高压断路器远程监测系统设计

高压断路器远程监测系统设计

邢金李炎坤姚晨纪川川李娜张磊

国网晋城供电公司山西晋城048000

摘要：目前，我国的经济发展十分迅速，高压断路器远程监测平台按照功能划分可以划分为两个部分：本地数据的采集分析和远程数据监控管理。本地数据采集器通过一些独立的传感器实时采集高压断路器的运行参数存入MySQL本地数据库，之后使用MySQL数据库的主从同步功能传至云端数据库。远程数据监控管理平台以高压断路器ID号为基础，对指定ID的高压断路器进行实时监控，可查看指定高压断路器的基本信息、运行参数、维保信息、故障信息等。

关键词：数据采集，远程数据监控，主从同步

引言

高压断路器安全可靠运行是整个电网正常运行的基础。在电力系统中，传统的通过定期对高压断路器维护和检修的工作耗时耗力且费用庞大，因此有必要进行在线监测和故障诊断，以利于在断路器出现异常故障之前进行有针对性的检查和维修。通过比较在线监测的重要参数，可以有效预测和排除故障，避免重大事故发生，确保电力系统安全、稳定和经济运行。通过长期的对高压断路器运行中出现的故障进行调查和分析，发现高压断路器发生数量最多的故障是机械故障(包括操动机构和控制回路)，约占故障总数的75%，由此可知，对高压断路器机械故障进行监测是十分必要的。

1状态检修的概念

想要研究透高压断路器状态检修，首先要弄明白什么是状态检修。所谓状态检修，是指在传感器、计算机和电子信息处理等技术基础上，应用智能系统，通过多种高新技术，跨领域地进行检修的综合性技术。借助于高压断路器状态检修，有关部门可以有针对性地安排电力设备的检修，保障电力系统平稳运行，有效降低生产成本。高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，正常情况下，承担着承载、开断、关合正常和故障电流的重任，高压断路器的平稳运行，对整个电力系统的安稳举足轻重。因而，对高压断路器状态检修具有积极的现实意义。

2高压断路器故障诊断系统硬件设计

2.1现场监测仪的选取

现场监测仪处在高压断路器的控制集成单元内，包含数据搜集Agent和故障分析Agent两个单元。数据采集Agent负责高压断路器各种信号的搜集，并保障采样单位的即时性和功能性。故障分析Agent负责对采样单位数据的模拟处理，保障计算过程的精准性和实时性。在系统设计中主要是对执行单位启动之前的四个过程和启动后十个周期的单位数据进行采样。高压断路器信号的各个发射信号频率不一样，对现场监测仪的功能发挥提出了较高要求。在进行系统设计时，要综合考虑系统对高质量和低成本的需求。因而采取了DLP与CLDP相结合的设计，其中，DLP单片机负责搜集低频率信号，CLDP负责搜集高频率信号。

2.2本地数据采集终端上位机设计

本地数据采集终端上位机使用Qt框架编写，采用用了Qt中的多线程、信号与槽、MVD等技术。其中Qt中的MVD（Model、View、Delegate）借鉴了MVC的设计思想，Model负责与数据源通信并提供接口给其他组件，View用于对Model的数据进行渲染并向用户展示，Delegate则起到中间桥梁的作用，用于编辑Model及渲染View。本系统通过主线程直接向Model提供数据源，通过View向用户展示接收到的数据。本系统从线程通过485总线接收下位机的数据并对数据进行解析，数据解析完成后放入系统缓冲区，主线程定时检查缓冲区有无数据，若有数据则依次执行写入数据库，更新Model，曲线显示等任务，主线程空闲时用于检测并响应用户事件。

3高压断路器故障诊断系统软件设计

3.1现场监测仪软件设计

现场监测仪中的数据搜集单元Agent利用不同传感器搜集高压断路器的某一运转动作数据，故障分析Agent通过简易的操作方法进一步处理搜集到的信息数据，并从中提取固有的特征数据，之后再依据预先设置好的应用规则，对高压断路器发生的任何故障进行初始化诊断。现场监测仪软件的具体运转发生在主控制芯片单元TMS920F2108单片机内。现场监测仪软件主要采取的是计算机C语言编程，软件开发利用环境则是CCS4.3。现场监测仪在恢复电路之后，单片机最先开始实现各个参数值的模拟化，并对系统进行自我更新和检查，以便确定系统是否在正常运转。然后现场监测仪会依据开关量判断高压断路器能否照常运转，一旦高压断路器没有正常运转，会进入自我检查和更新状态。由于监测仪分析Agent的数据处理单位程序内是利用中断触发点的方式，因此之后主程序会自主进入初始化程序处理故障，通过初始化程序中的每一个内部程序执行和完成故障数据的处理。

3.2远程数据监控管理平台设计

远程数据监控管理平台采用Redis缓存技术，Redis是一种基于键值对的NoSQL数据库，与很多兼职对数据库不同的是，Redis中的值可以由字符串、哈希、列表、集合、有序集合、位图等多种数据结构和算法组成，而且因为Redis会将所有数据存放在内存中，所以它的读写速度很惊人。本平台使用Redis作为用户管理数据库及热点数据缓存数据库，以提高网站对数据请求的响应速度，使用jQueryEasyUI技术进行界面设计，同时结合使用Tornado框架对系统功能进行实现。通过设计数据通信协议以及数据接口，将本地数据采集终端采集到的数据上传到本地MySQL数据库。通过MySQL主从同步功能与远程服务器数据库建立连接，实现本地数据采集终端和服务器之间的数据同步。整个平台分为以下三个功能：用户管理、数据监控和历史记录。用户管理分为管理员和普通用户；数据监控负责记录高压断路器各个性能指标；历史记录分为高压断路器故障历史信息和维保历史信息。

3.3高压断路器储能电流信号

电力运转系统中普遍范围内使用的高压断路器储能单位一般情况下是储能弹簧，在电流直接通导的基础上，储能发电机会开始发动运转，在这个过程中会连续带动储能弹簧的加压，从而形成物理形变的储能。高压断路器储能元件情况的故障检查和诊断手段主要有以下两种：第一种是借助压力传感器检测储能弹簧受压状态，针对高压断路器开关合闸状态下的弹簧性状进行评估；第二种是借助电流传感器检测储能发电机发射的电流传导信号，利用电流信号之间的彼此联系，评估弹簧发生的物理形变。

结语

综上，高压断路器的状态检修对于电力系统安全平稳运行有着不可估量的重要作用。通过高压断路器状态检修，可以明确高压断路器的运行状况，确保其平稳、安全运行，为社会经济的快速发展提供保障。因此，必须要清醒地认识到高压断路器状态检修的现状，知晓高压断路器状态检修的现实意义，为此，要进一步完善高压断路器信息采集数据库，健全高压断路器状态检修体系，加大资金支持力度，提高从业人员整体素质，为国计民生提供坚实保障。

参考文献:

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