統(tǒng)中申請(qǐng)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

綜上，通過(guò)基于電力無(wú)線專網(wǎng)電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)的研發(fā)，完成了電力設(shè)施數(shù)據(jù)采集、分析數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等功能。該平臺(tái)還接入了報(bào)警模塊，當(dāng)發(fā)生安全故障隱患問(wèn)題時(shí)會(huì)快速通知運(yùn)維人員，避免了由人為因素導(dǎo)致的電力事故，督促工作人員及時(shí)解決問(wèn)題，采取相應(yīng)的措施。電力設(shè)施監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)通過(guò)電力無(wú)線專網(wǎng)的應(yīng)用，更加高效穩(wěn)定的運(yùn)行，提高了運(yùn)維人員的工作效率，降低了維護(hù)成本，提升了質(zhì)量。