利用CompactRIO和LabVIEW實(shí)時模塊搭建變壓器監(jiān)測系統(tǒng)
發(fā)布時間：2011-09-13
利用CompactRIO和LabVIEW實(shí)時模塊搭建變壓器監(jiān)測系統(tǒng)
: 設(shè)計(jì)開發(fā)變壓器監(jiān)測系統(tǒng)（TMS）以完成關(guān)鍵參數(shù)的采集、處理、分析以及與數(shù)據(jù)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(jiān)控。
解決方案: 采用NI LabVIEW軟件和CompactRIO平臺、利用通用無線分組業(yè)務(wù)（GPRS）通信接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配電變壓器的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。使用地理信息系統(tǒng)（GIS）和基于Web的應(yīng)用提供圖形化的可視界面。
配電變壓器是配電系統(tǒng)的重要組成部分。我們決定開發(fā)一套遠(yuǎn)程系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對變壓器的定期監(jiān)測，因?yàn)槿斯z測的成本較高，不夠經(jīng)濟(jì)。雖然我們很早以前就需要對變壓器進(jìn)行實(shí)時的遠(yuǎn)程監(jiān)測，但直到*近我們才擁有了可行的通信媒介和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在過去幾十年里，隨著現(xiàn)場可編程門陣列（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(jiān)控操作人員除了需要像電流和電壓這類傳統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)，還需要類似變壓器內(nèi)的油溫和油面高度這些信息，進(jìn)而保證可靠的電力供應(yīng)以及輔助他們做出日常的決策。
系統(tǒng)描述
我們開發(fā)的變壓器監(jiān)測系統(tǒng)（TMS）使用CompactRIO與GPRS/碼分多址（CDMA）通信接口以實(shí)現(xiàn)變壓器的日常用電量、總用電量的遠(yuǎn)程采集，實(shí)時和長期數(shù)據(jù)管理、自動生成報告、能源核算，并在集中式數(shù)據(jù)中心的GIS上圖形化地顯示變壓器的狀態(tài)（見圖1）。 
圖1.變壓器監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)
用戶界面
數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序包括一個利用LabVIEW（見圖2）開發(fā)的交互式用戶界面，用戶可以根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)以不同的格式查看實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。該應(yīng)用程序可以實(shí)時地從多個CompactRIO模塊同步采集數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需求按預(yù)先制定的計(jì)劃采集數(shù)據(jù)。
圖2.用戶界面
管理信息系統(tǒng)
管理信息系統(tǒng)（MIS）使得各電力公司對系統(tǒng)稍作調(diào)整且無需太多時間和資金投入就可以升級運(yùn)行。MIS的圖形化的分析報告（圖3和圖4）以一種及時準(zhǔn)確的方式提供了相關(guān)的信息。這些報告可以在機(jī)構(gòu)的各種決策層發(fā)揮作用，滿足了企業(yè)內(nèi)部和外部的不同需求。
圖3.MIS報告（油溫）
圖4.MIS報告
斷電管理系統(tǒng)
斷電管理系統(tǒng)（OMS）包括所有與客戶電力中斷事件相關(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)問題。通過給客戶提供快速準(zhǔn)確的維護(hù)和斷電故障信息，OMS簡化了工作安排、提升了客戶服務(wù)質(zhì)量。系統(tǒng)通過電子郵件、短信息和圖形用戶界面將編程預(yù)定義的參數(shù)發(fā)送給用戶，并針對違規(guī)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(tǒng)
我們的GIS系統(tǒng)提供了電力網(wǎng)絡(luò)顯示和電力系統(tǒng)資源（見圖5）的可視化。GIS采用特殊符號顯示當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。系統(tǒng)可以移動到地圖上感興趣的節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行放大和縮小顯示。地圖能夠自動改變顯示層次，因而客戶可以編輯諸如變電站（66/33/11kV）、變壓器/輸電線段（33/22/11kV）和配電變壓器等網(wǎng)絡(luò)。然后用戶就可以通過GIS實(shí)時獲取變壓器的信息，如電力參數(shù)和油面高度和油溫信息。
圖5.地理信息系統(tǒng)
變壓器資產(chǎn)管理系統(tǒng)
在電力網(wǎng)絡(luò)中，電力設(shè)施包括了各種變壓器和相關(guān)附件。電力設(shè)施中有大量的可用數(shù)據(jù)，但是通常我們只使用其中很小一部分?jǐn)?shù)據(jù)與其他應(yīng)用程序進(jìn)行有限的數(shù)據(jù)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(xiàn)資產(chǎn)的*大利用，并且對系統(tǒng)整個生命周期的相關(guān)風(fēng)險和成本進(jìn)行管理。系統(tǒng)提供了變壓器資產(chǎn)的各種數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)發(fā)布
我們建立了自定義的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序幫助用戶將系統(tǒng)與LabVIEW Web服務(wù)器連接起來。用戶只有在基于授權(quán)認(rèn)證，身份認(rèn)證，訪問**認(rèn)證的成功登陸后才能進(jìn)入到系統(tǒng)的主程序中。不同級別的用戶都可以訪問獲取實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)會記錄所有成功和失敗的登陸請求。不同的客戶可以根據(jù)相應(yīng)的訪問許可授權(quán)查看應(yīng)用程序。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布提供了一種簡單有效且低投資的數(shù)據(jù)獲取方式。
結(jié)論
TMS提供一套用戶界面友好并且可靠的解決方案，系統(tǒng)基于CompactRIO平臺和LabVIEW實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程分布的配電變壓器的集中監(jiān)測和診斷。系統(tǒng)能夠識別出低效區(qū)，幫助用戶采取修正措施避免電力中斷從而提供供電的可靠性，*終提高了用戶的滿意度并延長了設(shè)備的壽命。