变电站巡检机器人巡视监测平台的优化

变电站巡检机器人巡视监测平台的优化

张志国

张志国

（国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司066000）

摘要：电力系统对各设备单元的安全可靠运行有很高的要求，因此电力设备的巡检，特别是一些先进技术、方式、方法在设备故障诊断中的应用也越来越受到重视。变电站巡检机器人可通过携带可见光摄像机、红外热像仪等检测设备，及时发现电力设备的外观异常和内部热缺陷等隐患，提高设备巡检工作的自动化程度，保证设备巡检的工作效果，同时降低运行人员的劳动工作强度。本文结合某电力公司实际项目，对基于机器人巡检在线监测技术平台进行了优化改造，主要的优化内容包括通讯系统的优化，监测主站的优化，隔离供电系统的优化等。

关键词：巡检机器人；监测平台；优化

一、通讯系统升级方案

为实现现场监测设备数字信息的标准化传输，实现信息共享和互操作的目标，本着一次设备状态监测数字化、现场通信网络光纤化、数据传输规约标准化、状态监测信息共享化的基本原则，提出针对通信网络的优化方案。

（一）间隔层主通信网络的DL/860优化

主通讯网络采用100M工业以太网通讯。在站内通讯间隔层主网络采用统一的通讯规约DL/T860。油色谱监测单元、局放监测单元就地直接转换为DL/T860通讯规约，转换后的数据通过光纤通道接入站端监测单元；对无法直接转换为DL/T860通讯规约的装置（电容型设备监测单元、变压器监测单元、避雷器监测单元、断路器监测单元），采用综合监测单元实现DL/T860标准转换，转换后的数据通过光纤通道接入站端监测单元。

（二）CAN总线局部光纤化改造

CAN总线光纤化改造是针对cmsCAN网络，分别在500kV侧3#系统电压监测单元和220kV侧3#避雷器监测单元内安装光电转换装置。把电信号转化为光信号上传到3#主变在线监测控制柜（新增），在线监测控制柜内通过光电转换器接入综合监测单元。主变侧侧数据直接接入综合监测单元。

（三）综合状态监测单元

综合监测单元支持IEC104、MODBUS、cmsCAN等多种协议到DL/T860的规约转换（包括自定义协议），对不同类型设备、不同厂家设备的数据接入、统一管理。负责监测单元的即插即用管理，数据的召测、终端参数读取与设置，对时，与站端监测单元通讯按照DL/T860进行数据的封装与访问；支持CAN、RS485、TCP/IP通讯及规约转换。

二、监测主站升级为站端监测单元CAC

将原监测主站服务器升级为站端监测单元CAC。CAC就地放置在变电站内，具备DL/T860客户端功能，接收综合监测单元上传上来的DL/T860标准的信息，集中吴庄变电站内各在线监测单元的数据，并具有与外部数据交换的WebService接口的功能为位于监测中心的主机提供数据服务，适应CAC的标准接口提供给上层平台调用；系统具备通讯功能，能够向监测单元下发采样周期、数据召唤指令；具备监测数据处理、图表分析、计算、统计功能，能够完成本变电站内设备的状态监测。

（一）CAC硬件升级方案

为满足处理大容量数据的要求和提高现有系统的性能，需要更换整体性能较高的站内数据库服务器。拟选用戴尔PowerEdgeR910(XeoE7520*2/16GB/3*300GB)。主要技术参数：

1)产品类别：机架式

2)CPU型号：XeonE75201.866GHz

3)标配CPU：2颗

4)内存容量：16GBDDR3

5)标配硬盘：900GB

6)内部硬盘：最大支持16块2.5英寸S

7)电源类型：热插拔冗余PSU

8)光驱：DVD

9)最大内存容量：1TB

10)内存插槽数量：64

（二）CAC软件升级方案

500kV该变电站智能化设备状态监测系统开发平台采用：

(1)操作系统：WindowsServer2003Enterprise；

(2)数据库系统：SQL-Server2000；

(3)Web服务器：.NETFramework2.0；

(4)采用100M工业以太网作为通信网络。

1)数据采集和处理

通过各变电站前端采集并发送来自各智能监测单元的监测量，对数据进行处理，并实时更新数据库，进行实时数据的显示。

2)设备状态诊断分析

在线监测综合诊断的处理流程主要包括:监测数据预处理——缺陷特征提取——故障报警——故障类型及严重度判断——辅助决策支持等几个主要环节。

对于变电设备状态的常规诊断，仍是根据《电力设备预防性试验规程》以及已有的导则、标准、统计分析、成熟的经验进行的。包括历史趋势图分析、阈值分析、变压器油的三比值法分析和大卫三角法分析、局部放电的趋势分析、三维数据展示、避雷器和容性设备的相间关联分析等。

