智能变电站便携式报文及录波监测系统设计与实现
智能变电站一体化监控系统建_设技术规范(正式发布版)
智能变电站一体化监控系统建_设技术规范(正式发布版)标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-ICSQ/GDW 国家电网公司企业标准Q / GDW679 — 2011智能变电站一体化监控系统建设技术规范Technical specifications for construction of integrated supervision and controlsystem of smart substation2011-02-07发布 2011-02-07实施国家电网公司发布目次前言 .................................................................................................................................................. I I 1范围 . (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4 总则 (2)5 体系架构及功能要求 (2)智能变电站自动化体系架构 (2)一体化监控系统架构 (2)系统功能要求 (3)应用间数据流向 (6)6 一体化监控系统结构 (7)系统结构 (7)网络结构 (9)7 系统配置 (9)硬件配置 (9)系统软件配置 (10)时间同步 (11)性能要求 (11)8 数据采集与信息传输 (12)9 二次系统安全防护 (12)编制说明 (13)前言智能变电站是智能电网的重要环节，一体化监控系统是智能电网调度控制和生产管理的基础，是大运行体系建设的基础，是备用调度体系建设的基础。
为规范智能变电站建设，按照“统一规划、统一标准、统一建设”的原则，国家电网公司组织编写了《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》。
本标准规定了智能变电站一体化监控系统体系架构、功能要求和系统配置等，为智能变电站设计和建设提供技术标准和依据。
智能变电站网络分析与故障录波一体化系统设计与实现
智能变电站网络分析与故障录波一体化系统设计与实现摘要南京南瑞继保电气有限公司的研究人员何君、刘明慧等，在2018年第8期《电气技术》杂志上撰文，通过分析智能变电站网络分析装置和故障录波装置发展现状，提出了一种适用于网络分析和故障录波应用场景的一体化系统设计方案。
系统结构由管理单元和采集单元组成，文中阐述了系统信息采集方案和数据处理流程，并分别论述了管理单元和采集单元的软件实现方案，解释了管理单元和采集单元总体功能定义和各应用模块组成架构。
通过实例对比分析，指出了一体化设计的优势，总结了设计方案的实用性和有效性。
文献[13]提出管理单元和前置采集单元的一体化系统设计架构，系统内部使用站控层MMS网络通信。
文献[14]提出“分散采集+集中分析”的思想，同样基于管理单元和采集单元架构，采集单元负责采集网络报文，管理单元实时分析和记录。
上述文献基于单装置的设计不能满足不同规模数据流量和组网方式情况下网络报文数据的采集要求。
基于采集单元和管理单元的系统设计缺乏统一的技术标准，采集单元和管理单元功能定位不够合理，“分散采集+集中分析”对管理单元实时性能要求较高，未充分发挥采集单元的作用，采集单元和管理单元采用站内MMS网络通信不适应现行标准和规范对于网络分析记录装置的要求。
本文基于“分散采集分析+集中配置展示”思路，提出一种新的网络报文分析和故障录波一体化系统设计，系统由多（单）台套采集单元和一台管理单元组成，采集单元实现报文实时采集分析和故障录波功能，管理单元负责系统配置及分析结果的展示。
1 系统设计本文设计的网分报文分析与故障录波一体化系统采其系统架构图如图1所示。
图1 系统架构为适应不同电压等级和不同组网方式智能变电站的报文采集需求，系统基于分散采集分析和集中展示的思路，采集单元完成报文采集、记录、分析以及故障录波功能，管理单元承担网络报文分析及故障录波后台功能。
采集单元通过高速采集口采集过程层网络、站控层网络和站内调度通信网络报文，广播报文或GOOSE、SV等组播报文直接将交换机转发范围内的某端口接入采集端口，MMS、104等单播报文需要在交换机上做镜像，然后将镜像端口接入采集端口。
适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量设备的制作方法
一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，包括脉冲大电流传感器，脉冲大电流传感器通过屏蔽线与数字化处理单元相连，数字化处理单元输出为光信号形式，通过光纤与光电传输单元相连；光电传输单元靠近终端处理单元，其输入信号为光信号，输出信号为电信号，该电信号通过USB传输线接入终端处理单元。
本技术新型一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，现场可移动性强，可随时对需要测量的位置进行电流测量，无需中断被测装置的运行，准确度高。
技术要求1.一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，包括脉冲大电流传感器，其特征在，脉冲大电流传感器通过屏蔽线（6）与数字化处理单元（3）相连，数字化处理单元（3）通过光纤（7）与光电传输单元（4）相连，光电传输单元（4）通过USB传输线（8）将信号传输至终端处理单元（5）。
