利用CompactRIO和LabVIEW實(shí)時(shí)模塊搭建變壓器監測系統

　　挑戰:

　　設計開(kāi)發(fā)變壓器監測系統(TMS)以完成關(guān)鍵參數的采集、處理、分析以及與數據中心的通信工作，進(jìn)而對電力網(wǎng)絡(luò )中廣泛分布的配電變壓器進(jìn)行分析處理和可視化監控。

　　解決方案:

　　采用NI Labview軟件和CompactRIO平臺、利用通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)(GPRS)通信接口實(shí)現遠程配電變壓器的數據采集任務(wù)。使用地理信息系統(GIS)和基于Web的應用提供圖形化的可視界面。

　　配電變壓器是配電系統的重要組成部分。我們決定開(kāi)發(fā)一套遠程系統以實(shí)現對變壓器的定期監測，因為人工檢測的成本較高，不夠經(jīng)濟。雖然我們很早以前就需要對變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠程監測，但直到最近我們才擁有了可行的通信媒介和數據采集系統。在過(guò)去幾十年里，隨著(zhù)現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的技術(shù)快速發(fā)展，分布式網(wǎng)絡(luò )的可靠性得到了很大的提升。電力監控操作人員除了需要像電流和電壓這類(lèi)傳統的技術(shù)數據，還需要類(lèi)似變壓器內的油溫和油面高度這些信息，進(jìn)而保證可靠的電力供應以及輔助他們做出日常的決策。

　　系統描述

　　我們開(kāi)發(fā)的變壓器監測系統(TMS)使用CompactRIO與GPRS/碼分多址(CDMA)通信接口以實(shí)現變壓器的日常用電量、總用電量的遠程采集，實(shí)時(shí)和長(cháng)期數據管理、自動(dòng)生成報告、能源核算，并在集中式數據中心的GIS上圖形化地顯示變壓器的狀態(tài)(見(jiàn)圖1)。

　　用戶(hù)界面

　　數據中心應用程序包括一個(gè)利用LabVIEW(見(jiàn)圖2)開(kāi)發(fā)的交互式用戶(hù)界面，用戶(hù)可以根據電力網(wǎng)絡(luò )層次結構以不同的格式查看實(shí)時(shí)數據和歷史數據。該應用程序可以實(shí)時(shí)地從多個(gè)CompactRIO模塊同步采集數據，還可以根據需求按預先制定的計劃采集數據。

　　管理信息系統

　　管理信息系統(MIS)使得各電力公司對系統稍作調整且無(wú)需太多時(shí)間和資金投入就可以升級運行。MIS的圖形化的分析報告(圖3和圖4)以一種及時(shí)準確的方式提供了相關(guān)的信息。這些報告可以在機構的各種決策層發(fā)揮作用，滿(mǎn)足了企業(yè)內部和外部的不同需求。

　　斷電管理系統

　　斷電管理系統(OMS)包括所有與客戶(hù)電力中斷事件相關(guān)的業(yè)務(wù)流程和支持技術(shù)。斷電管理一般包括斷電通知和一般服務(wù)問(wèn)題。通過(guò)給客戶(hù)提供快速準確的維護和斷電故障信息，OMS簡(jiǎn)化了工作安排、提升了客戶(hù)服務(wù)質(zhì)量。系統通過(guò)電子郵件、短信息和圖形用戶(hù)界面將編程預定義的參數發(fā)送給用戶(hù)，并針對違規操作、功率因子異常、存在干擾等情形提供了報警服務(wù)功能。

　　地理信息系統

　　我們的GIS系統提供了電力網(wǎng)絡(luò )顯示和電力系統資源(見(jiàn)圖5)的可視化。GIS采用特殊符號顯示當前電力網(wǎng)絡(luò )的狀態(tài)。系統可以移動(dòng)到地圖上感興趣的節點(diǎn)，并進(jìn)行放大和縮小顯示。地圖能夠自動(dòng)改變顯示層次，因而客戶(hù)可以編輯諸如變電站(66/33/11kV)、變壓器/輸電線(xiàn)段(33/22/11kV)和配電變壓器等網(wǎng)絡(luò )。然后用戶(hù)就可以通過(guò)GIS實(shí)時(shí)獲取變壓器的信息，如電力參數和油面高度和油溫信息。

　　變壓器資產(chǎn)管理系統

　　在電力網(wǎng)絡(luò )中，電力設施包括了各種變壓器和相關(guān)附件。電力設施中有大量的可用數據，但是通常我們只使用其中很小一部分數據與其他應用程序進(jìn)行有限的數據交換。資產(chǎn)管理幫助我們管理資產(chǎn)的采購、使用和處理工作以實(shí)現資產(chǎn)的最大利用，并且對系統整個(gè)生命周期的相關(guān)風(fēng)險和成本進(jìn)行管理。系統提供了變壓器資產(chǎn)的各種數據。

　　網(wǎng)絡(luò )發(fā)布

　　我們建立了自定義的網(wǎng)絡(luò )應用程序幫助用戶(hù)將系統與LabVIEW Web服務(wù)器連接起來(lái)。用戶(hù)只有在基于授權認證，身份認證，訪(fǎng)問(wèn)安全認證的成功登陸后才能進(jìn)入到系統的主程序中。不同級別的用戶(hù)都可以訪(fǎng)問(wèn)獲取實(shí)時(shí)和歷史數據。系統會(huì )記錄所有成功和失敗的登陸請求。不同的客戶(hù)可以根據相應的訪(fǎng)問(wèn)許可授權查看應用程序。網(wǎng)絡(luò )發(fā)布提供了一種簡(jiǎn)單有效且低投資的數據獲取方式。

　　結論

　　TMS提供一套用戶(hù)界面友好并且可靠的解決方案，系統基于CompactRIO平臺和LabVIEW實(shí)現了對遠程分布的配電變壓器的集中監測和診斷。系統能夠識別出低效區，幫助用戶(hù)采取修正措施避免電力中斷從而提供供電的可靠性，最終提高了用戶(hù)的滿(mǎn)意度并延長(cháng)了設備的壽命。