智能电网输变电设备综合状态监测系统的设计与实现

输变电设备状态监测系统的总体目标是要建立符合坚强智能电网建设要求的统一输变电设备状态监测系统和标准开放的信息技术框架，安装基于先进传感技术的监测装置，实现监测数据的标准化传输、设备状态的实时监测、预警、分析、诊断、评估和预测，实现设备的智能化、信息化，达到设备状态自我感知、故障自我诊断的目的，为生产管理、监测设备选型、智能电网决策分析支持技术提供决策所需要的数据。系统的建立一方面提高了在线监测手段的集成化程度，依据综合状态诊断策略，节约设备维修保养工作所产生的费用，只在必要的情况下及按照最适当的次数进行设备检修，并减少或延迟定期维修及更换设备及其组件，从而减少停电时间及节省维修开支;另一方面，状态监测与评估能够提高防止灾难性故障的能力，从而取得策略性效益，包括提升系统整体安全，防止操作人员以及公众在灾难性故障中受到的损失与伤害，避免因系统不稳定、损失负荷及环境污染而导致的潜在重大影响。

2 系统层次架构设计

整个系统分为过程层、间隔层、站控层、主站层共四层[1-4]。

图 系统结构图

(1) 过程层

过程层装置全部实现IEC61850，系统在某智能变电站内试点应用，主要实现以下状态监测量的监测。

(2) 间隔层

实现被监测设备相关监测装置的监测数据汇集、数据加工处理、标准化数据通讯代理、阈值比较、监测预警等功能。

间隔层的监测装置均符合DL/T 860(IEC 61850)通信标准，直接与站端监测单元通信，省去了综合监测单元。

(3) 站控层

站控层包括站端监测单元(CAC)。实现整个在线监测系统的运行控制，以及站内所有变电设备的在线监测数据的汇集、综合分析、监测预警、存储和标准化数据转发等功能。

(4) 主站层

主站层除了包括数据处理、监测预警、数据显示等基本功能外，更在高级应用功能方面进行深入研究，包括故障诊断、趋势预测等。主站层架构采用开放式架构的状态评估平台，有利于实现多系统与装置的数据共享，推动状态检修的发展,进而实现状态评估与辅助决策平台与SG186中相关系统中的横向贯通。

(5) 基于CBM的主站层架构[5-7]

CBM开放系统结构(OSA—CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance)是美国MIMOSA国际组织为规范系统集成各个厂家实现标准化接口提出的，该结构将CBM系统分成具有不同功能的七个层次，包含了建立一个CBM系统所需的各个功能模块，分别为：数据获取模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评价模块、预测模块、决策支持模块、数据展示模块。它从状态监测的硬件要求到设备故障的诊断、预测及维修决策方案的人机交互界面都提供了一个规范。

3 综合状态监测系统功能

系统的主要功能可实现对电力设备状态的连续监测、传输、处理分析，实时反映设备的健康状况，及时发现设备运行中的异常征兆，发出越限报警，提示设备可能有的潜在缺陷，并根据监测数据诊断分析设备可能存在的故障。

1) 通讯控制功能

a) 在线监测装置参数配置。包括采样周期、所监测设备的标识、相关通信参数等。

b) 在线监测装置的激活与关闭。只有激活的监测装置才能采集其监测数据。

c) 在线监测装置的手工测试。现场的在线监测装置立即启动一次采集并将数据传送给主站。

d) 校时。向在线监测装置发出对时命令，保证在线监测装置的时间与主站服务器时间同步。

2) 基本信息管理模块

包括智能变电站基本信息、设备基本信息、监测装置基本信息、算法管理、监测类型代码管理、监测装置报警管理。

3) 系统管理模块

包括对用户、权限、系统日志的管理功能。

4) 在线监测数据采集和处理

采用图表方式直观展示，并将不同监测量区分多图显示，根据不同监测参量设置对应的的数据采集周期。

在线监测过程中，由于突发设备启动、线路抖动和