基于物联网架构的变电所参数监测报警系统设计

　　2.2 实时监测

　　系统主要通过变电所地图、变电所系统框图(包括模拟屏监控、变电所监控柜)这几种图形化的界面为用户提供变电所直观的监测信息。

　　变电所地图可以直观的看到区域内各主次变电所的分布情况。用户通过鼠标操作就可以选择查看区域内某个变电所内主、备供变压器、次总等主要参数的实时更新显示。

　　变电所系统框图即变电所供电关系总图，描述了变电所主、备供电线路、开闭所、主次变电所之间的关系。通过系统框图可以穿透链接到相应变电所模拟屏、变电所柜图，系统框图还可以动态提示各个变电所的主要参数和运行数据。变电所模拟屏、柜图即通过模拟屏或者柜图的形式将变电所各类监测仪表的主要数据以及线路开关闭合、断开状态显示在相应图形界面上。

　　2.3 参数分析

　　操作人员可以从变电所管理树查看相应设备的实时参数信息以及参数的变化曲线。同时系统还提供以下两方面数据作为变电所运行状况诊断的分析依据。

　　1)根据不同树节点可以显示变电所当前运行状况，仪表及回路基本信息。并将定时采集的参数生成变电所参数的趋势图、对比趋势图。系统可设置取样时间间隔为5min、15min、30min、lh等。操作人员可根据选择的时问段、参数对想要查看的参数信息进行对比分析。

　　2)对变电所电能质量和电能可靠性状况进行持续的监测;实时监视各个变电所次总、和分回路谐波含量，电压闪变、扰动，频率偏差，不平衡度，功率因数等电能质量问题。

　　2.4 数据报表

　　该功能主要是对监测参数进行统计，并根据要求的格式生成报表。报表功能分为参数报表、电量报表。参数报表允许操作人员按时间段查询变电所任一设备的运行参数;电量报表允许操作人员按需要查询任一主次变电所的年报表、月报表、日报表等。通过导出功能可以将查询内容导入到本地计算机中，供操作人员查看。

　　2.5 异常报警

　　1)预警管理

　　系统设计了系统报警、短信报警、声光报警三种报警方式，以保证报警信息能及时传达给变电所管理人员。系统报警是在与服务器连接的浏览器上以弹出窗口的方式通知值班及管理人员;短信报警是通过手机短信及时将报警信息发送给报警联系人;声光报警是通过安装于变电所内部声光报警器来报警。用户登录系统之后可以对报警策略、报警重发时间、报警联系人通讯录等进行设置。

　　2)报警处理

　　报警处理即系统后台对报警发生后数据的处理。主要有新增报警、消除报警以及删除报警的业务处理。

　　3)历史报警

　　当报警解除之后，报警信息自动存入历史报警数据库中，包括报警发生日期、时间、编号、报警类型、报警描述等信息。通过历史报警功能，用户可随时查看、下载、打印所有历史报警信息。

　　3. 报警模块设计

　　报警模块为变电所稳定运行提供保障，在整个系统中具有至关重要的地位。实时报警信息不同于一般的实时数据，其实时性要求更高，如果采用一般的轮询 (Polling)技术不断刷新页面来获取报警信息(即无论服务器端数据有无变化，都向服务器端定期取数据)，这不但会产生大量数据、浪费服务器资源，而且每次建立或关闭新的HTTP连接都有一定的延迟，这种延迟将大大的影响报警实时性。因此采用了基于订阅/发布机制的服务器推送(Server Push)技术来解决此问题，在报警发生时向所有的订阅用户发布信息。

　　无插件的服务器推送方式既不需要客户端周期性的轮询，也不需要在浏览器里安装任何插件，通过服务器端和浏览器保持HTTP通信连接，在服务器端以事件驱动方式主动向客户端推送数据，实现数据的实时刷新。

　　变电所主要有9种报警类型，如表2所示，每种报警类型对应的报警发生条件都不同，需设置不同的报警策略。当监测到跳闸、离线或某一参数超过门限时触发相应的报警，报警接口程序接收到变电所报警信息之后，从报警策略表中获取该报警类型对应的报警策略和报警联系人电话，并向预先设置的用户终端发送报警信息。管理人员收到报警信息之后，需进行相应的操作，以解除报警。若超过设置的报警重发时间后报警仍未解除，系统则会重新发送报警信息。消警之后报警信息存入历史报警库中。报警服务流程如图3所示。

　　表2 变电所报警类型定义

　　图3 报警服务流程图

　　4. 结论

　　本文结合物联网技术，提出了一种基于物联网四层架构的变电所监测系统设计方案，实现了变电所低压端参数的远程实时监测、参数分析、数据报表、异常报警等功能。其中异常报警模块采用了无插件的服务器推送方式，保证了报警的实时性。目前该方案已应用于某校区变电所的监测中，项目包括8个主变和22个副变，采用主备供电方式。项目建成之前，该校区变电所主要采用人工巡检的方式，每天需安排多名值班人员轮流巡检，人力成本高，每年光人工费用就需要几百万，而且容易出现漏检、错误记录、故障处置不及时等问题，存在重大隐患。项目建成后，变电所基本实现无人值守，管理人员无论何时何地都可以通过网络登入系统对变电所的运行情况进行监测和管理。通过多种报警方式，故障信息能及时传递给管理人员，大大缩短了故障处理时间，节省上百万开支。该系统提升了变电所的供电保障，降低了运行维护成本，达到了减员增效的目的，同时该系统作为该校能源监管平台的一个子系统，结合其他水、电、路灯、空调节能管理系统，将大数据互相融合、智能分析，为节约型、智能化、信息化校园建设提供科学决策和支持。本系统在远程实时控制方面仍有待进一步完善，在下一步设计与产品研发中将改进。