智能变电站二次设备运转信息存储系统

赵 宇，陆蔚琳，李宏斌，吴 逍

（云南电网有限责任公司大理供电局，云南 大理 671000）

0 引 言

由于社会经济和科学技术的持续发展，变电站二次设备伴随时代的改变而持续革新。为了能够有效适应目前社会发展的根本需要，注重智能变电站二次设备运转信息存储系统的研究成为电业局的重要工作内容。只有不断强化有关智能变电站二次设备运转信息存储系统的研究，才能有效提升电业局的工作效率与公司利益[1]。

1 智能变电站的主要特点

在智能变电站运转时，相关部门必须使用先进的智能设备，并基于网络信息平台进行使用，有效落实对信息的收集、处理、传送与检测，以此使智能变电站中的信息与数字化达到相应的标准。同时，根据智能变电站的实际状况对智能变电站的主要功能进行丰富和完善[2]。

2 智能变电站二次设备的主要特征

二次设备主要是对一次设备进行监督、测量、保护以及控制的一些辅助设备。二次设备和电能之间没有直接关系。对变电站而言，确保二次设备的安全运转，就能确保电网的稳定发展，并保障电网的安全与稳定。智能变电站二次设备通常包含远程监控的传送设备以及继电自动保护设备等。

目前，智能变电站和传统变电站相较具有较多不同，主要特征如下[3]：（1）一次设备拥有数字与智能化特征，可以完成对信号的数字式转化和状态监控，以此满足一次设备的智能化需求；（2）二次设备拥有网络特征，除直流电源外，光线以及屏蔽网络对传统的二次电缆进行了完全取代，一次设备和二次设备间实现信息传输的主要方式是利用以太网的GOOSE协议标准；（3）变电站通信网络系统实现了统一开发，有效确保了数字化变电站设备间的相互运转；（4）智能变电站系统拥有自动化特征，利用传输协议的网络通信平台可以完成对信息的共享，使系统管理可以达到自动化，如图1所示。

智能变电站二次设备的主要特征主要包括：（1）充分保护测控屏中拥有保护作用的软压板、启动失灵母羞软压板、跳闸发送软压板等，替代传统具有保护作用的硬压板；（2）智能变电站二次设备主要用于控制断路器的开闭电路，通常是在断路器智能端子上安装出口硬压板；（3）智能变电站在智能终端内设置维护压力板和保护测控装置[4]。

图1 二次设备状态检测

3 智能变电站二次设备的应用现状

3.1 智能变电站网络使用方法

智能变电站的网络布局方式通常由SV数据的访问方式来确定。中国国家电网和南方电网两个公司先后颁布了相关企业标准，对SV网络的过程层进行了规范，如图2所示。具体使用时，这两家公司存在一定差异。对国家电网公司而言，SV通常使用点对点传输方法，不管是110 kV或220 kV以上电压等级的智能站都是如此。而对220 kV电压等变电站而言，南方公司一些地区使用了点对点采样，而另一部分则使用网络采样，对110 kV电压的变电站主要是网络传送[5]。

图2 智能变电站网络基本架构

3.2 过程层数据技术的完成、优势与缺点

为了能够有效处理智能变电站二次设备发生的问题，必须对关键数据的实现原理和传送机制进行重点研究。SV采样方法比较，如表1所示。

表1 SV采样方法比较

3.3 保护控制设备存在的问题

（1）设备结构具有复杂性，存在可靠性低、CPU与插件和材料的数量较多、数据接口与连接繁杂、发热严重等各种问题，造成可靠性低。

（2）通过内部总线实现的CPU与插件间的数据交互存在瓶颈，存在难以实现、交互速度与量受限等问题。

（3）故障排除时间延长、网络性能退化延迟，造成保护与跳闸的时间不断延长。

（4）数据同步问题对网络的延时不明确，保护设备的采样对外部定时系统过于依赖，假如序系统出现异常，将会造成全站的序系统出现故障，影响极大，因此应该明确数据同步不能过于依赖外部定时系统[6]。

（5）开发成本较高，基于过程层点对点的建设模式，由于光纤数量较多，因此施工成本较高。在过程层组网模式中，交换机数量多，可靠性低。

4 完善智能变电站二次设备信息存储系统的设计

通过有关对有关变电站二次设备信息存储模型的设计，开展了对其信息存储系统的相应设计。在智能变电站二次设备运转信息存储系统中，主要包含了4个模块，分别为协议库、指令加载库、数据库与程序加载模块，而变电站二次设备运转信息存储系统实际的结构模型如图3所示。

图3中，智能变电站二次设备背景下运转信息存储系统的核心模块，开展有关二次设备运转信息存储系统的完善设计。为有效落实这一流程，应先分析系统的整体构架，利用无线射频网络RFID模块执行设备运转数据的收集，并利用专门的短程通信规范协定，对智能变电站二次设备运转数据实施总线传送和人机交互设计[7]。文章主要是基于无线网背景对智能变电站设备运转信息存储系统进行规范设计，且与AD模块的转换过程中落实对变电站信息的综合转化和无线网传送，实时传输协议RTP来创建智能变电站二次设备信息存储系统的PCI总线，获得系统模块构成图。

图3 结构模型图

5 仿真实验和最后结果

为了对完成智能变电站二次设备运转信息存储完善过程中的使用效果进行测试，开展了有关仿真实验。实验中主要应用Matlab设计，根据S3C2440_PWM控制指示实施存储计算程序加载，设备运转信息交叉编译基于嵌入式Linux背景。

为了能够有效验证使用的方式对变电站二次设备运转信息储存设计中存储成本的优势，使用文献参考方式对比变电站二次设备运转信息存储系统设计的存储成本，将信息进出总量作为参考依据，获得的存储支出对比如图4所示。

通过图4可以看出，使用提出的方式设计变电站二次设备运行信息存储系统的存储消耗低，存储系统的进出总量较高。由于迭代数量不断增多，提出的方式能够使信息存储系统进出总量达到21 bit。

图4 存储支出对比图

6 结 论

利用云存储对智能变电站二次设备数据的管理和调度建立智能变电站二次设备信息存储系统，落实对信息的分布式计算与储存。在智能变电站二次设备中，因为数据规模很大，为了能够有效提升智能变电站二次设备运转信息的存储容量，根据云储存原理对二次设备数据存储优化模型开展相应研究，并根据大数据信息处理方式，完成对二次设备运行信息存储系统的规范设计。