【正文】 變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā) 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要摘要電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，變電站布點(diǎn)的不斷增加，為了保證運(yùn)行正常，帶動(dòng)了變電站內(nèi)的各種傳感設(shè)備增加。這給維護(hù)員工帶來(lái)了更大的工作量，并且檢修周期安排和離線數(shù)據(jù)采集變的非常困難。本文研究在在線狀態(tài)下，通過(guò)本系統(tǒng)的監(jiān)控，能夠快速的反映前方各個(gè)變電站內(nèi)的各個(gè)智能傳感器的采集狀況以及被監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。在做到監(jiān)控這一目的后，再為維護(hù)人員檢修提供采樣數(shù)據(jù)。變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收前端各式各樣的智能傳感器，這些傳感器使用的協(xié)議可分為兩大類(lèi)，異構(gòu)規(guī)約和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。本系統(tǒng)的前置機(jī)系統(tǒng)提供開(kāi)放接口支持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，同時(shí)也提供專(zhuān)用接口支持已透入使用的異構(gòu)規(guī)約。前端智能傳感器采集到數(shù)據(jù)，封裝后發(fā)送到接入層CAC系統(tǒng)，這一層，不同協(xié)議的數(shù)據(jù)解析后都封裝成標(biāo)準(zhǔn)格式I2。接入層再把標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)包發(fā)送到主站數(shù)據(jù)處理、分析、存儲(chǔ)服務(wù)層，服務(wù)層解析標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包，取出采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)作三個(gè)用途，一是更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為在線監(jiān)測(cè)；二是存到本地歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，作為查詢用；三是寫(xiě)入PMS系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：　智能傳感器， IEC61850，異構(gòu)規(guī)約，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約 i浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 AbstractAbstractThe expanding of electricity grid leads to the increasing of substations. In order to ensure normal operation, varieties of sensors are used. Maintenancestaffstakea greaterworkload. And so it’s hard tomaintain cyclearrangements andofflinedata acquisition. This paper mainly researches such status that it can be quickly reflects equipment status of the various smart sensors in substation far away. After reach this goal, and then provide sample data to maintenance stuff. Substation line Monitoring System receiveda wide range ofsmart sensors. Protocol used bythese sensorscan be divided intotwo categories, one is Standard Statute, and the other is HeterogeneousStatute. This systemprovidesopen interfaces to support StandardStatute and provide private interface to support HeterogeneousStatute. Smartsensorscollect data and packaged, then send to access layer of CAC. After receiving these packages, CAC analysis and package to another standard format. Access layer will send I2 packages to service layer where master data processing, analysis, storage. The sample data can be display in the web, and also send the PMS system.Key Words：Smart Sensor, IEC61850, HeterogeneousStatute, StandardStatuteii浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄目錄摘要 iAbstract ii圖目錄 IV第1章 緒論 1 課題的提出及意義 1 智能變電站概述 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 本章小結(jié) 3第2章 變電站在線監(jiān)測(cè)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)總體框架 4 狀態(tài)信息接入控制器 5 設(shè)計(jì)思路 5 總體結(jié)構(gòu) 7 功能設(shè)計(jì) 7 狀態(tài)信息接入控制器設(shè)備 8 狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理 9 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng) 9 本章小結(jié) 11第3章 變電站在線監(jiān)測(cè)異構(gòu)規(guī)約 12 異構(gòu)規(guī)約 12 油色譜協(xié)議 12 變壓器油色譜分析的理論依據(jù) 12 通訊協(xié)議 13 通訊過(guò)程 14 蓄電池協(xié)議 14 蓄電池的用途 14 蓄電池協(xié)議 15 通訊方式 15 避雷器協(xié)議 16 避雷器重要性 16 通訊協(xié)議 16 通訊過(guò)程 17 本章小結(jié) 17第4章 變電站在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約 18 IEC61850 18 簡(jiǎn)介 18 技術(shù)特點(diǎn) 18 IEC61850的分層結(jié)構(gòu) 19 IEC61850信息模型 21 邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù) 21 邏輯設(shè)備模型 23 抽象通信服務(wù)接口ACSI 24 制造報(bào)文規(guī)范MMS 25 服務(wù)的客戶服務(wù)器關(guān)系 27 IEC61850與MMS的映射 28 IEC61850 接入 28 實(shí)現(xiàn)分析 28 IEC61850應(yīng)用 30 本章小結(jié) 31第5章 CAC前置系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 33 CAC前置系統(tǒng)概要 33 下行數(shù)據(jù)通信模塊 34 數(shù)據(jù)處理模塊 35 協(xié)議解析 36 數(shù)據(jù)模型匹配 37 上行數(shù)據(jù)通信模塊 37 輔助功能模塊 38 心跳監(jiān)測(cè)雙機(jī)切換 38 日志備份，校時(shí)和遠(yuǎn)程維護(hù) 39 CAC前置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 39 本章小結(jié) 40第6章 變電站在線監(jiān)控主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 41 主站后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng) 41 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入服務(wù) 41 數(shù)據(jù)處理服務(wù) 41 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出服務(wù) 42 后臺(tái)服務(wù)實(shí)現(xiàn) 43 主站W(wǎng)eb系統(tǒng) 44 系統(tǒng)登錄 44 設(shè)備管理 46 傳感器配置 47 CAC管理 49 狀態(tài)監(jiān)控 50 本章小結(jié) 