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1、 变电设备状态监控系统研究与开发 浙江大学硕士学位论文 摘要摘要电网的不断扩大，变电站布点的不断增加，为了保证运行正常，带动了变电站内的各种传感设备增加。这给维护员工带来了更大的工作量，并且检修周期安排和离线数据采集变的非常困难。本文研究在在线状态下，通过本系统的监控，能够快速的反映前方各个变电站内的各个智能传感器的采集状况以及被监测设备的运行状况。在做到监控这一目的后，再为维护人员检修提供采样数据。变电站在线监测系统接收前端各式各样的智能传感器，这些传感器使用的协议可分为两大类，异构规约和标准规约。本系统的前置机系统提供开放接口支持标准规约，同时也提供专用接口支持已透入使用的异构规约。前端智
2、能传感器采集到数据，封装后发送到接入层CAC系统，这一层，不同协议的数据解析后都封装成标准格式I2。接入层再把标准格式数据包发送到主站数据处理、分析、存储服务层，服务层解析标准数据包，取出采样数据，采样数据作三个用途，一是更新实时数据库，作为在线监测；二是存到本地历史数据库，作为查询用；三是写入PMS系统。关键词：智能传感器， IEC61850，异构规约，标准规约 i浙江大学硕士学位论文 AbstractAbstractThe expanding of electricity grid leads to the increasing of substations. In order to en
3、sure normal operation, varieties of sensors are used. Maintenancestaffstakea greaterworkload. And so its hard tomaintain cyclearrangements andoff-linedata acquisition. This paper mainly researches such status that it can be quickly reflects equipment status of the various smart sensors in substation
4、 far away. After reach this goal, and then provide sample data to maintenance stuff. Substation line Monitoring System receiveda wide range ofsmart sensors. Protocol used bythese sensorscan be divided intotwo categories, one is Standard Statute, and the other is HeterogeneousStatute. This systemprov
5、idesopen interfaces to support StandardStatute and provide private interface to support HeterogeneousStatute. Smartsensorscollect data and packaged, then send to access layer of CAC. After receiving these packages, CAC analysis and package to another standard format. Access layer will send I2 packag
6、es to service layer where master data processing, analysis, storage. The sample data can be display in the web, and also send the PMS system.Key Words：Smart Sensor, IEC61850, HeterogeneousStatute, StandardStatuteii浙江大学硕士学位论文 目录目录摘要iAbstractii图目录IV第1章 绪论11.1 课题的提出及意义11.2 智能变电站概述11.3 国内外研究现状21.4 本章小结3
7、第2章 变电站在线监测总体结构设计42.1 系统总体框架42.2 状态信息接入控制器52.2.1 设计思路52.2.2 总体结构72.2.3 功能设计72.2.4 状态信息接入控制器设备82.3 状态监测代理92.4 设备状态监测主站系统92.5 本章小结11第3章 变电站在线监测异构规约123.1 异构规约123.2 油色谱协议123.2.1 变压器油色谱分析的理论依据123.2.2 通讯协议133.2.3 通讯过程143.3 蓄电池协议143.3.1 蓄电池的用途143.3.2 蓄电池协议153.3.3 通讯方式153.4 避雷器协议163.4.1 避雷器重要性163.4.2 通讯协议16
