基于虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

挑戰(zhàn)：

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TMS）以完成關(guān)鍵參數(shù)的采集、處理、分析以及與數(shù)據(jù)中心的通信工作，進(jìn)而對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中廣泛分布的配電變壓器進(jìn)行分析處理和可視化監(jiān)控。

解決方案：

采用NI Labview軟件和CompactRIO平臺(tái)、利用通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)（GPRS）通信接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配電變壓器的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。使用地理信息系統(tǒng)（GIS）和基于Web的應(yīng)用提供圖形化的可視界面。

配電變壓器是配電系統(tǒng)的重要組成部分。我們決定開(kāi)發(fā)一套遠(yuǎn)程系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的定期監(jiān)測(cè)，因?yàn)槿斯z測(cè)的成本較高，不夠經(jīng)濟(jì)。雖然我們很早以前就需要對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，但直到最近我們才擁有了可行的通信媒介和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在過(guò)去幾十年里，隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）的技術(shù)快速發(fā)展，分布式網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到了很大的提升。電力監(jiān)控操作人員除了需要像電流和電壓這類(lèi)傳統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)，還需要類(lèi)似變壓器內(nèi)的油溫和油面高度這些信息，進(jìn)而保證可靠的電力供應(yīng)以及輔助他們做出日常的決策。

系統(tǒng)描述

我們開(kāi)發(fā)的變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TMS）使用CompactRIO與GPRS/碼分多址（CDMA）通信接口以實(shí)現(xiàn)變壓器的日常用電量、總用電量的遠(yuǎn)程采集，實(shí)時(shí)和長(zhǎng)期數(shù)據(jù)管理、自動(dòng)生成報(bào)告、能源核算，并在集中式數(shù)據(jù)中心的GIS上圖形化地顯示變壓器的狀態(tài)（見(jiàn)圖1）。

用戶(hù)界面

數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序包括一個(gè)利用LabVIEW（見(jiàn)圖2）開(kāi)發(fā)的交互式用戶(hù)界面，用戶(hù)可以根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)以不同的格式查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。該應(yīng)用程序可以實(shí)時(shí)地從多個(gè)CompactRIO模塊同步采集數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需求按預(yù)先制定的計(jì)劃采集數(shù)據(jù)。

管理信息系統(tǒng)

管理信息系統(tǒng)（MIS）使得各電力公司對(duì)系統(tǒng)稍作調(diào)整且無(wú)需太多時(shí)間和資金投入就可以升級(jí)運(yùn)行。MIS的圖形化的分析報(bào)告（圖3和圖4）以一種及時(shí)準(zhǔn)確的方式提供了相關(guān)的信息。這些報(bào)告可以在機(jī)構(gòu)的各種決策層發(fā)揮作用，滿足了企業(yè)內(nèi)部和外部的不同需求。

斷電管理系統(tǒng)

斷電管理系統(tǒng)（OMS）包括所有與客戶(hù)電力中斷事件相關(guān)的業(yè)務(wù)流程和支持技術(shù)。斷電管理一般包括斷電通知和一般服務(wù)問(wèn)題。通過(guò)給客戶(hù)提供快速準(zhǔn)確的維護(hù)和斷電故障信息，OMS簡(jiǎn)化了工作安排、提升了客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量。系統(tǒng)通過(guò)電子郵件、短信息和圖形用戶(hù)界面將編程預(yù)定義的參數(shù)發(fā)送給用戶(hù)，并針對(duì)違規(guī)操作、功率因子異常、存在干擾等情形提供了報(bào)警服務(wù)功能。

地理信息系統(tǒng)

我們的GIS系統(tǒng)提供了電力網(wǎng)絡(luò)顯示和電力系統(tǒng)資源（見(jiàn)圖5）的可視化。GIS采用特殊符號(hào)顯示當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。系統(tǒng)可以移動(dòng)到地圖上感興趣的節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行放大和縮小顯示。地圖能夠自動(dòng)改變顯示層次，因而客戶(hù)可以編輯諸如變電站（66/33/11kV）、變壓器/輸電線段（33/22/11kV）和配電變壓器等網(wǎng)絡(luò)。然后用戶(hù)就可以通過(guò)GIS實(shí)時(shí)獲取變壓器的信息，如電力參數(shù)和油面高度和油溫信息。

變壓器資產(chǎn)管理系統(tǒng)

在電力網(wǎng)絡(luò)中，電力設(shè)施包括了各種變壓器和相關(guān)附件。電力設(shè)施中有大量的可用數(shù)據(jù)，但是通常我們只使用其中很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)與其他應(yīng)用程序進(jìn)行有限的數(shù)據(jù)交換。資產(chǎn)管理幫助我們管理資產(chǎn)的采購(gòu)、使用和處理工作以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的最大利用，并且對(duì)系統(tǒng)整個(gè)生命周期的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)和成本進(jìn)行管理。系統(tǒng)提供了變壓器資產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)發(fā)布

我們建立了自定義的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序幫助用戶(hù)將系統(tǒng)與LabVIEW Web服務(wù)器連接起來(lái)。用戶(hù)只有在基于授權(quán)認(rèn)證，身份認(rèn)證，訪問(wèn)安全認(rèn)證的成功登陸后才能進(jìn)入到系統(tǒng)的主程序中。不同級(jí)別的用戶(hù)都可以訪問(wèn)獲取實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會(huì)記錄所有成功和失敗的登陸請(qǐng)求。不同的客戶(hù)可以根據(jù)相應(yīng)的訪問(wèn)許可授權(quán)查看應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布提供了一種簡(jiǎn)單有效且低投資的數(shù)據(jù)獲取方式。

結(jié)論

TMS提供一套用戶(hù)界面友好并且可靠的解決方案，系統(tǒng)基于CompactRIO平臺(tái)和LabVIEW實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)程分布的配電變壓器的集中監(jiān)測(cè)和診斷。系統(tǒng)能夠識(shí)別出低效區(qū)，幫助用戶(hù)采取修正措施避免電力中斷從而提供供電的可靠性，最終提高了用戶(hù)的滿意度并延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命。

責(zé)任編輯：gt