基于实时／历史数据库的变电站环境监测平台的开发与应用*

周奇鸿，杨 超，郭一兵

（国网浙江安吉县供电公司，浙江 安吉 313300）

随着科技的不断进步和社会的不断发展，电力设备自动化控制和无人值守已成为必然的趋势.此时，对无人现场进行全面、完美地监测尤为重要.特别是近两年智能电网概念的提出，对于在线状态检测监控技术有了更高的要求.

而随着变电站的现代化和自动化技术水平的提高，那些新型的电力设备例如阀控式免维护铅酸蓄电池和新型继保装置等对环境温度都提出了更高的要求.与此同时，高低压开关柜内电子元器件易受到潮气的侵蚀.特别是在梅雨季节，潮气侵入使柜内的设备如变频器、母线、断路器、电流互感器、电压互感器、绝缘子、电缆终端等设备会逐渐地锈蚀，严重时还会引起设备绝缘击穿、相间短路、设备误动和拒动等现象.

鉴于上述情况，我们开展了基于实时／历史数据库的变电站环境监测平台这个项目，如此便能进行变电站的温湿度在线监测，保证电力设备的安全稳定运行.

1 设计思路

在变电所开关室、主控室、电容器室布置若干个温湿度监测终端；将各监测点终端监测数据通过模数转换接口布线采集至变电所远动交换机，而后将各监测点温湿度数据上传至远方系统服务器进行处理［1］.

系统构架图如图1所示.系统分为三层：现场监控点（包含各种智能设备）、监控中心、监控客户端，为了增强系统的报警功能，用户可根据需要选择配置电脑显示报警、多媒体语音报警、远程电话拨号报警、手机短信报警功能.

数据服务器通过实时／历史数据库接口机将数据接入实时／历史数据库应用平台，利用实时／历史数据库应用平台相应功能，制作监控画面，并设置相应参数越限告警.需要监控变电所现场环境数据的用户计算机，可通过实时／历史数据库应用终端软件，调用相应监控画面，以实时查阅并监控变电所相应环境参数［2］.

现场监控点：现场监控点由数据采集器、各种检测器、传感器、智能模块、协议转换模块、信号处理模块、多设备驱动卡等组成.现场监控点负责机房环境及机房设备的数据采集、分析、处理、显示及报警.同时将采集处理后的数据通过网络传输给监控中心.

监控中心：监控中心实现对多个联网机房的集中监控，接收机房内各种动力设备与环境设备的各种状态信息、报警信息，并将管理人员的控制命令发送到各机房，用户只需登录NEMS系统就完成对整个机房资源的管理.用户可根据需要选择配置电脑显示报警、多媒体语音报警、远程电话拨号报警、手机短信报警等报警功能［3］.

监控客户端：监控客户端安装在管理人员电脑上，管理人员可以通过查看监控画面，实现对机房的集中监控.

数据汇集器：数据转换、集成功能，设定相应IP地址后通过交换机与远方数据服务器相连，同时也可采集遥信量.

在监控主站服务器中安装监控软件和各开闭所系统主机进行连接：监控软件通过手机短消息模式进行连接，监控软件可预设各主机数据上传频率.如：正常情况下每天定时数据上传，异常情况（即报警超标）下实时上传，即只要数据有变化就上传，直至恢复正常情况，这样既保证现场情况上传的实时性，也有助于后台操作人员了解现场情况，作出相应的措施，又可节约运行成本.

系统主机：主机安装在主控室的门口，以便一进入开闭所后能及时了解各设备运行情况，特别是SF6开关室状态.主机负责采集所有变送器采集到的数据，并根据设置条件对各个空间的风机进行控制.对所有的事件能进行自动记录并可查询.主机还可根据实际需要选择要上传的信号或数据，例如：烟感、火灾报警、电子围栏等.

温湿度采集器：采用高精度的温湿度传感器，通过RS485数据线，可实时采集现场温湿度数据，温湿度采集器可安装在墙上.

图 理 温湿度监测系统构架图

2 系统结构

系统主要包括传感器组、环境变量（微机）控制器、通信接口、人机界面和GPRS通信模块5部分组成.

