变电系统中的数据自动采集装置分析及设计

变电系统中的数据自动采集装置分析及设计

靳莹

国网宁夏电力有限公司检修公司，宁夏 银川 750011

摘要：由于社会的发展，我国工业生产规模的不断扩大，各行各业的用电需求逐渐增长，这对电网的安全稳定性提出了更高的要求。目前，我国电力系统运行环境目趋复杂，变电可靠性能要求增加，为了全面满足人们对于电力系统应用需求，技术人员进一步加强了对变电设备的在线检测的应用，促进了系统的完善发展。本文电力在线检测系统为中心展开讨论，介绍了其数据采集的基本功能，分析双余度方式的可靠性，并通过实验进行检验，具有一定借鉴价值。

关键词：电力系统；变电设备；检测内容；在线检测系统

引言

变电站特别是高电压等级(10kV-220kV及以上)的变电站，有限的空间内汇集了众多的一次设备和二次设备，这会对数据采集传输系统产生很强的稳态电磁干扰和瞬态电磁干扰，需要对数据自动采集技术进行分析和研究。

1变电系统中的数据自动采集装置

变电系统中的数据自动采集装置可以实现对变电站中的运行数据的采集和传输，满足了变电站的日常运行需求。在数据传输系统中，若采用电缆作为通信介质的数据采集系统，存在数据无法传输以及电磁干扰严重的问题，难以满足高可靠性和高速率的数据通信要求。为了解决上述问题，目前在智能化变电站中已经广泛采用了光纤替代传统的电缆，作为数据信息传输的媒介，提高了数据传输的稳定性和可靠性，提升了变电站的智能化和自动化水平

2电力在线检测系统数据采集功能分析

2.1电力在线检测系统数据采集过程

电力在线检测系统数据采集的主要过程为：通过传感器将模拟电流信号转换成电压信号，并采用放大器提高电压信号信噪比，获得有效采样信号；这部分采样信号的数字量转换过程则由程控放大器、采样保持器及A/D转换器完成；检测控制端的计算机对数字量信息进行存储、分析和处理，将结果汇总为即时的电力设备运行状态，为判断电力系统是否正常工作提供依据。

2.2变电系统中数据自动采集装置的运行原理

在变电系统中的数据自动采集装置的

数据采集发送端，数据采集板通过以太网接口与发送端以太网光纤收发器相连；发送端以太网光纤收发器通过光纤与接收端以太网光纤收发器连接，接收端以太网光纤收发器通过以太网接口与计算机相连；数据采集板可以由48路模拟开关、12位A/D转换器以及微处理器顺次级联组成，发送端以太网光纤收发器和接收端以太网光纤收发器均采用芯片组成。

变电系统中的数据自动采集装置在具体的运行过程中，可以按照数据采集流程图进行运行。首先是A/D转换器初始化，主要包括采样时钟、采样通道、采样系列、步值、采样结束时产生中断。其次是定时器初始化，设置定时器模式，周期输出脉冲触发A/D采样。A/D经初始化后，等待定时器的脉冲触发采样，每次采样都是一个序列，即8个通道的和4个通道的。每个序列采样结束时触发中断，在中断里清除中断标志，切换模拟通道，读取数据并将其输送缓冲区，判断是否达到一个数据包的个数，若未达到，则返回等待下一次的定时器触发中断。当达到一个数据包个数则设置UDP(用户数据报协议)发送标志，并返回等待下一次的定时器触发中断。

3变电系统中数据自动采集装置的设计及应用

3.1变电系统中数据自动采集装置的设计技术方案

在数据采集发送端，待采集信号首先经过多路模拟开关，然后经调理、模数转换后变成数字信号，通过移植的TCP/IP协议将数字信号打包为网口数据，再利用发送端以太网光纤收发器将网口数据转化为光信号并通过光纤传输至数据接收端。数据接收端采用与发送端对应的以太网光纤收发器把光信号还原成电信号，并通过以太网接口送入计算机，从而实现多路数据的采集和传输。

在数据通信媒介的选择方面，可以采用光纤作为信号传输介质，实现数据采集和传输的电气隔离。采用光信号远距离传送数据，有效减小电磁干扰的影响，具有信号传输方式安全可靠、误差小、传输带宽高的优点。数据采集模块的采样通道可多达48路，同时系统采用光纤作为通信介质，实现发送端和接收端电气隔离并且具备数据传输高抗电磁干扰性。

3.2数据采集可靠性余度设计

分析系统的容错要求是余度设计的前提条件，在此基础上才能确定数据采集系统余度的构成、数量、级别及管理办法。余度数量取决于数据采集系统可靠性指标、体量、功耗及余度管理水平。目前，广泛采用的电力在线检测系统功能较多，体量偏小，趋向高效利用系统资源，因而设计为双余度，全面提高数据采集的可靠性。双余度系统设计以计算机为核心功能模块级，继而将系统划分为几个模块，各模块单独实现各自功能并通过接口进行连线。

3.3变电设备大数据采集巡检系统终端APP

系统APP通过扫码安装。主要提供设备档案查询、抄表、检修管理、缺陷管理、事故处理卡无线打印及其它辅助功能，帮助巡视人员随时随地了解设备信息及缺陷情况，加强巡视针对性，对现存缺陷进行跟踪，对隐患设备进行观察。　　（1）设备信息、档案查询。运维人员进行设备巡视时，通过APP扫描设备二维码获得巡视重点及设备缺陷图文信息，根据信息对设备进行重点巡视，对设备缺陷进行跟踪并对设备缺陷发展情况进行记录，通过APP上传图文信息至WEB客户端，并更新。变电站事故处理时，要求电力人员到达变电站后应尽快全面掌握现场信息，事故突发情况，尤其是火灾时，现场纸质资料易被损坏，此时，利用APP则能通过扫描设备二维码，迅速掌握现场信息（通过现场任一二维码，即可利用树状链接，进入任一小室或间隔查看信息），帮助运维及检修人员尤其是不熟悉现场的人员，快速掌握传递共享信息，提升应急处置效率，实现尽快隔离故障设备，尽力缩小事故范围，保障正常设备安全稳定运行。（2）现场巡视表计抄录。变电设备巡视时，需对设备表计及蓄电池电压等进行数据抄录统计，巡视结束回到运维集控站后再誊录至各类系统或电子表格进行保存，费时费力，工作效率低。系统APP除手动输入数据外还可提供图片识别数据输入、语音输入，在设备巡视时通过APP即可完成数据采集整理工作并可导出数据上传至各类生产管理系统。

结语

电力设备是电网的基础结构组成部分，其运行稳定性对于电力系统输配电能力有着很大的影响。变电设备作为电力系统中的关键设备，其运行故障的出现，势必会造成电力系统的严重破坏，从而阻碍电力用户对电力的正常应用，甚至还会造成重大用电事故。因此，技术维护人员在工作中，一定要努力加强对于在线检测工作的重视，在新时期不断推动在线检测技术的高效应用，以及在线检测系统的优化升级，以保证变电站中变电设备的健康运行。

参考文献

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