2.根据权利要求1所述一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，其特征在于，所述脉冲大电流传感器包括开口式Rogowski线圈，开口式Rogowski线圈作为电流传感单元，通过检测Rogowski线圈的输出电压来获取通过其中的一次电流信号。
3.根据权利要求1所述一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，其特征在于，所述脉冲大电流传感器包括主Rogowski线圈（1）和两对校正线圈（2），主Rogowski线圈（1）用于对被测脉冲大电流的检测，两对校正线圈（2）用于对主Rogowski线圈（1）的位置和开口气隙进行校准。
4.根据权利要求3所述一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，其特征在于，所述两对校正线圈（2）包含四个单独的方形线圈，各个线圈上的线匝分布完全一致，且四个单独的方形线圈在主Rogowski线圈（1）上呈对称分布，四个单独的方形线圈处于正方体的四个顶点上。
5.根据权利要求3所述一种适合变电站现场的便携式脉冲大电流测量装置，其特征在于，所述主Rogowski线圈（1）、两对校正线圈（2）均采用印刷电路板（PCB）技术制作而成。
CYGM-61588便携式网络报文分析仪技术规范书
产品技术规范书（图片仅供参考）设备名称：便携式网络报文分析仪型号：CYGM-61588生产厂家：产品编码：品牌：一、产品简介CYGM-61588便携式网络报文分析仪是应用于智能变电站或电力科研实验室的便携式网络报文分析仪器，全面支持DL/T 860以及智能变电站相关标准，为智能变电站各类二次设备的试验、调试、检修提供数据参考依据。
CYGM-61588可直接采集智能变电站过程层网络的采样值、GOOSE、MMS和IEC 61588对时报文。
可选配暂态录波功能和连续记录功能模块，当选配暂态录波功能后，即可实现电网暂态故障的记录和分析测距功能。
二、技术特点1. 全面记录SV、GOOSE、MMS、IEC61588等智能变电站所有类型报文2. 采用高性能实时嵌入式操作系统vxWorks，系统稳定、可靠，实时性好3. 能变电站过程层和站控层网络异常实时告警4. 原始报文实时记录分析与暂态故障录波一体化设计5. 支持100M/1000M/FT3等多种采集接口插件的组合配置，接口种类丰富、数目多6. 4个1000Mbps上行通信网口7. 支持光纤IRIG-B和电平IRIG-B对时，精度＜300ns8. 所有采集端口均支持IEC61588时钟同步，精度＜300ns9. 同步后，装置自身时钟守时精度24小时误差≦±100ms10. 实时数据写盘速度：外圈≧70MB/s，内圈≧30MB/s11. 实时纳秒级硬件时标，时标分辨率为40ns三、技术指标1. 处理器：嵌入式双核处理器，内存2GB2. 存储空间：2TB3. 操作系统：军工级嵌入式实时操作系统：vxWorks 6.94. 智能数据采集接口标配1：8~16个100Mbps SFP模块标配2：8个100Mbps SFP模块+4个1000Mbps SFP模块标配3：8个FT3(ST)光纤接口+8个100Mbps SFP模块标配4：8个FT3(ST)光纤接口+4个1000Mbps SFP模块接收灵敏度：-30~-14dBm；发送功率：-20~-14dBm。
浅析智能变电站网络报文记录分析装置设计
浅析智能变电站网络报文记录分析装置设计网络报文记录分析装置应用于越来越多的智能变电站。
在智能变电站中起到不可替代的作用，文章针对网络报文分析仪在满足智能变电站需求的基础上，结合现有技术条件，分析了网络报文记录分析装置的基本构成及各功能介绍和关键技术。
标签：网络报文；智能变电站；关键技术引言随着智能变电站的迅速发展，变电站站控层、间隔层以及过程层的通信网络报文已经成为变电站智能设备间信息交互和共享的主要方式。
直接影响整个智能变电站的通信是智能设备和通信网络的健康状况，可能导致电力系统重大事故的原因可能是网络报文的发送端、接收端及通信网络异常或故障，因此需要对网络报文进行有效的监视、记录和诊断，提前发现通信网络的薄弱环节和故障设备，预防电力系统事故的发生。
1 装置基本构成网络报文记录分析装置由接收模块、报文记录模块和报文分析模块三部分构成及管理单元、记录单元、采集单元三部分。
该设备接入两个网络：接入过程层网络，接收合并单元提供的采样值数据，接收智能终端的断路器状态和保护装置发出的各类跳闸和告警信号；接入站控层网络，主要用来记录站控层的网络报文信息。
设备接入处理能力包括：（1）单台记录单元接入采集单元：8台；（2）单台记录单元接入采集单元：4台；（3）单台记录单元接入MMS客户端：16个；（4）单台记录单元接入SV控制模块：28个；（5）单台记录单元接入GOOSE控制模块：256个；（6）单台记录单元处理映射后的模拟量通道：132个；（7）单台记录单元处理映射后的开光量通道：512个；（8）单台记录单元接入网络报文流程：400Mbit/s。
2 分析记录装置各功能分析2.1 管理单元功能管理单元对应于网络报文分析装置的报文分析模块，实现系统的人机接口，管理多台记录单元，管理单元既可以使用Windows操作系统，又可以使用Linux 操作系统，基于安全的考虑，越来越多的变电站选择Linux操作系统来实现。
WDGL-T1便携式报文及故障录波监测装置说明书