（1）传感器组.传感器组由多个传感器组成，分别测量不同地点、不同位置的多个环境变量，为后台系统提供数据源.主要包括：室外温湿度、室内不同地点的温湿度、出风口温湿度等［4］.

（2）环境变量（微机）控制器.接收传感器采集的环境变量，并对其进行必要的处理和输出控制，同时将数据转发到系统主站［5］.

（3）通信单元.提供多种通信借口，满足控制器的内外通信.

（4）人机界面.为工作人员在现场对系统进行操作提供友好的交互界面.

（5）GPRS通信模块.为工作人员提供远程通信.

3 系统软件设计

（1）基于实时／历史数据库的变电所环境监测系统经过现场安装调试、数据上传及实时／历史数据库软件制作应用测试等过程，实现2座35k V变电所主控室、开关室、继保室、电容器室的温湿度实时监测.

（2）将现场数据接入实时／历史数据库应用平台，完成相应监控画面的制作，实现相应的参数越限告警功能.

（3）图形显示式.可监测到现场温湿度连续变化的情况，以曲线图的形式表现，也可以监测到温湿度离散变化的情况，以柱状图的形式表现.

（4）实现温湿度数据的存储和管理.能实现历史数据查询（根据设定的时间段、控制器地址、传感器编号进行历史数据的查询），并根据查询结果及样式打印报表（报表可定制）［6］.

4 系统应用

4.1 完成项目

（1）基于实时／历史数据库的变电所环境监测系统项目，结合安吉县供电局35 k V灵芝变、35 k V杭垓变检修实施硬件安装.经过现场安装调试、数据上传及实时／历史数据库软件制作应用测试等过程，完成了项目的预期目标，实现2座35 k V变电所主控室、开关室、继保室、电容器室的温湿度实时监测.（2）将现场数据接入实时／历史数据库应用平台，完成相应监控画面的制作，实现相应的参数越限告警功能.

4.2 应用效果

基于实时／历史数据库的变电所环境监测系统在35 k V灵芝变、35 k V杭垓变应用以来，有效解决实时在线测变电站重要设备温湿度的问题.通过对变电站开关室和主控室各种环境变量的有效监测，使得相关人员能够实时得到重要设备区温湿度数据，并有效分析其环境状态，可着力将电力设备的运行环境调整到最佳状态，显著提高变电站电气设备的运行可靠性.

4.3 系统特点

系统特点主要包括以下几个方面：（1）系统采用分布集中监测方式，适合多层多级部门建立分布集中管理模式；（2）强大的报警处理功能，可区分多级的报警级别，报警事件发生时系统自动按事件级别排队报警、显示、处理，并将画面切至报警画面；（3）系统具有电子地图、中文界面、遥测遥信、操作权限严格、彻底实现无人值守等功能特点；（4）界面令检修与操作人员一目了然，参数实时动态显示，场地布局，设备位置直接显示在屏幕上，鼠标控制，操作简单；（5）设备数据实时更新，及时反馈最新环境信息.

5 结语

随着科技的飞速发展与普及，电力的高性能设备越来越多，我们对温湿度的要求也越来越高.于是基于实时／历史数据库的变电站环境监测系统的开发与应用就有了巨大的现实意义.本系统的功能可实现对变电站温湿度的全面、实时、自动的监测，及时发现问题，采取有效的防护措施，减少不利于电力安全的事故发生.

［1］陈昌红，吴芳龄，玲玲，严文强.数字式智能化配电房管理系统的设计及应用［A］.中国电工技术学会低压电器专业委员会第十五届学术年会论文集［C］.2010.

［2］史兴华.供电企业实时／历史数据库实时／历史数据库典型应用案例［M］.北京：中国电力出版社，2009：49－62.

［3］彭立，张建洲，王少华.自适应温度控制系统的研制［J］.东北师大学报（自然科学版），1994（1）：3.

［4］谢晨浩.环境试验设备湿度测量不确定度的分析［J］.电子质量，2003（12）：3－5.

［5］王小飞，袁涛，张铁冰.铂电阻测温仪的设计与实现［J］.电子技术应用，2005（9）：2.

［6］张媛媛，何怡刚，徐雪松.基于C8051F020的温湿度控制箱设计［J］.国外电子元器件，2004（10）：3.