3)设备状态可视化

提供变电站主接线图、变电站三维模型图，直观显示站内各设备状态信息。

4)统计计算

对实时数据进行统计、分析、计算，通过计算产生变压器油色谱在线分析、局放的大小和位置、日/月/年最大值、最小值、数字输入状态量逻辑运算值等，设备正常/异常变位次数等。

5)监测预警

当被监测的设备状态发生变化时，系统出现提示或者异常报警，其报警信息包括报警条文、事件性质及报警时间。在线装置本身的报警信息，运行状态，监测周期等信息，通过综合监测单元、站端监测单元传输到在线监测主机，由在线监测主机做统一的管理及报文记录等。

6)系统性能提升

针对本变电站站内部分设备监测参量表（如介损电容量）采集时间密集，数据量庞大等原因，原先采用的视图在处理大数据量数据时，占用过多内存空间从而影响服务器性能，采用优化子表、存储过程调用等方式提高系统性能。

（三）系统对外接口

遵循SG186建设模式，依托DL/T860、IEC61968/61970和《输变电设备状态监测系统概要设计及相关数据规范、通信技术方案》、《Q/GDW变电设备在线监测系统技术导则》、《DL/T860变电站通信网络和系统》、《DL/T860实施技术规范》等相关标准，信息交互采用面向服务架构（SOA），满足电力二次系统安全防护规定及国网406号文《输变电设备状态在线监测系统安全防护方案》要求，采取安全隔离措施，确保各系统及其信息的安全性。

1、CAC到CAG接口（变电I2接口）

遵循国网公司95号文《输变电设备状态监测系统概要设计及相关数据规范、通信技术方案》数据接口设计，CAC接收变电CMA传输的满足DL/T860协议加工的熟数据，向网省侧输变电监控中心的变电CAG进行推送。实现的方式有：WebService方式或ESB总线方式，通过URL:http://CAGIP:8808/CAG定位CAG发布的所有服务方法，将站端监测系统的设备铭牌、监测数据、报警数据、报警阈值、图形等进行传送。

2、与PMS系统的接口

按《Q/GDW变电设备在线监测系统技术导则》、《输变电设备状态监测系统概要设计及相关数据规范、通信技术方案》中接口规范要求，将变电站设备的在线监测数据上传至PMS生产管理系统的在线监测数据模块。针对系统之间的数据交互，接口设计方案可以采用以下方式：

以WebService技术实现数据共享，通过与生产管理系统信息的交互，完成设备台账、状态监测数据等相关信息的联动。CMS将台账信息和在线监测数据信息注册WebService服务供PMS调用，对PMS提供服务接口调用。

采用数据中心方式，并通过数据库连接，将在线监测主机实时监控设备的在线监测状态信息、各个测量值的实时数据，各种告警信息、计算机监控系统的状态信息上传至数据中心服务器，供其他系统调用。

三、隔离供电系统升级

为了提高供电系统的稳定性，隔离变压器容量由原来的1kVA调高为3kVA，隔离开关输入端和输出端分别加装6A的微型断路器和30mA漏电保护装置、PTC自恢复保险。隔离变压器出线侧分别加装3A的微型断路器。

结语

通过实践，对巡检机器人巡视监测平台的优化，保证了电力设备的安全运行，提高了供电可靠性，同时降低了维护、维修费用，为电力系统安全、经济运行带来了显著的经济效益。

参考文献：

[1]周立辉,张永生,孙勇,梁涛,鲁守银.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].电力系统自动化,2011,(19).

[2]周风余.110kV输电线路自动巡检机器人系统的研究[D].天津大学,2008.