6 参数设置..........................................................................................................................................15
6.1 菜单说明..........................................................................................................................................................15 6.2 系统配置..........................................................................................................................................................16 6.3 录波参数设置................................................................................................................................................. 18
3.2 记录方式............................................................................................................................................................8 3.3 故障分析报告.....................................................................................................................................................9 3.4 输出方式.............................................................................................................................................................9
变电站智能监测与维护系统设计
变电站智能监测与维护系统设计随着电力行业的快速发展，变电站作为电能传输和配送的重要节点，更加需要一个智能化的监测与维护系统来提高能源传输的效率和安全性。
本文将就变电站智能监测与维护系统的设计进行讨论。
1. 引言变电站作为电力系统中重要的环节之一，起着电能传输、转换、配电的关键作用。
因此，人们对变电站的安全和稳定性的需求越来越高。
传统的变电站监测与维护方式存在着许多局限性，因此，设计一个智能化的监测与维护系统成为必然的选择。
2. 智能监测系统设计2.1 监测设备选择变电站智能监测系统需要通过各种传感器和仪表对变电站的各项参数进行实时监测。
首先，我们需要选择适合的监测设备，如温度传感器、湿度传感器、电流传感器、压力传感器等。
这些设备将能够提供所需的实时数据。
2.2 数据采集与传输收集到的数据需要通过合适的传输方式传输到中央服务器进行处理和存储。
一般情况下，这些数据是通过网络进行传输的。
因此，系统设计需要考虑网络传输的稳定性和安全性，选择合适的网络技术和协议，如以太网、无线传输等。
2.3 数据处理与分析一旦数据传输到中央服务器，我们需要对数据进行处理和分析，以便及时发现异常情况并采取相应的措施。
数据处理和分析可以通过软件来完成，如数据挖掘和机器学习算法。
这些算法可以根据历史数据来建立故障预测模型，提前发现潜在的故障风险。
2.4 报警与预警机制当系统监测到异常情况时，需要及时发出报警和预警。
这可以通过手机APP、短信、邮件等方式来实现。
报警和预警机制应该能够提供足够的信息，方便操作人员迅速采取措施防止事故的发生。
3. 维护系统设计3.1 远程监测与维护传统的变电站维护需要人工巡检，不仅耗时耗力，而且存在一定的安全风险。
因此，设计一个远程监测和维护系统将极大地提高变电站维护的效率和安全性。
远程监测技术可以通过实时视频监控和远程操作来实现。
3.2 维护计划与预防性维护一个好的维护系统应该能够制定合理的维护计划，并实施预防性维护措施。
变电站智能辅助监控系统
变电站智能辅助监控系统【正文】一、引言变电站智能辅助监控系统是基于数字化技术和智能化算法的一种监控系统。
通过采集和分析变电站各种参数数据，实现对变电站设备状态的实时监测和故障预警，提高变电站的安全性、可靠性和效率。
本文档旨在对变电站智能辅助监控系统进行详细介绍和说明。
二、系统概述⒈系统架构⑴系统组成⑵系统功能⑶系统特点⒉系统需求⑴硬件需求⑵软件需求⑶数据需求三、系统设计⒈传感器布置与数据采集⑴传感器选择及布置原则⑵数据采集方法和技术⒉数据处理与分析⑴数据预处理⑵数据分析算法⒊监控与预警功能⑴实时监测功能⑵故障预警功能⑶报警与通知机制四、系统部署与调试⒈系统安装与配置⑴硬件设备安装⑵软件系统配置⑶数据采集与传输调试⒉数据验证与故障排除⑴监测数据验证⑵故障排查与修复五、系统运维与维护⒈系统运行监测与优化⑴监测指标与报表⑵性能优化措施⒉定期维护与巡检⑴硬件设备维护⑵软件系统更新六、系统性能评估⒈典型特征参数评估⑴系统准确性评估⑵实时性评估⒉故障预警效果评估⑴故障预警准确性评估⑵预防措施效果评估七、法律名词及注释⒈法律名词1：对应解释和说明⒉法律名词2：对应解释和说明【附件】⒈附件1：系统设计图纸⒉附件2：系统配置文件⒊附件3：实际数据采集记录【结束语】本文档详细介绍了变电站智能辅助监控系统的设计、部署、运维等各个方面，可以为相关工作人员提供参考和指导。
