输电线路智能巡检系统设计与实现.docx

《输电线路智能巡检系统设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《输电线路智能巡检系统设计与实现.docx（14页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、摘要随着电网的不断升级改造,电网运行方案也有很多相关的工作需要开展和完成，而其它行业对于电网改造的稳定性和安全性也提出了更多的需求“变电站作为整个系统内部重要的组成部分，其作用在于变换电压、汇集和分配电能，而I1.OkV.35kV级以下的变电站一般与电力用户直接相连，因此变电站安全可兼运行与国民经济的发展密切相关。对变电站监控和多参数的测量,是充分了解变电站运行状况，保障电力系统重要环节变电站安全、程定运行的重要途径。首先，本文对变电站自动化系统进行了概述，对系统指标检测技术和系统总体结构进行了分析：其次，本文分析了福州地区变电站监控技术改进的软硬件需求，从变电站电力线路若手，重点对其进行了分

2、析和改进设计，在硬件方面提出了采用T1.公司的C2000系列DSPTMS320F1.2407作为控制器,对温度、电压、电流有效值、功率等电力参数进行采集，在变电站采用网络传输模块作为数据传输链路，将采集到的多参数信息传输给监控中心。硬件上采用模块化设计，通过对系统功能的扩展，可以增加变电站中线路节点的电网信息显示、远程控制模块等.在软件系统方面,运用面向对象编程C#及数据库SQ1.SerVer,时传输网传输回监控中心的多变电站参数信息进行解析，并按照用户的需求将电力参数信息数据分类存储在数据库中。可以实现实时对各个监控节点的状态进行查看，一旦发生某项参数超过预设的报警阈值，监控中心监控主机将发

3、出报警信息.最后，本文对软件界面系统进行了具体的设计和实现。本文所研究的电力系统性能指标检测系统由不同模块组成，这种系统结构可大幅度减少工作量，同时也可以给电力行业在电力信号检测方面提供一定的前提条件和基础设施.若部分模块出现问题，也不会影响其它，可以最大程度上减少系统的开发和实施费用，不仅可以提庙变电站中各项整体性能指标的性能和服务水平，还能够提高整个系统中变电站状态监控、改善电能质量。关键调1：变电站监控模块化多参数传输网报警信息第1章绪论1.1 课题背景与研究意义不论是工农业当中还是人们的U常生活里，电部是处于核心的发展地位，电能是国家的重要基础设施1,由于我国一段时间以来电力相关技术不

4、断革新，同时石化行业、金属采矿行业、地铁高铁等交通运输行业，以及人们群众在家庭生活方面对于电力资源的需求不断提高，特别在大功率的电力硬件的广泛采用，都进一步给电力行业的发展提出了多样化的要求，因此，这也造成了目前我国电力行业里经常出现电力供应不足的现象和问题，相关的问题包括：电网突变、传输杂质等，这些问题不单单会造成发电企业和检测设备的损坏，同时也使电力行业已经成为具仃多种不同载波以及噪声影响的匆杂性系统，产生的问题有：短路干扰，断路卜扰，电流不足等，以上问题都会引起电力系统故障现象其中卜扰可能将会引起系统中的转子发热过大，瞬时变化的浪涌会引起仪瑞烧毁，而系统中损耗的大幅度提高将会极大地提高能

5、量方面的损失2。以上这些问题，都会造成系统的正常运行。当前，以计算机技术为基础的科学技术迅速发展，计算机技术、网络通信技术、数字存储器技术、先进传感器技术等在近年来在生产当中得到了深入高速的发展，由于检测设备的广泛采用，这都给我国的电力行业发展提出了不同的要求，并要求尽可能真实地知道电力行业的发展现状，而且由于相关性能指标的改变，都可以尽量低减少其对于电力行业整体运行的负面影响和损害，可以改善电力行业总体发展情况，提高行业的经济性。所以，需要进一步进行电力系统技术方面的探索和扰时电力行业整体运行效果的影响区）。一般需要通过系统中的各项主要参数，例如电流、功率等性能指标进行稳定、安全的监控与更新

