基于电力无线专网电力设施监控及预警平台的研发

国网徐州供电公司 李正超 张 歆 张 东 南京土星视界科技有限公司 李孝展

保障电力设施的正常运行对电力系统乃至社会发展都尤为重要。智能电网的广泛应用、电力设施的使用量与日俱增，而运维人员数量有限。基于电力无线专网电力设施监控及预警平台的研发可提高电力风险的分析能力，使电力设施稳定运行减少故障。电力系统的运维工作主要包括对电力设施的检查、维护和检修工作，主要包括维修和巡检。而电力巡检工作主要由运维人员操作完成，工作效率低、故障发现概率低，且运维人员受到天气因素的影响，工作难度高还具有很大的安全风险。

基于电力无线专网电力设施监控及预警平台可随时随地监测电力设施的参数信息、运行状态，预警系统可提前进行电力设施预警提示。运维人员可及时查看问题并通过分析解决相关问题，极大程度减少了电力系统的停电时间，加快了维修人员的维修速度，为设备检修等工作提供了便利。

1 平台简介

1.1 电力无线专网

加快建设电力系统通信网络成为电力系统建设的重要环节。公网通信可在电力系统中应用，但其故障率高、稳定性弱、风险较高、费用高昂，运营成本较高。电力无线专网维护成本低，对运维人员要求低，维护较为简单，是一种电力通信的重要方式，可接入视频、采集数据、对话语音等功能，满足电力通信需求。电力无线专网是通过无线电、软件研究等技术研究而成，目前在智能电网中应用广泛，如变电站监控系统、配电所综合监测、智能配电终端、环境在线监测等。

1.2 设计思路

基于电力无线专网电力设施监控及预警平台的研发，主要采用面向对象设计技术，采用了C++、QT 等编程软件，SQL 数据库等。该平台可在智能变电站、配网主站等地方使用。该平台是以电力公司所管辖的各种电压等级变电站中的电力设施为管理对象，采集这些对象送出的所有信息并加以分析处理，为用户提供告警、操作、分析、统计、查询等各种功能的一个综合型系统。

基于电力无线专网电力设施监控及预警平台可分为三层：电力设施设备层、电力无线专网通信层和平台管理层。电力设施设备层主要包括电力保护设备、多功能电表、智能开关等。电力无线专网通信层主要包括网络服务器、4G 通信模块等，用于网络数据交互。平台管理层包括计算机、显示器、电源、打印机等设备，主要用于系统平台的人机交互、电力设施的运行状态显示等。

1.3 主要特点介绍

面向对象设计技术，采用各个模块单独设计的原则和框架结构设计，使该平台使用灵活、扩展性强，并具有很好的开放性。动态设备信息管理平台的建立与二次统计功能的开发，大幅度提高系统的通用性和使用便利性，极大地满足了用户各种非标的生产管理需求。大容量存储技术的应用使数据安全得到加强，系统维护更加方便。历史数据根据电力设施的不同类型分类维护。针对不同电力设施的监控数据采用不同的存储方法，对于电力系统内正常波动的监控数据或运行状态分别标记，兼容性强，可适合国内外各种电力设施。

本文研发的平台采用工业监控计算机，采用国产linux 操作系统。平台软件可在计算机上续24小时运行。平台采用主备机模式，配置至少两台计算机，一台为主机、一台为备机。主备机方式的应用可减少电脑故障等问题引起的平台运行不起来的情况，保障基于电力无线专网电力设施监控及预警平台的正常运转。两台计算机互为备机，保证平台的每天24小时、一年365天的不间断运行。

本文所述的平台采用基于电力无线专网的网络形式，可实现无线网络组网，支持不同厂家电力设施的接入，还可支持各种电力规约。该平台软件采用SCADA 系统方式，进行模块化设计，不同模块间通过软件接口实现数据互通，减少了模块间互相干扰。每个模块可根据需求进行程序更新、升级和维护，更加便捷，减少了软件程序升级导致的系统bug 等。该平台采用开放式的网络组成架构，可根据用户需求添加新类型的电力设施，还可灵活接入智能设备，增加新的功能模块，不需重新开发、只增加程序模块即可。

本文所研发的平台还具有故障预警功能，在有电力设施运行状态不正常时，系统平台会发出告警信息并推送到系统主界面上，提醒运维人员及时处理问题。还可将告警信息通过手机APP 推送，随时随地24小时可以远程查看并处理问题。基于电力无线专网电力设施监控及预警平台，还根据不同的用户配置对应的权限，减少误操作的出现。电力设施的运行数据及平台系统的日志都存储在平台使用的数据库软件中，可根据需求生成不同的报表。

2 平台搭建

2.1 数据库介绍

本电力设施监控和预警平台采用SQL 数据库，该数据库的数据交互能力强，可为用户提供便利，还可提高工作效率和工作质量。基于电力无线专网电力设施监控及预警平台，将历史数据库和实时数据库结合起来使用，方便该平台跟其他的系统平台进行交互，形成数据共享，扩大应用范围。为了可以实时查看电力设施的运行状态，采用了内存数据共享技术、基于TCP/IP 网络协议的数据管理技术等。

本文研发的电力设施监控和预警平台，开发的数据库采用了一个类似于windows 的人机交互界面，方便运维人员操作。该数据库还可采用系统提供的数据访问方式，进行数据查询、数据录入、数据修改等操作，使用起来更加方便高效。

2.2 预警系统介绍

基于电力无线专网电力设施监控及预警平台中研发了一个预警系统，该系统由电力设施、数据监测、监测管理等部分组成，采用了电力无线专网通信技术、计算机大数据分析技术、数据库分析处理技术等。该预警系统可分析采集监测到的电力设施的数据和状态，排除电力正常扰动的干扰，24小时监测，具有故障预警、电力设施运行状态趋势分析，还可实时查看电力设施运行画面、对历史报警进行问题追溯分析判断等。该平台做到了真正的远距离监测，为运维人员对电力设施的设备检修提供了可靠依据，保证了电力设施的安全稳定运行。

图1 平台功能示意图

2.3 平台通讯网络介绍

基于电力无线专网电力设施监控及预警平台，通过电力无线专网将各个电力设施和监控平台进行通讯。电力设施可通过电力无线专网接入internet，并和平台系统的服务器之间建立网络点对点的连接。电力无线网络可通过开通4G 功能的SIM 卡接入，通过装有SIM 卡的4G 网络通讯模块进行网络传输，上传数据信息、运行状态、告警信息等。电力无线网络传输距离远、可靠性高、隐私性好且抗干扰性强。不过这种通信方法需在电力无线专网覆盖范围内使用，并且在电力系统中申请相应的网络。

综上，通过基于电力无线专网电力设施监控及预警平台的研发，完成了电力设施数据采集、分析数据、监测预警等功能。该平台还接入了报警模块，当发生安全故障隐患问题时会快速通知运维人员，避免了由人为因素导致的电力事故，督促工作人员及时解决问题，采取相应的措施。电力设施监控及预警平台通过电力无线专网的应用，更加高效稳定的运行，提高了运维人员的工作效率，降低了维护成本，提升了质量。