输变电设备状态监测主站系统设计和运用电大

摘要：根据坚强智能电网的建设要求， 建设统一输变电设备状态监测系统， 规范各类状态监测数据的标准化接入， 形成多点参数的分散监测、集中监控的系统布局，把离散的设备状态信息资源进行深度整合、分析和应用，对全面提升输变电设备状态监视、状态评估、诊断和辅助决策能力等方面具有重要意义。本文主要介绍了输变电设备状态监测主站系统的功能设计、数据库设计、架构设计及系统开发过程中的各类技术实现过程。
关键词：主站系统 状态监测装置 状态接入控制器 状态接入网关机

一、 功能设计

1.1 设计思想

1.1监测信息分层展示

根据电网本身的层次性特点，主站系统的信息组织与展现分3 个层面，依次是：电网层、变电站层、设备层。电网层基于电网网架背景展示全网的状态监测信息及设备状态评价信息分布，变电站层基于变电站接线图展示站内的状态监测信息分布，设备层基于变电设备对象展示设备状态监测信息。通过3 个层面的划分，实现变电设备状态监测信息从宏观到微观、从全局到局部的展示。

1.2与状态检修模块的关系

状态监测模块为状态检修模块提供变电设备状态监测主站系统的设计与开发在线状态信息，生产管理信息系统过程管理模块为状态检修模块提供缺陷、试验、不良工况等离线状态信息，两者共同为状态检修模块提供数据源。带电检测数据与缺陷、试验数据一并纳入生产管理信息系统过程管理中，作为状态检修数据源的扩充。
主站系统重点实现自动采集、加工处理、告警展示以及单一性的分析、诊断或预测类高级功能，综合性的分析、评价、诊断或预测等高级功能归入状态检修模块。

1.3统一状态监测数据访问

设计一个独立的状态监测数据访问组件，用于统一上层各应用模块对状态监测数据库的访问，并集中实现数据访问日志功能。主站系统数据怎么写作，通过统一状态监测数据访问组件实现状态监测数据的标准化开放。主站系统输电状态接入网关机和变电状态接入网关机，通过统一状态监测数据访问组件，实现状态监测数据、装置运行工况及异常信息等的数据库写入。

1.4面向不同层面的用户

充分考虑网省、地市公司生产运行管理模式和组织体系。相同的信息对不同层面、不同角色的使用人员采用不同的逻辑组织和展现方式。

1.2 功能架构设计

主站系统的状态监测应用功能架构如图1 所示。

图1状态监测应用功能架构
主站系统状态监测应用功能主要包含以下八大类。

1.2.1基于地理信息系统图形的综合展示类

此类应用将状态监测信息以“业务主题”的方式依托地理信息系统图形予以展示，以便用户从宏观上掌握整个电网设备的状态监测情况。

1.2.2详细数据展示类

此类应用以组态图、表格等方式展示变电单体设备的状态监测详细信息，通过激活变电站、变压器等变电设备对象，将状态监测信息与生产管理信息系统中的其他生产信息（台账信息、缺陷信息、故障信息、检修信息等）组合展示给用户，同时提供针对单体设备的状态评价、诊断等功能。

1.2.3组合监视类

此类应用提供状态监视的灵活组合功能，方便用户对变电设备状态的监盘应用，监盘画面可跨监测点和跨监测类型自由组合，为用户在不同应用场景下提供更有针对性的状态监视功能。

1.2.4查询统计类

此类应用提供各种查询统计功能，包括：全网状态告警统计、全网装置运行工况统计、状态告警统计分布条图、各类型监测数据查询统计、各类监测装置查询统计、状态告警查询统计、装置心跳告警查询统计、监测装置运行工况查询统计以及对应的数据导出等功能。

1.2.5装置管理类

此类应用提供对各类监测装置、状态接入控制器等的管理与配置功能，包括各类装置注册与台账维护、装置软件版本管理、装置参数配置等功能。

1.2.6数据分析类

此类应用

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提供各类状态监测数据的纵、横向对比分析功能和趋势分析功能，为输变电设备状态评价提供辅助手段。