6、，就能够快速地发现电力行业整体的运行情况，同时可以掌握系统中潜在的问题，也可以及时J解干扰和应用类别较多的情况卜系统整体性的运行情况，确保整个系统的运行。系统局部的性能会影响整个系统的稳定性和运行性能,其中变电站是最主要的局部因素,这也是目前我国电力行业当中最核心的影响因素。所以，变电站监控技术的优化与改进可以提高变电站中各项整体性能指标的性能和股务水平，对于改善电能质量具有重要意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内外变电站监控系统70年代中期，监控系统是以集散式结构为主的系统平台，主要功能是提供变电站监控画面。随着计算机网络技术的不断进步，更多的功能如：信息采集、信息处理、信号传输等被

7、研究并融合到了监控系统当中。80年代中期，计算机功能更加的完善，接触范用更加的广泛，人们对人机交互水平的要求也越来越高4。由于计算机网络及信息平台的建立，监控系统软件的开发已经步入了新的阶段。陵者人们提出更高的要求，适应于变电站运行设备的监控系统软件逐步发展起来，功能及造价方面也逐步被小场接受。尤其是当微软公司的Windows操作系统逐渐普及之后，由于WindoWS操作系统支持多任务、EomeOmPOnenKCOM组件)、ODBc(OpenDatabaseConneeiivity),开放数据库互联),/Xoo(Aetivenataobject).活动数据对纹)和Inteme1.等多种技术，并具

8、备VB*VC等多种软件开发工具，更多的科研机构加入到针对变电站自动化监控系统软件的开发上来，如：德国的ABB公司、西门子公司，美国的西屋公司、GE公司等5。80年代后期到90年代中期，变电站监控系统的自动化已被公认为世界电网发展的主流方向，针对变电站监控系统的多种多样的新型产品也如同雨后春第般出现并飞速发展，至今大概仃几十种监控系统软件在世界的各个角落为电力系统服务6。目前主要的监控系统软件有：紫金桥、力控、组态王、WinCC等，但由于这些软件的源代码未公开，使得对这些软件的二次开发变得困难和繁琐。90年代末，随着集控站的建立，国内外变电站监控系统的发展也进入了黄金时代。通过集控站可对远方的变

9、电站进行集中监测控制以及管理，使得以往有人值班变电站成为少人或是无人值班变电站，这为电力企业节省了大量的人力资源，提高了企业效I1.M7。在国外发达国家中，无人值班变电站已较为普及，这种先进的管理模式也是国际上正被普遍采用的8。对于我国来说，集中监控系统的发展较晚。电力部颁布了关于建立集控站的文件，各地区电网在以调度中心为主体，建立联系调度与变电站的集控站，来促进和加强我国无人值班变电站的运行管理水平。由于我国柒中监控系统研究较晚,虽然在一些试行地区取得了一些的成效，但很多功能还有待提高，与发达国家的差距还较为明显，主要表现在：电力系统的调度权限和变电站的操作权限有所改变。且由于集控站采集监控

10、的数据量海量增长，对信息传递的速率、准确性以及设备的巡视、评级、缺陷管理和操作的图像等方面提出了更高的要求，因此集控人员要面对海量信息，繁杂指令，同时保i正操作的准确性，这些对共掂本素质都有着更高层次的要求。传统的变电站视频监控系统受技术发展的局限，只能进行现场监视，简单的报警信息传输，无法实现远距离传输视频信号，对于前端具体情况的了斛、事件的确认是非常困难的，无形中降低了系统的稳定性和安全性口0。从趋势来看，集控站与无人值班变电站必将成为未来电网运行管理的一个重要组成部分。本世纪以来,国家电网公司积极致力于先进电力设备的研发和设备的运行管理工作，提出了建立“坚强智能电网”的伟大目标，加大了智