51第7章 總結(jié)和展望 52 工作總結(jié) 52 進(jìn)一步工作展望 52參考文獻(xiàn) 54作者簡(jiǎn)歷 56致謝 57III浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖目錄圖目錄圖 5圖 專(zhuān)用前置系統(tǒng) 6圖 通用前置系統(tǒng) 6圖 前置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 7圖 CAC外觀圖 8圖 9圖 設(shè)備樹(shù)管理 10圖 狀態(tài)采集映射 10圖 13圖 14圖 14圖 15圖 15圖 16圖 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)接口模型 20圖 概念性建模方法 21圖 邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù) 22圖 基本組成部件 22圖 邏輯節(jié)點(diǎn)連接 23圖 邏輯設(shè)備基本組成元素 23圖 邏輯設(shè)備和LLN0/LPHD 24圖 ACSI通信方法 25圖 VMD模型 26圖 客戶與服務(wù)器的交互過(guò)程 27圖 IEC61850映射到MMS 28圖 IEC61850通信模型 29圖 SISCO MMSEASE Lite的體系結(jié)構(gòu) 29圖 IED客戶端文件 31圖 Application 時(shí)序圖 32圖 33圖 34圖 xml格式標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包 35圖 35圖 36圖 37圖 37圖 CAC前置系統(tǒng)啟動(dòng) 38圖 CAC前置系統(tǒng)接收油色譜數(shù)據(jù) 39圖 40圖 41圖 寫(xiě)入PMS的WebService服務(wù) 42圖 DataServer后臺(tái)服務(wù)程序啟動(dòng) 42圖 DataServer后臺(tái)服務(wù)程序接收數(shù)據(jù) 43圖 系統(tǒng)首頁(yè) 44圖 普通用戶監(jiān)控界面 44圖 管理員監(jiān)控界面 45圖 設(shè)備樹(shù)管理 45圖 46圖 傳感器配置 46圖 47圖 傳感器測(cè)點(diǎn)管理 48圖 CAC管理 48圖 CAC時(shí)間管理 49圖 狀態(tài)監(jiān)控 49圖 實(shí)時(shí)曲線圖 50圖 歷史數(shù)據(jù)查詢 50V浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第1章 緒論 課題的提出及意義隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，變電所的布點(diǎn)不斷增加，設(shè)備性能不斷提升，單一員工所需要運(yùn)行維護(hù)的設(shè)備不斷增加，因此，按照原有的檢修周期再安排大量的離線數(shù)據(jù)采集工作已經(jīng)變的非常困難；同時(shí)變電所相關(guān)設(shè)備及其運(yùn)行情況多數(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙視等功能。各監(jiān)控中心配置PMS（power production management system）生產(chǎn)管理系統(tǒng)，目前主要的設(shè)備信息、運(yùn)行巡視記錄、檢修記錄、試驗(yàn)記錄、缺陷記錄包括計(jì)劃信息均已經(jīng)納入了PMS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的積累比較豐富，離線數(shù)據(jù)大量積累在PMS系統(tǒng)中，為生產(chǎn)管理分析提供了依據(jù)。但是，各類(lèi)信號(hào)協(xié)議不同，采集監(jiān)控管理系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，各種數(shù)據(jù)較難做到統(tǒng)一，實(shí)時(shí)監(jiān)控，給維護(hù)管理很大麻煩，急需建立起有效的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指利用傳感技術(shù)和微電子技術(shù)對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲取反映運(yùn)行狀態(tài)的各種物理量，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，預(yù)測(cè)運(yùn)行狀況，必要時(shí)提供報(bào)警和故障診斷信息，避免因故障的進(jìn)一步擴(kuò)大而導(dǎo)致事故的發(fā)生，指導(dǎo)設(shè)備最佳的維修時(shí)機(jī)，為狀態(tài)檢修提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。隨著網(wǎng)絡(luò)、通信、信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)會(huì)向系統(tǒng)化集成化方向發(fā)展，形成以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備智能管理系統(tǒng)，能對(duì)在線和離線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本項(xiàng)目作為智能變電站的重要組成部分，應(yīng)用先進(jìn)可靠、高度集成的前置狀態(tài)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化通信、標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)據(jù)全面采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析決策等功能，達(dá)到提高變電站運(yùn)行可靠性、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制和智能調(diào)節(jié)、優(yōu)化資產(chǎn)利用等目標(biāo)。 智能變電站概述經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平，在我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和建設(shè)中，許多變電站都通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的使用實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班，實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化，使電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平得到了極大的提高。智能變電站是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的延伸，它以設(shè)備全智能化和測(cè)控全智能化為基礎(chǔ)，完全實(shí)現(xiàn)了信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程的數(shù)字化，例如，對(duì)變電設(shè)備進(jìn)制智能控制、對(duì)供電安全進(jìn)行在線預(yù)警、對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別等。智能變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，其主要特征是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即智能變電站內(nèi)的信息全部做到智能，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得智能變電站在系統(tǒng)可靠性，經(jīng)濟(jì)型，維護(hù)簡(jiǎn)單性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升[1]。IEC61850將智能變電站分為過(guò)程層，間隔層和站控層，各層內(nèi)部及各層直接采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)可以分為：站控層和間隔層之間的間隔層通信網(wǎng)，以及間隔層和過(guò)程層之間的過(guò)程層通信網(wǎng)。站控層通信全面采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控后臺(tái)、遠(yuǎn)動(dòng)通信管理機(jī)和保護(hù)信息子站均可直接接入IEC 61850裝置。同時(shí)提供了完備的IEC 61850工程工具，用以生成符合IEC 618506規(guī)范的SCL文件可在不同廠家的工程工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互。間隔層通信網(wǎng)采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)．在該網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)跨間隔的橫向聯(lián)鎖功 能。110 kV及以下電壓等級(jí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可采用單以太網(wǎng)，110 kV