智能变电站继电保护智能移动运维系统设计

骆枫婷

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000）

0 引言

电力系统的稳定运行是依靠智能变电站的继电保护设备。当前，科技飞速发展，智能变站的继电保护设备大量应用计算机技术、数字化技术等。因此，传统的以人工为主的的定检运维方式不能满足当前复杂的设备，需要借助更加智能的设备以及专业的维护人员，对智能变电站的继电保护进行检测与维护，从而实现电力系统的稳定运行，提高供电的可靠性[1-3]。

对电网设备进行定期检修是重要的电力生产管理工作之一，也是电网企业重要的运营工作之一，对电网的可靠供电、电网安全的保证与电网设备健康水平的提升有着重要意义。伴随着信息化与科技水平的提升、社会的进步与经济的发展，依靠控制技术、通信技术与现代信息技术来提升电网整体的智能化水准，使电网的整体发展能够适应现代社会的可持续发展要求是当今社会新的电网发展趋势。在物联网技术、移动化技术、大数据技术以及云计算技术越来越发达的情况下，现今的电网企业必须顺应趋势利用这些新技术对电网的管理模式与管理技术进行不断的改良。为了深化物联网技术、移动化技术、大数据技术以及云计算技术在电网运维方面的应用，国家电网公司已经非常明确的确立了实现智能化电网运维的工作目标。为了实现智能化电网运维的工作目标，必须以业务创新、智慧运营、智能生产、技术先进等口号为引导，对环境、设备等信息状态智能感知能力进行提升，并以检修、运维等电网维护管理工作的管理能力为核心，对智能变电站继电保护运维系统进行构建，从而实现电网运检与互联网技术的深度融合。

随着智能变电站继电保护设备智能化水准的逐渐提升，智能变电站继电保护设备的运维要求也在不断提升。在传统的电网运维中，运检平台一直存在着现场侧管控不足的短板以及中心侧与现场测经常出现通讯脱节的问题。一方面，现场侧的电网运维人员难以及时运用中心侧的电网运维资源，另一方面，中心侧缺乏实时进行现场电网运维管控的手段，因此，必须设计一个智能变电站继电保护智能移动运维系统来实现电网的智能化运维。

1 智能变电站继电保护智能移动运维系统设计

1.1 系统整体架构设计

为了解决电网运维中现场侧管控不足的短板以及中心侧与现场侧经常出现通讯脱节的问题，基于移动平台技术与无线网络设计了一个智能变电站继电保护智能移动运维系统，该运维系统的整体架构主要由三个层次组成，也就是现场运检设备、智能运检盒子以及变电设备一体化运维平台，具体架构如图1 所示。

图1 智能变电站继电保护智能移动运维系统整体架构 Fig.1 The whole structure of intelligent substation relay protection intelligent mobile transportation system

1.2 系统软件设计

主站端系统模块主要是基于国家电网平台进行开发，其结构则采用B/S 进行设计，主要目的是为了收集设备缺陷信息与管理设备台账[4]。主站端系统模块能够与运行管理系统以及继电保护统计分析系统实现数据的交互，并且可以完善运行管理系统的业务数据处理以及继电保护统计分析系统的历史信息查询、缺陷信息的分析统计以及资料数据的云端存储等功能。主站端系统模块可以通过智能移动终端模块有效实现管理与监测现场设备信息，从而保障现场设备的平稳运行[5]。

智能变电站继电保护智能移动运维系统的主站端系统模块主要由展示层、逻辑层、服务层以及数据层组成，其中，展示层的图表展示技术与页面风格都较为成熟，可以为用户提供智能化的人机交互界面，其构建技术主要包括Fusionchart、DWZ、SVG、Html5、Flash、Ajax、JavaScript 以及JSP，等等。逻辑层主要负责提供展示层所必需的多样化的信息数据资源，其构建技术主要包括 Spring、Struts、Servlet 等[6]。服务层则主要负责提供地理信息服务、外部系统的数据交互接口服务以及内部系统之间的交互数据访问服务。其构建技术主要包括GIS、Ibatis、JDBC、Active MQ、ApacheCamel 等。数据层则主要利用关系型数据库来保存缺陷业务数据以及设备台账等内容，以及利用文件数据库来保存报告、图片等文件数据信息，其构建技术主要包括文件管理系统、Oracle or MySQL 以及数据库管理工具[7]。