附件中包括了系统设计图纸、配置文件和实际数据采集记录。
相关法律名词和注释在文档中有详细说明。
如有任何疑问，请与我们联系。
SDL-9001智能变电站报文记录及故障录波装置说明书
5 软件主界面及装置管理 ........................................................ 11
5.1 软件主界面说明..................................................................... 11 5.2 装置管理........................................................................... 12
8 报文记录与分析 .............................................................. 39
8.1 异常报文记录....................................................................... 39
基于变电站的智能电力信息采集与监控系统设计
基于变电站的智能电力信息采集与监控系统设计随着电力行业的不断发展，智能电力信息采集与监控系统在变电站中的应用越来越多。
本文将基于变电站的需求，设计一个智能电力信息采集与监控系统，以提高电力系统的稳定性和安全性。
在设计智能电力信息采集与监控系统之前，我们需要先了解变电站的基本情况和需求。
变电站是电力系统中起到转换、传输和分配电能的关键环节，是电力系统的重要组成部分。
因此，智能电力信息采集与监控系统需要能够全面、高效地收集和监控关于电力系统的各种信息。
首先，我们需要采集变电站中各个设备的运行状态数据，包括变压器、开关设备、保护装置等。
这些数据将作为系统运行的基础，能够帮助我们及时发现设备故障和异常情况。
为此，我们可以使用传感器和监测装置等硬件设备，将这些数据实时传输到智能电力信息采集与监控系统中。
其次，系统需要对采集到的数据进行实时监控和分析。
通过对数据的处理和分析，可以及时检测出变电站中的故障和异常情况，并进行相应的预警和处理措施。
例如，当某个设备温度超过安全范围，系统可以自动发出警报，并及时通知相关人员进行处理。
此外，智能电力信息采集与监控系统还应支持远程监控和操作。
通过互联网技术，可以将变电站中的数据传输到远程服务器，使得用户可以随时随地通过网络访问和控制变电站。
这不仅提高了系统的实用性和可操作性，也方便了用户对电力系统的管理和维护工作。
针对以上需求，我们可以设计一个由传感器、监测装置、数据采集模块、数据处理模块和用户界面组成的智能电力信息采集与监控系统。
系统中的传感器和监测装置负责数据的采集和传输工作，数据采集模块将收集到的数据进行整合和存储，数据处理模块对采集到的数据进行实时分析和处理，用户界面则向用户展示系统的监控结果和操作界面。
在设计系统时，还需要考虑到系统的安全性和可靠性。
对于数据的传输和存储，应采用安全加密技术，防止数据被非法获取和篡改。
同时，系统应具备自动备份和灾备恢复功能，以保证数据的可靠性和稳定性。
一种智能变电站报文及录波分析管理机装置[实用新型专利]
![一种智能变电站报文及录波分析管理机装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/36c28dc8dd36a32d72758162.png)
专利名称：一种智能变电站报文及录波分析管理机装置专利类型：实用新型专利
发明人：刘英亮,范作程,徐腾飞,赵传刚,马亮,随善坤,郭凯申请号：CN202020141621.2
申请日：20200120
公开号：CN211669304U
公开日：
20201013
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提出了一种智能变电站报文及录波分析管理机装置，包括机壳，所述机壳包括封闭区域和可开合的盒体部分，所述封闭区域内设置控制电路，所述控制电路中至少包括控制主板，所述可开合的盒体部分设置显示屏和数据输入装置，所述显示屏和数据输入装置分别与控制主板电连接。
提供了一种集成了显示器、数据输入装置的管理机的装置，通过设置包括可开合的盒体部分和封闭区域的机壳，可以实现现场报文和录波数据的实时显示及装置的便携。
申请人：山东山大电力技术股份有限公司
地址：250101 山东省济南市高新技术产业开发区颖秀路山大科技园内
国籍：CN
代理机构：济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：闫圣娟
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智能变电站一次设备在线监测系统研究和设计 程波
智能变电站一次设备在线监测系统研究和设计程波摘要：变电站的安全可靠运行对于电网发展具有重要意义，但目前的变电站在巡检、安全等方面的管理方法或设备故障诊断分析的智能化程度与智能电网对智能变电站的要求还存在一定差距。