11、能变电站的建设投入，进一步带动了变电站监控系统的发展。由于各种智能电子装(IED)的辅助作用，宿主设备的测量、控制和监测功能变得更加的完善、准确和高效，变电站站内设备的安装也更加灵活、丰富口。具有测盘数字化、控网络化、状态可视化、功能一体化和信互动化等特征的智能高压设备正逐步在各大智能站内试运行并向其他站点普及。智能控制和设备状态可观测水平的提高，大大的促进了现代化变电站监控系统技术的发展。目前，国内变电站使用的监控系统的结构以综合自动化系统为主并正向着智能化方向发展。1.2.2 国内外变电站自动化系统变电站监控系统是变电站综合自动化系统的重要组成部分，与自动装置、维电保护等设备融为一体，以信

12、息通讯网络技术为平台，共同组建可以实现信息共享、测量采集、控制、遥控传输、继电保护等功能的变电站综合自动化系统12。随着国内外变电站综合自动化水平的提高，监控系统正逐步完善，功能更加丰富。80年代及以前变电站保护设备以晶体管、集成电路为主，二次设备均按照传统方式布置，各部分独立运行。随着微处理器和通信技术的发展，出现了以RTU为基础的远动配置及当地监控，性能上得到极大改善。该类系统是在常规的继电保护装置上及二次接线的基础上增设RTU装置，功能主要完成与调度站的通信，实现“遥测”、“遥信”、“遥调”、“遥控”的“四遥”功能，继电保i喋置与系统连接则采用硬接点状态接入。90年代初期，Ki看微机保护

13、技术的广泛应用，以及计算机、网络、通信技术的发展，变电站自动化取得实质性进展.利用计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术，对变电站二次设备的功能进行重新组合、优化设计，建成了变电站综合自动化系统，实现对变电站设备运行情况进行监视、测量、控制和协调的功能13.综合自动化系统先后经历了集中苴、分散式、分散分层式等不同结构的发展，使得变电站设计更合理，运行更可靠，更利于变电站无人值班的管理.90年代中期，行业内时计兑机保护与测控技术不断争论和探讨达成了一致的认识，采用面向设备或间隔为对象设计的保护及测控总元，采用分层分布式的系统结构，形成了真正意义上的分层分布式自动化系统。该系统特点是针对

14、I1.OkV以下电压等级的设缶或间隔采用保护测控一体化设计的装笈,针对I1.OkV及以上电压等级的设备或间隔采用继电保护袋置与测控装置分别独立设计但共同组屏的原则，故障录波功能下放至各间隔或设备的维电保护装置中去，采用先进的网络通信技术，系统配置灵活，扩展方便，非常方便运行管理和维护。本世纪以来，随着数字化技术的不断进步和IEC6185O标准在国内的推广应用，国内已经出现了基于1EC6I85O的数字化变电站。数字化变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用亚动化四个重要特征。数字化变电站体现在过程层设备的数字化，整个变电站内信息的网络化，以及断路器设备的智能化，而且设备

15、检修工作逐步由定期检修过渡到以状态检修为主的管理模式.FI前，数字化变电站从技术上来说，孜突出成就是实现了变电站信息的数字采集和网络化信息交互，但这对于智能电网的需求来说，还是远远不够的。国家电网公司在建设统一坚强智能电网的变电环节中，提出建设智能变电站的目标。智能电网中的智能变电站是由先进、可舞、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，同时具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站智能变电站分为设备层、系统层。设备层主要由

16、高压设备、智能组件和智能设备构成,实现IEC61850中所提及的变电站测价、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能。系统层相当于变电站的站控层，实现信息共享、设备状态可视化、智能告警、分析决策等高级智能应用，包含智能变电站系统级的先进功能。随着高压设备智能化的不断发展，传统崽义上的一、二次设备间的界限也将逐渐模耦，,次设备通过安装和集成智能组件，将成为智能设备。第2章系统硬件设计研究与实现1.1.1 1无饯ZigBee传输网络设计ZigBee技术是种近距离、低包杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有冏期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。无线ZigBee传输网络可以实现网络通信的中长距离传输，具体介绍如下。1.1.2 无线ZigBee应用ZigBee通信方式是一种中长距离无线网络通信技术。其优势在于成木低、功耗低