8、3.4.3 通讯过程173.5 本章小结17第4章 变电站在线监测标准规约184.1 IEC61850184.1.1 简介184.1.2 技术特点184.1.3 IEC61850的分层结构194.2 IEC61850信息模型214.2.1 逻辑节点和数据214.2.2 逻辑设备模型234.3 抽象通信服务接口ACSI244.4 制造报文规范MMS254.4.1 服务的客户服务器关系274.4.2 IEC61850与MMS的映射284.5 IEC61850 接入284.5.1 实现分析284.5.2 IEC61850应用304.6 本章小结31第5章 CAC前置系统设计与实现335.1 CAC前
9、置系统概要335.2 下行数据通信模块345.3 数据处理模块355.3.1 协议解析365.3.2 数据模型匹配375.4 上行数据通信模块375.5 辅助功能模块385.5.1 心跳监测双机切换385.5.2 日志备份，校时和远程维护395.6 CAC前置系统实现395.7 本章小结40第6章 变电站在线监控主站系统实现416.1 主站后台服务系统416.1.1 实时数据接入服务416.1.2 数据处理服务416.1.3 实时数据输出服务426.1.4 后台服务实现436.2 主站Web系统446.2.1 系统登录446.2.2 设备管理466.2.3 传感器配置476.2.4 CAC管理
10、496.2.5 状态监控506.3 本章小结51第7章 总结和展望527.1 工作总结527.2 进一步工作展望52参考文献54作者简历56致谢57III浙江大学硕士学位论文 图目录图目录图 2.1系统框架图5图 2.2 专用前置系统6图 2.3 通用前置系统6图 2.4 前置系统结构图7图 2.5 CAC外观图8图 2.6信息接入系统管理功能9图 2.7 设备树管理10图 2.8 状态采集映射10图 3.1油色谱协议13图 3.2油色谱应答协议14图 3.3油色谱传感器通讯图14图 3.4蓄电池协议15图 3.5蓄电池命令15图 3.6避雷器协议16图 4.1 变电站自动化系统接口模型20图
11、 4.2 概念性建模方法21图 4.3 逻辑节点和数据22图 4.4 基本组成部件22图 4.5 逻辑节点连接23图 4.6 逻辑设备基本组成元素23图 4.7 逻辑设备和LLN0/LPHD24图 4.8 ACSI通信方法25图 4.9 VMD模型26图 4.10 客户与服务器的交互过程27图 4.11 IEC61850映射到MMS28图 4.12 IEC61850通信模型29图 4.13 SISCO MMS-EASE Lite的体系结构29图 4.14 IED客户端文件31图 5.1 Application 时序图32图 5.2 Application配置文件app.config33图 5.
12、3下行数据模块继承关系34图 5.4 xml格式标准数据包35图 5.5数据包解析流程35图 5.6数据模型适配解析时序图36图 5.7上行数据发送模块时序图37图 5.8心跳检测图37图 5.9 CAC前置系统启动38图 5.10 CAC前置系统接收油色谱数据39图 6.1主站后台服务DataServer启动时序图40图 6.2主站数据处理时序图41图 6.3 写入PMS的WebService服务42图 6.4 DataServer后台服务程序启动42图 6.5 DataServer后台服务程序接收数据43图 6.6 系统首页44图 6.7 普通用户监控界面44图 6.8 管理员监控界面45
13、图 6.9 设备树管理45图 6.10设备信息查看46图 6.11 传感器配置46图 6.12传感器安装47图 6.13 传感器测点管理48图 6.14 CAC管理48图 6.15 CAC时间管理49图 6.16 状态监控49图 6.17 实时曲线图50图 6.18 历史数据查询50V浙江大学硕士学位论文第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题的提出及意义随着电网规模不断扩大，变电所的布点不断增加，设备性能不断提升，单一员工所需要运行维护的设备不断增加，因此，按照原有的检修周期再安排大量的离线数据采集工作已经变的非常困难；同时变电所相关设备及其运行情况多数实现了远方遥控、遥测、遥信、遥调、遥视等功
14、能。各监控中心配置PMS（power production management system）生产管理系统，目前主要的设备信息、运行巡视记录、检修记录、试验记录、缺陷记录包括计划信息均已经纳入了PMS系统，数据的积累比较丰富，离线数据大量积累在PMS系统中，为生产管理分析提供了依据。但是，各类信号协议不同，采集监控管理系统相对独立，各种数据较难做到统一，实时监控，给维护管理很大麻烦，急需建立起有效的设备状态监测系统来实时监测设备运行情况。设备状态监测是指利用传感技术和微电子技术对运行中的设备进行监测，获取反映运行状态的各种物理量，并对其进行分析处理，预测运行状况，必要时提供报警和故障诊断信息，避免因故障的进一步扩大而导致事故