文中针对变电站现有的一些问题提出了基于物联网技术四层架构体系的变电站在线监测系统，包括感知层、装置层、数据层、应用层。
其中，数据层具有实现数据共享的特点；装置层具有解决通信接口异构性问题的功能。
通过对物联网技术在变电站设备状态检测和巡检管理等方面的需求与具体的实现方案进行研究，并对物联网技术在智能变电站的优点进行分析。
关键词：智能变电站;一次设备;在线监测系统;研究和设计引言电力一次设备的智能化随着科学技术的发展，智能设备的数量、种类也在不断增加。
与此同时，电力也成为人们生活的必需品。
电力系统也逐渐成为电力行业的研究重点。
而电力一次设备是电力系统的重要组成部分。
实现电力一次设备的智能化也是大势所趋。
这样才能促进我国电力行业的发展。
所谓电力一次设备是指电力发、输、配系统上所使用的设备。
比如发电机、母线、电缆等。
这些设备相比于传统的电气设备，其设备的保护、计量等都有单独的配电产品。
一次电力设备也可称为一次接线系统，独立完成法、输、配等工作。
比如说一体化的电源。
不需要依赖总控制单元即可顺利完成通信、收发指令、短路保护等功能。
而电力设备在线监测技术是指直接安装在电力设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量和诊断系统及技术。
在线监测系统一般由先进的传感器技术、计算机与信息处理技术、通讯系统、专家分析系统及较为完备的系统数据信息库组成。
总之，电力一次设备在电力系统中的应用非常重要。
但是一次电力设备的应用研究仍处在最初阶段，只有加强综合管理才能提高一次性设备的智能化、科学化。
1智能变电站状态监测现状及技术1.1状态监测现状目前我国智能变电站状态监测系统监测的对象主要包含主变压器、断路器和GOS等高压开关设备、金属氧化物避雷器等性设备，监测项目涵盖油中溶解气体监测、主变压器铁芯接地电流监测、容性设备介质损耗监测、局部放电监测、SF6微水密度监测、开关机械特性监测等。
一体化报文记录和故障录波装置的研究与应用
一体化报文记录和故障录波装置的研究与应用陆永卫;唐明;黄志华;沈竹;刘莹【摘要】通过剖析智能变电站对自动化数据监测、记录和分析所提出的新需求、新功能,阐述了在智能变电站中将网络报文记录分析装置和故障录波装置功能整合、一体化设计的必要性.提出一种应用于智能变电站的一体化报文记录和故障录波装置(简称一体化装置),实现从采样点到原始报文的数据记录,支持记录数据逐层、综合分析和关联检索,进而为按需调阅、故障自动分析和保护动作评价等高级应用提供技术支撑.该一体化装置符合智能变电站发展新方向,技术经济效果显著,具有良好的应用前景和推广价值.【期刊名称】《湖州师范学院学报》【年(卷),期】2014(036)002【总页数】4页(P54-56,74)【关键词】IEC 61850;智能变电站;网络报文;故障录波;按需调阅;COMTRADE;网络风暴;变电站自动化【作者】陆永卫;唐明;黄志华;沈竹;刘莹【作者单位】国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州313000;国网浙江省电力公司湖州供电公司,浙江湖州313000【正文语种】中文【中图分类】TM771智能变电站设备间信息交互和共享主要采用网络报文方式,在电力系统故障时,不仅需要对网络原始报文进行记录,还需要将网络报文解析、还原为电力系统一次设备故障波形和二次设备动作行为的记录,便于事故发生后进行故障原因分析和查找.因此设计一种基于相同数据源、统一时标、统一建模[1]、支持报文异常、故障扰动交叉启动数据记录,实现从采样点到原始报文的逐层、综合分析和关联检索,集报文记录和故障录波功能于一体的数据记录分析装置,是智能变电站建设提出的客观要求.考虑到工程的适应性和配置的灵活性,本文设计的一体化装置采用了一种分布式架构,包括一个管理单元和若干(1～4）前置采集单元,总体结构如图1所示.前置采集单元是一体化装置的前端处理设备,连接过程层、站控层网络实现原始报文采集、监视、记录、故障录波等功能.同时作为间隔层设备,前置采集单元还连接站控层网络,支持MMS协议,作为高级应用的服务器.管理单元是一体化装置的管理分析设备,实现人机交互、装置配置、故障简报生成[2]、记录数据离线分析等功能,连接到站控层网络,采用MMS协议.管理单元相对于前置采集单元是客服端,同时相对于保信子站管理单元扮演服务器的角色.首先,对于长报文记录、异常报文记录和无故障启动长录波采用FPGA直接写入前置采集单元的一级存储器,仅让CPU处理暂态录波数据的写入,这样就能有效避免CPU处理全部数据记录负载过重、来不及写入的问题,真正实现录波数据的无损记录.另外,采用两极存储的方式,即前置采集单元采用大容量、无风扇、静态存储本装置的全部数据,实现原始数据的一级可靠存储;管理单元采用大容量、无风扇磁盘整列存储各个前置采集单元的暂态录波数据和异常报文[3],实现异常数据的二级存储.采用两级存储,一方面实现了重要数据的备份;另一方面可显著提高外部访问异常数据的速度.信息交换机制主要依赖于准确定义的信息模型,信息模型和建模方法是IEC61850的核心.对IED模型进行确切、有效定义是对外提供标准服务的关键.前置采集单元作为间隔层设备,其IEC 61850模型涉及G1和S1两个访问点.G1是面向过程层的模型访问点,如图2所示;S1是面向站控层的模型访问点,如图3所示. 在G1访问点下只有一个逻辑设备GOLD,其下包含逻辑节点LLIN0和描述各种虚端子的逻辑节点GGIO.通过G1访问点实现过程层SV、GOOSE信息的采集和传输.