基于虚拟仪器和IEC61850标准的变电站设备在线监测系统的研究

摘要

电力设备较为理想的检修模式是状态检修，而电力设备状态监测与故障诊断是设备状态检修模式的基础。所以变电站设备在线监测技术日益显示出其重要性和必要性，是目前电力系统研究的热点之一。 目前，电力设备在线监测还没有建立统一的技术标准，各厂商生产的分立的单设备在线监测装置，自成体系，因而组建在线监测网络系统存在技术障碍。IEC61850系列标准是关于变电站自动化系统与通信网络的最新国际标准，代表了今后数字化变电站的发展方向。其重要目的就是实现不同厂商设备之间的互操作性。目前世界各国，都在围绕IEC61850标准开展应用性研究。把变电站整体主要电力设备作为研究对象，构建网络化的分布式变电站设备在线监测系统，将IEC61850面向对象建模的思想和建模方法进行应用性研究，对该标准在我国电力系统自动化中的应用具有重要的现实意义。 虚拟仪器技术是电子测量技术和计算机相融合的一项新技术，代表了未来仪器技术的发展方向。ARM微处理器是高性能的32位处理器，能嵌入实时操作系统、多任务运行。本文基于虚拟仪器技术和ARM微处理器，采用IEC61850标准面向对象建模的设计思想，对分布式变电站设备在线监测系统进行研究和应用。主要的研究工作和成果有： (1) 将IEC61850标准应用于变电站在线监测系统设计，提出了分布式变电站设备在线监测系统通信网络统一建模方法。以变电站设备在线监测系统中的信息融合单元为例，将IEC61850的建模思想进行了实际应用。 (2) 基于ARM微处理器构建了分布式在线监测系统硬件平台，并嵌入μC/OS-II实时操作系统，组建数据通信网络。按照IEC61850采样值传输的应用层协议，实现了现场采样值信息通信在以太网上的映射。通过对数据采样、数据传输等联网测试试验，其性能达到设计要求。 (3) 分析了IEC61850标准的内涵，归纳总结了IEC61850的主要技术特征，包括变电站的功能分层、IED逻辑功能的分解与组合、面向对象的信息模型的抽象、变电站配置描述语言等。 (4) 基于虚拟仪器技术，利用LabVIEW图形化编程语言完成了在线监测系统主控机软件的开发，包括数据库系统开发、信息查询子系统软件的设计、根据规约对应用层数据的解析等。而且设计了基于一次设备接线图风格的图形界面，方便了运行人员的操作 电力设备在线监测的目的是提高设备故障诊断的预见性和准确率，为维修决策系统提供依据，进而实现电力设备的状态维修，这将是一个长期的研究过程。以后应该在标准的建立，以及与数字化变电站自动化系统的互联、互通方面做一些深入研究，以实现数据共享，拓展现阶段变电站自动化系统的功能。