1.2.7监测报表类

此类应用提供常规的状态监测报表功能，包括监测装置的故障率统计报表、误报率统计报表、覆盖率统报表以及状态告警分布和处理情况统计报表等，提供报表的导出与打印功能。

1.2.8高级应用类

此类应用提供基于状态监测信息的成熟的分析、诊断和预测应用功能。

二、 数据库设计

2.1 数据规划

状态监测数据库中的主要数据内容包括：各类状态监测数据、监测装置信息、运行信息、模型参数和配置信息、监测数据统计信息。

2.2 数据分区

针对状态监测数据库数据存储规模大的特点，状态监测数据先按照监测类型分表，再按时间范围分区，以此作为数据存储的基本规则。数据分区设计可方便主站系统应用模块对状态监测数据库使用并行操作，如执行并行索引区间扫描或并行快速表扫描等，以充分调动数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。
此外，数据分区设计也减轻了数据库表的访问压力，通过按照时间区段存取数据，可把单表记录数限制在百万级以内，防止因状态监测数据膨胀导致的数据库存取性能急剧下降问题的出现。

2.3 内置数据处理逻辑

为进一步提高状态监测数据库的运行效率，系统设计了专门的状态监测数据库内置数据处理逻辑单元，以内置方式处理系统应用中一些常见的数据计算逻辑，如为变电设备各类状态监测数据的极值计算、均值计算等统计功能创建专门的存储过程，并按年、季、月、日各级统计分别设计。

三、 架构设计

变电设备状态监测主站系统的架构设计如图2 所示。
变电设备状态监测主站系统在网省公司进行集中部署，在地市公司仅部署各类状态监测装置和变电状态接入控制器，各类变电设备状态监测数据在网省公司集中存储，网省公司和地市（包括班组）用户均通过登录生产管理信息系统使用状态监测功能。
在变电站分布的各类变电状监测装置首先通过变电状态接入控制器，然后，变电状态接入控制器通过直接接入部署在网省端的变电状态接入网关机，实现状态监测信息的接入。对于已经建有状态监测系统的变电站，变电状态接入网关机，通过从原变电前置子系统集中接入所有状态监测信息（变电状态接入网关机接入的是加工后数据，并采用推送方式，要求原变电前置子系统进行相应改造）实现对原系统的包容。
状态监测数据集中到网省数据库中后， 主站系统通过二次加工怎么写作实现监测数据的二次加工处理，二次加工主要功能包括监测数据的极值计算、异常信息获取、数据统计、设备状态量信息提取和典型数据筛选及历史数据删除5 个方面。另外，变电设备状态监测主站系统可通过数据中心或企业怎么写作总线共享气象、雷电等其他系统提供的信息。

四、 系统开发

变电设备状态监测主站系统依托国家电网公司生产管理信息系统，基于PI3000 平台构建。PI3000 平台是国家电网公司立项开发的具有完全自主知识产权的电力业务基础软件平

图2系统架构
台，平台的设计遵循面向怎么写作设计理念，符合当前大型复杂应用系统的架构设计思想。通过PI3000 平台开发主站系统可确保系统开发的效率和运行的稳定性。主站系统包括八大类功能，以下仅对基于地理信息系统图形的综合展示类和详细数据展示类进行描述。

4.1 基于图形的综合展示

综合展示主要包括设备展示、告警展示和辅助信息展示。设备展示实现了设备全局概况统计和状态监测装置分布展示；告警展示实现了告警信息分级、分布、列表展示；辅助信息展示实现了特殊区域图展示、雷电信息展示、气象预报信息展示和卫星影像图展示。

4.2 详细数据展示包括状态监测数据展示和相关生产数据展示

状态监测数据展示实现了各状态量组态图展示、状态量变化趋势展示、历史数据列表展示和统计分析等；相关生产数据展示实现了被监测主设备台账、缺陷、故障、试验、状态评价等历史数据展示。

五、 结语

当今，随着电网规模的快速发展，各种变电设备不断增加，这些设备的可靠性和运行状况直接决定整个电网的稳定与安全，也对供电质量和供电可靠性有一定程度的影响。为了准确、有效地发现设备潜伏性故障或缺陷，不仅需要定期作以预防性试验为基础的预防性检修， 而且还迫切需要采用先进的状态监测技术及时获取设备状态信息，制定合理的预知性维护策略，保证设备安全运行。然而变电不同状态监测类型和厂家自成一体, 形成从前端到后台的条线型部署格局。另外，原有状态监测主站系统建设缺乏统一标准，数据综合应用问题突出，监测装置不具有跨厂家的可替换性，系统运维难度大，难以发挥系统建设整体效益。因此，需要建立统一的变电设备状态监测主站系统。
参考文献：
国家电网公司. 输变电设备状态监测系统技术导则[S]. 2010.
国家电网公司. 变电设备在线监测系统技术导则[S]. 2010.
[3] 国家电网公司. 变电设备在线监测装置通用技术规范[S]. 2010.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。