在G1访问点下配置LD0和RCD两个逻辑设备.LD0用于描述装置告警信息,包含逻辑节点LLN0和告警逻辑节点GGIO.RCD用于实现录波装置的录波功能,包含逻辑节点LLN0、录波启动监视逻辑节点RDRE、模拟量监视监视逻辑节点RARD、开关量监视监视逻辑节点RBRD、网络连接监视监视逻辑节点LCCH、GOOSE监视监视逻辑节点LGOS和SV监视逻辑节点LSVS[4].通过S1访问点可实现前置采集单元网络监视、录波等功能[5].管理单元相对于前置采集单元是用户,通过前置采集单元提供的IEC 61850通信服务实现对前置采集单元的管理、获取录波文件等.管理单元相对于站控层监控、保护信息子站是服务器,其IEC 61850模型配置了1个访问点G1,如图4所示.在S1访问点下配置了LD0和RCD两个逻辑设备.LD0用于描述装置告警信息,包含逻辑节点LLN0和告警逻辑节点GGIO.RCD用于实现装置录波功能,包含逻辑节点LLN0和录波启动监视逻辑节点RDRE.传统录波装置数据记录是面向通道的,其输出的数据记录文件(COMTRADE格式）[6]仅包含录波通道信息和录波数据信息,记录数据语义不完整,机器不可读,因此不能支持面向对象的按需调阅、面向应用的故障自动分析、保护动作行为评价等高级应用的要求.本文的装置设计引入了录波数据分析模型,该模型具体包括：设备信息模型和故障简报模型.设备信息模型面向变电站中与数据记录有关的所有设备,包括一次设备的模拟量、开关量与录波通道的关联关系、二次设备联闭锁信号、动作信号等开关量与录波通道的关联关系.故障简报模型以设备信息模型为基础,为故障分析结果的故障简报信息赋予语义.按需调阅、综合分析等高级应用是智能变电站对录波数据记录装置提出的必然要求.本装置设计从三个方面对上述高级应用的要求实现技术支撑.首先,实现了基于相同时标的异常报文和暂态录波的交叉启动,这就使对于记录的任何反映异常情况的数据都可以很容易找到对应的录波数据和原始报文;其次,装置对记录数据和故障分析结果信息进行了统一建模,模型详细描述了一次设备、二次设备和数据信息之间的关联关系[7];最后,装置采用扩展的COMTRADE分文件形成最终的录波数据记录文件,包含完整的模型信息和数据.因此,本文的设计装置对外输出的COMTRADE文件和原始报文记录文件包含了基于相同时标、统一模型、从原始报文到采样点的完整数据信息,为面向对象的按需调阅、应用的综合分析提供了有力的技术支撑.【相关文献】[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社,2008.[2]李俊刚,王皖豫,崔岱,等.故障录波装置中IEC61850标准的研究与应用[J].电力系统保护与控制,2010,38(8）：25-28.[3]杨永标,丁孝华,黄国方,等.基于IEC 61850的数字化故障录波器的研制[J].电力系统自动化,2008,32(13）：58-61.[4]许勇,王慧铮,李倩,等.智能变电站同步相量测量装置研制[J].电网技术,2010,34(11）：34-37.[5]钱玉春,袁敬中,赵琳,等.唐山郭家屯220k V数字化变电站建设及应用[J].电力系统自动化,2009,33(24）：107111.[6]李强,窦晓波,吴在军,等.数字化变电站通信网络规划与实时特性改进[J].电力系统自动化,2007,31(5）：7377.[7]张沛超,胡炎,侯伟宏.IEC61850全数字化保护系统的分层马尔科夫模型[J].电力自动化设备,2010,30(2）：28-32.。
变电站便携式智能状态监测平台设计方案研究
变电站便携式智能状态监测平台设计方案研究发布时间：2022-11-13T06:39:57.013Z 来源：《中国电业与能源》2022年13期作者：唐小峰；崔林丽[导读] 针对传统人工巡检方式和有线通信方式难以满足输变电设备检修高效化、智能化要求的问题。
提出一种变电站便携式唐小峰；崔林丽广西南宁供电局，南宁，530000摘要:针对传统人工巡检方式和有线通信方式难以满足输变电设备检修高效化、智能化要求的问题。
提出一种变电站便携式智能状态监测平台设计方案，该智能状态监测平台具有投资小、实施快、安装简单、灵活度高、实用性强等特点。
同时具有变电设备状态智能感知、运行环填智能感知、异常设备重点监测、设备状态智能预警等功能，能有效提高整体运检工作效率。
关键词：人工巡检；变电站；智能监测平台；预警功能1 引言随着泛在物联网建设的推进，我国电网侧智能监测、监控等设备的数字化升级正在快速展开。
2017年，国网云平台正式上线，显著推动了电网智能化、数字化建设的发展[1]。
智能监测系统也已广泛应用于大型桥梁健康监测[2]，重大工程结构领域[3]，智能家居监测[4]，输电线路在线监测[5]、变压器/发电机等电力设备在线监测[6]。
然而，目前设备状态检测方法主要分为人工带电检测和在线监测两类，人工带电检测是对电力设备的周期性检测，而在线监测是随时随地的监视设备的运行情况。
随着输变电设备的大量应用，检修高效化、电网智能化要求不断提高，传统的人工巡检方式以及有线通信方式已经难以满足要求，主要体现在以下几个方面：（1）变电站设备体量在不断增大，且部署分散，传统人工巡检模式检测效率低、运维成本高，无法满足变电站设备运维需要；（2）变电设备运行状态感知手段缺乏，监测装置的覆盖率偏低，无法满足对变电设备状态全面监测的需要，无法做到状态全面分析，不能有效识别设备潜在风险隐患；（3）结合我市变电站运行情况及东盟会议保电需求，如实现状态监测全覆盖，投资大，收益小，实施时间长；（4）变电站设备运检数据分析能力不足，目前主要依靠简单阈值判断和人工判断的方式诊断缺陷，智能化水平低，缺乏智能诊断及主动预警能力。