1.3 系统硬件设计

智能变电站继电保护智能移动运维系统中的智能移动终端模块是一个前端设备系统模块，主要负责查询各类运维数据记录、采集各种设备缺陷信息以及校核智能变电站继电保护设备的各种台账信息等[8]。智能移动终端模块会负载一个能够独立进行智能运检的软件，该软件的界面设计简洁明了并且十分人性化，主要包括信息交互模块、设备缺陷管理模块以及设备台账管理模块这三个部分。其中设备缺陷管理模块主要采集智能变电站继电保护设备的各种缺陷信息，并将采集到的各种设备缺陷信息通过无线通讯系统向主站端系统进行实时传输，最终以e 文件的形式实现与运行管理系统与继电保护统计分析系统的数据共享，从而实现智能化管理运维业务数据的目标，并解决了多端使用数据、单端维护数据的电网运维弊端[9]。而设备台账管理模块则主要用于管理运行管理系统与继电保护统计分析系统的设备台账前端，通过智能移动终端能够直接面对智能变电站继电保护设备来校核智能变电站继电保护设备的台账信息，以及达成与运行管理系统以及继电保护统计分析系统的实时台账信息变更比对。智能移动终端模块的开发主要是基于应用非常广泛的Android 系统平台，该模块对蓝牙、相机、存储、电力无线虚拟专网等硬件资源进行了充分的整合，还能够实现与主站端系统以及电力无线虚拟专网的实时数据交互，实用性较强，能够同时满足移动终端在技术、业务、通讯等方面的需求。

智能变电站继电保护智能移动运维系统的信息交互模块的设置主要是为了实现智能移动终端模块与主站端系统模块之间的信息交互。智能移动终端模块与主站端系统模块之间的信息交互主要通过两种方式来实现：建立长连接，通过Server 与WebSocket 实现信息交互以及不建立长连接，通过HTTP 请求信息的发送来达成与Server 的通信[10]。第一种方式主要用于主站端系统模块主动将信息推送到智能移动终端模块的场景，例如一些新的任务信息等。利用WebSocket 建立长连接来达成推送信息的目的，克服了HTTP 轮询方式的缺点，可以同时减轻客户端与服务端的压力。第二种方式主要用于智能移动终端模块主动从主站端系统模块进行信息获取的场景，例如设备台账查询以及用户登录等情况。利用不建立长连接的方式达成通信，能够实现智能变电站继电保护智能移动运维系统的实施数据传输。

2 实验结果与分析

智能变电站继电保护智能移动运维系统通过主站端系统模块、智能移动终端模块与信息交互模块的设计实现了对智能变电站继电保护设备的智能移动运维。为了保证智能变电站继电保护智能移动运维系统的有效性，设计一个仿真实验。在实验过程中，以某智能变电站继电设备为实验对象，对该智能变电站继电设备进行智能移动运维。为了保证实验的有效性，使用传统变电站继电保护运维系统与智能变电站继电保护智能移动运维系统进行比较，观察实验结果。智能变电站继电保护智能移动运维系统与传统变电站继电保护运维系统的故障远程诊断速率对比如图2 所示。

图2 故障远程诊断速率对比 Fig.2 Comparison of fault remote diagnosis rate

通过图2 可知，智能变电站的继电保护智能运维系统，其故障远程诊断率在运行40 h 时最高，并保持平稳状态，传统变电站继电保护运维系统远程诊断速率相对较低。因此，智能变电站继电保护智能移动运维系统与传统变电站继电保护运维系统相比，其故障远程诊断速率明显更高并且更加稳定。

3 结语

智能变电站继电保护智能移动运维系统通过对各个模块的设计以及智能变电站继电保护设备的智能化信息共享与交互，实现了智能变电站继电保护设备的标准化、无纸化与移动化管控，提升了电网运维工作的可靠性、高效性与便捷性，节省了大量的人力资源，安全系数更高，同时保证了电网的平稳运行。希望本文研究能为今后电力系统稳定运行以及运维系统的进一步推广提供依据。