严思炜

摘 要：随着社会用电负荷的不断增加，加快智能电网发展也越来越迫切，建设智能电网，可以为用户提供安全、可靠的电。而智能变电站作为智能电网的重要组成部门，智能变电站能否稳定运行不仅关系到智能电网的发展，同时也关系到用户的用电安全、可靠。要想实现智能变电站的稳定运行，对变电站进行有效的监测具有重大现实意义。本文就智能变电站系统的设计做了相关研究。

关键词：智能变电站；监测系统；设计

0.引言

变电站在电网中有着重大作用，变电站的稳定运行与否将直接关乎整个电力系统能否可靠、安全、稳定的运行。变电站里的设备主要有电力变压器、高压断路器、高压隔离开关、电力母线、避雷器等一次设备和合并单元、智能终端、保护测控装置等二次设备，这些设备是否能够正常、稳定运行直接影响到了变电站作用的发挥，因此，对变电站里的主要设备进行监测显得尤为重要。随着智能变电站的应用，智能变电站监测系统也逐渐建立，做好智能变电站监测系统设计，更好为变电站的安全、稳定运行提供技术保障。

1.智能变电站监测系统的意义

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。而变电站内有着许多一次设备和二次设备，如变压器、高压断路器、避雷器、电力母线等，这些设备的运行状态的好坏对变电站的功能发挥有着重大影响。但是就目前来看，变电站内的设备大多在室外，而且变电站常常建设在偏远地区，长期处于恶劣的环境之中，所以变电站事故时有发生。变电站内的主要电力设备长期高压、封闭式运行，电力设备一旦出现非正常运行状况时，就会出现过热现象，进而就有可能发生火灾事故，造成不可估量的严重后果。而建立智能变电站检测系统，可以对变电站进行实时监测、在线监测，全面了解变电站的运行情况，进而降低变电站故障的发生，保证变电站的稳定、安全运行。

2.智能变电站监测系统研究现状

变电站的监测是变电站安全、稳定运行的保障，现阶段来看，变电站内设备的监测的主要内容是温度的监测。在变电站内，温度过高，设备就容易出现故障，进而影响到变电站稳定运行。针对温度问题，当前常用的监测手段有手持式红外点温仪、红外热成像仪、分布式光纤测温技术以及无线测温技术。这些监测技术的应用为变电站的安全运行提供了技术保障。红外测温技术出现的比较早，在一些旧变电站，主要通过人工巡检的方法对变电站内的电力设备进行维护。在这些旧变电站，变电站运行人员通过手持式点温仪或红外线热成像仪对变电站内电力设备易热点进行检测。这种人工巡检有实时性不高、有检测死角等弊端。红外热成像仪为面测量，主要对重要设备进行监测，能够分析一些被封装起来的部位的温度，但是其价格比较贵，并没有得到广泛的使用[1]。

3.智能变电站监测系统的设计

3.1变电站检测系统方案的确定

变电站内有着许多的一次设备和二次设备，变电站检测系统的监测工作不仅仅包括了温度监测，同时也包括了湿度监测、电缆沟水位监测以及其他设备的智能监测。因此，在变电站检测系统设计中，要根据实际情况，将变电站内各个环节统一纳入到智能变电站监测系统中去[2]。监测系统的终端节点要通过传感器获取站内电力设备的温度、室内外的湿度、SF6是否存在泄漏等，然后通过ZigBEE无线网络以多跳的方式将监测系统监测到的信息传输到ZigBee协调器节点上，再经过相应的处理，将这些信息传送到监控中心。

3.2系统硬件设计

硬件是智能变电站监测系统的重要组成部分，如果硬件不符合智能变电站监测系统运行要求，必然影响到变电站运行安全[3]。而要想实现在线、实时监测，就必须根据变电站实际需求，选择合理的硬件。

（1）选择性能佳的主芯片，如TI公司的CC2430和CC2530，Ember公司的EM250、EM351以及EM357，Freescale公司的MC1319X系列和MC132XX系列[4]，这些芯片可以促进ZigBee网络单元功能的更好发挥。

（2）协调器节点硬件设计，协调器节点的硬件包括电源电线、无线电路、复位电路、串口电路等，在设计协调器节点时，要根据变电站运行实际情况，合理选择协调器节点，实现智能化操作和控制。

（3）路由器节点设计

与协调器节点不同，路由器并不需要串口电路，路由器节点和协调器节点主要是通过程序实现各自的功能。

3.3监测系统的软件设计

ZigBee标准体系包括ZigBee协议栈标准、ZigBee网关标准以及ZigBee网桥标准。Z-Stack协议栈是一种半开源协议栈，其路由模块、安全功能模块以库的形式封装起来。在智能变电站监测系统中，可以借助ZigBee标准体系来构建统一系统，按照这一标注系统来运行操作。在Z-Stack协议栈下，操作系统在接收到指令后，可以对指令进行系统判断，并将结果反馈给应用层[5]。同时，在ZigBee技术的依托下，可以对变电站内各设备的运行状态进行实时监测，并间监测到的数据信息建立一个数据库，方便工作人员查查询。

4.结语

综上所述，在当代社会发展过程中，变电站在电力系统中的作用越来越突出，而传统的变电站设计方式已经很难满足当代社会发展的需要。当前，以计算机科学技术为核心的智能化系统已经得到了普及，建立智能变电站监测系统，可以实现对变电站的在线、实时监测，从而保证变电站的完全、稳定运行。

参考文献：

[1]文继锋，盛海华，周强，姜健宁，熊蕙，潘武略. 智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J]. 江苏电机工程，2015，01：21-24+29.

[2]牟磊，史蕾玚，彭博，张宏伟，刘永亮. 智能变电站断路器在线监测系统的设计[J]. 电气时代，2015，01：107-109.

[3]鲁东海，孙纯军，王晓虎. 智能变电站中在线监测系统设计[J]. 电力自动化设备，2011，01：134-137.

[4]刘娟，鞠登峰，王勇，鲁丽萍，张强，邹丹平. 变电站设备智能状态监测系统的设计及应用[J]. 电力建设，2012，06：6-10.

[5]何方，郑浩，张永江，韩华超，张国富，李海燕，申安安，刘丽红. 基于物联网技术的智能变电站在线监测系统的设计[J]. 仪表技术与传感器，2013，12：61-63.