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智能变电站便携式报文及录波监测系统设计与实现发表时间：2016-04-14T16:40:55.383Z 来源：《电力设备》2016年1期供稿作者：刘春成1 金运昌2 熊天禄1 黄振1[导读] 1. 国网蚌埠供电公司安徽蚌埠 233000；2. 山东山大电力技术有限公司山大济南 250101；）一个完整的便携式报文与录波监测系统包括便携式报文与录波监测装置和运行在PC上的报文在线分析监视子系统。
刘春成1 金运昌2 熊天禄1 黄振1（1. 国网蚌埠供电公司安徽蚌埠 233000；2. 山东山大电力技术有限公司山大济南 250101；）摘要：设计了适用于智能变电站的便携式报文及录波一体化装置。
装置主要包括报文及数据采集子系统，主要由实时报文接收模块、异常报文告警模块、实时流量统计模块、实时压缩处理模块、实时波形提取模块、录波启动判断模块、故障录波模块和稳态录波模块组成；报文及录波数据存储子系统，主要由故障录波及报文数据接收模块、故障录波报文独立存储管理模块、故障录波存储管理模块、稳态录波存储管理模块、远传模块、COMTRADE数据转换模块、故障测距模块、异常报文事件告警模块、定值组管理模块、报文存储管理模块、异常报文独立存储管理模块等组成和故障录波及报文在线分析监视子系统。
解决了目前现场缺乏便携式报文解析和故障数值分析工具的问题。
关键词：智能变电站；报文；故障录波；便携0 引言目前智能电网建设是各国电力行业的热点，我国提出了建设“坚强可靠，经济高效，清洁环保，透明开放，友好互动”[1]的具有中国特色的智能电网。
智能化变电站是智能电网的重要组成部分，随着IEC61850标准的推行[2]，智能变电站相关技术日益完善，智能变电站已经进入了大规模实用阶段。
在智能变电站中，采用数字传输技术替代了常规变电站中沿用多年的模拟量传输，完成变电站各IED设备之间的实时信息交换，为实现数据共享和设备的互操作性提供了必要的技术基础。
在数字传输的技术条件下，传统的故障录波装置已不能满足变电站日常运行、管理的需要，因此采用新的通信分析工具对智能变电站的通信报文（GOOSE、MMS、SMV等）进行分析、记录，即网络报文和录波分析装置[3-5]。
目前国内已有多种相关产品。
但在二次系统运维检修工作中，目前还缺乏现场便携式报文解析和故障数值分析工具，不利于提高二次系统检测、调试和维护工作效率。
1 系统结构一个完整的便携式报文与录波监测系统包括便携式报文与录波监测装置和运行在PC上的报文在线分析监视子系统。
便携式报文与录波监测系统采用系统化设计，结构图如图1所示，包括报文与数据采集子系统，支持ST，LC和RJ45等多种光电口并支持FT3协议。
依赖于基于高性能的64位MIPS64架构的多核多线程网络处理器，可以完成原始报文的采集、分析、压缩以及存储等功能；报文及录波数据存储子系统，基于嵌入式实时Linux内核，接收来自采集子系统的报文数据并完成存储管理，远传，转换测距等功能。
故障录波及报文在线分析监视子系统负责对故障录波数据和报文数据的在线监视、在线分析和管理等工作。
系统可运行于Windows或Linux图形操作系统平台，基于自主研发的大容量列表管理控件、报文分析引擎、波形分析引擎以及流量监视等模块，实现功能强大的在线监视分析功能。
图1 系统结构2 系统各子系统设计2.1 报文及故障录波数据采集子系统故障录波及报文数据采集子系统框图如图2所示，采集子系统运行的是嵌入式实时内核，是MIPS64内核的CPU专用操作系统，优点是高效、可靠的提供了外设的驱动、定时器管理、中断管理、文件系统、多核同步机制和多线程管理等功能。
主要完成接收报文，分类报文，存储报文，异常报文告警，提取实时波形，判断是否启动录波，故障录波，稳态录波，实时对时和实时流量统计等功能。
采集子系统首先通过实时报文接收模块，实时接收网口收到的报文数据，并根据报文类型将收到的报文分为SV报文、GOOSE报文、1588报文、MMS报文和其它报文这五类，然后由实时压缩处理模块分类压缩，压缩算法采用创新性的压缩效率可达3-10倍，压缩速率高达2.5Gbps的LZ77和Huffman编码结合的算法。
接收到报文之后，报文告警模块会根据报文类型的不同，分别提取不同报文的主要字段进行异常判断。
比如对SV报文进行双AD不一致，采样值突变等、对GOOSE报文进行变位，状态虚变等，对1588报文进行1588时钟进入，1588时钟退出等；对MMS报文进行IP校验错误，TCP校验错误等判断。
然后实时波形提取模块再从分类好的SV报文中提取波形。
具体方式是每接收到一个报文就提取一次数据，为了确保提取后波形的正确性。
需要将SV报文内的采样点号和装置自身时钟相结合的方式进行同步采样。
图3 数据管理子系统结构稳态录波模块会实时记录提取的波形，采样频率最高可达4kHz，然后压缩之后存储。
录波启动判断模块将提取出的波形进行计算，并根据DL/T 553-2013 《电力系统动态记录装置通用技术条件》中的启动条件判断是否启动录波。
然后故障录波模块根据启动判断模块的判断结果，来启动故障录波。
为了保证数据的完整性，录波数据先实时存储在内部的FLASH上，等录波全部完成后再传给数据存储管理子系统。
为了保证报文、录波数据实时性和一致性，还提供了B码和1588等对时方式，将装置时钟和外部时钟源保持一致，精度可达<1us。
还可以将装置内部晶振的偏差和漂移记录下来，并校准，以便在失去外部时钟源时保证装置时钟的精度。
为了方便用户使用和判断，还会由实时流量统计模块对报文流量进行统计，包括每个网口接收到报文的总包数、总字节数和利用率，按类型（单播、多播和组播）统计的包数，按长度（64、127、255、511、1023和1517）统计的包数；每个MU在1秒内收到总包数、总字节数和占用网口的带宽等。
2.2 故障录波及报文数据管理系统数据管理模块的框图如图3所示。
其运行的是嵌入式Linux内核。
其主要功能是将从采集系统传来的报文和录波数据进行存储，分析，转换，远传以及定值组管理等功能。
数据存储管理子系统首先通过数据接收模块接收来自采集子系统的录波和报文数据。
采用消息+共享内存方式。
消息采用实时性很强的硬件消息环的方式。
而共享内存的优点是可以防止数据反复复制，大大提高了传输效率和保护硬盘。
为了提高效率，不同的消息由不同的线程并行处理。
接收之后的数据会分别根据类型和要求进行存储。
当采集子系统的故障录波模块判断要启动一次录波后，故障录波存储管理子系统会从报文数据中提取提取故障发生时刻前后的采样值波形数据和开关量波形数据，形成故障录波文件，并对数据进行分析生成简要故障报告和档案。
稳态存储管理模块则是在上电之后一直提取波形数据进行存储。
为了储存长时间的数据，同样采用压缩的方式进行存储。
为了便于对问题和故障进行分析，在发生故障时，会将故障录波数据对应的报文单独进行存储。
以便在后期分析问题时，可以将报文和波形数据一起进行分析。
采集子系统判断出异常报文后，存储管理子系统也会将异常报文发生之前几秒和之后几秒的报文提取出来单独存储。
此外存储管理子系统还分别提供远传，COMTRADE转换和测距功能，远传是为了方便与信息子站等联网，将实时信息和故障信息等传给主站。
COMTRADE是IEEE标准的电力系统暂态数据交换通用格式,该标准是一种公用的数据传输格式标准，为不同厂家生产的设备所遵循。
将录波数据等转换成标准的COMTRADE格式后可以导出被其他支持这种标准的软件打开进行分析。
测距功能是为了方便用户查找故障发生地，提前将相关线路参数和通道配置好并关联起来。
到故障发生的时刻，存储管理系统会根据相应的电气量和开关量以及事先配置好的参数根据基于补偿技术的单端测距算法，算出故障发生的地点。
测距误差<2%,优于行标的5%。
而且还可以实现双端测距。
2.3 故障录波及报文在线分析监视子系统在线分析监视子系统主要负责对存储管理子系统远传上来的录波和报文数据，进行分析、监视和管理等工作。
是人机交互的接口，其框图如图3所示。
图4 在线分析监视子系统结构在线分析监视子系统主要可以分为录波分析、报文分析、大容量列表管理以及流量监视。
报文装置记录大量的报文数据，报文文件的数量非常大，可能达到几万条甚至几十万条的记录。
在报文分析中，几秒钟的SV报文文件中的报文条目数可能达到几万条甚至上百万条。
因此在线分析软件必须具备高效的大容量列表管理功能，以解决列表的效率问题。
分析软件借鉴虚拟列表的思想，将列表显示内容与列表数据查询有机结合，实现了高效快速的大容量列表显示和检索。
在大容量列表管理控件的基础上，根据各种报文和录波列表的特点，实现了SV报文列表、GOOSE报文列表、PTP1588报文列表、MMS报文列表、异常报文列表、故障录波报文列表、故障录波列表、稳态录波列表等。
报文分析是在线分析软件的必备功能之一，报文分析引擎以静态库的形式实现，提供给各种类型的报文分析使用。
报文分析采用内存池技术，大大提高了报文分析的效率。
录波分析是在线分析软件的另一个基础分析功能，录波分析包括模拟量波形的分析、开关量波形的分析、频率波形的分析、功率波形的分析、故障测距等。
流量监视功能实现对网口、MU和智能终端的报文流量的监视和记录。
2.4 硬件平台及软件平台构成硬件平台采用64位MIPS64架构高性能四核网络处理器，其中两个核用于数据的实时接收、分析和压缩，一个核用于故障录波，另一个核用于故障录波数据和报文数据的存储和数据远传。
通过四核十六线程处理器的协同无缝合作，使故障录波和报文的记录同时完成，确保装置具备了突出的性能和可靠。
软件平台采用嵌入式实时内核和嵌入式实时Linux内核，分别负责数据采集子系统和存储管理子系统。
3 工程应用实例目前已完成样机的研制开发以及内部测试工作，主要实现的功能有：（1）模拟量采集：通过光纤以SV、FT3方式输入；（2）开关量采集：经过光纤以GOOSE方式输入；（3）报文分析存储：将不同类型的报文分别压缩存储；（4）故障录波与报文分析同步进行；（5）便携式结构：设计了易于携带和移动，且包含多种接口的便携式机箱。
4 结论便携式报文及录波检测装置集报文录波及网络分析于一体，包括SV/GOOSE和FT3等数字量采集和报文的存储与分析。
适用于智能变电站，具有很高的适用性和实用性！参考文献:[1]梁晓兵，周捷，杨永标，等. 基于IEC 61850 的新型合并单元的研制[J]. 电力系统自动化, 2007，31（7）：85-89.[2]杨永标，丁孝华，黄国方，等. 基于IEC 61850 的数字化故障录波器的研制[J]. 电力系统自动化，2008，32（13）：58-61.[3]严桂，贾存良，黄文芳. 基于嵌入式系统的电力故障录波器[J]. 仪表技术与传感器，2008(1)：47-49.[4]孙淑东. 电力系统故障录波器装置使用中的几个问题[J]. 继电器，2000，28（8）：59-61.[5]梁军. 先进电力故障录波监测系统和精确故障定位研究（博士学位论文）[D]. 济南：山东大学，2006.作者简介：刘春成，男，工程师，1980年10月生，工程硕士学位，从事继电保护运行与维护工作。