利用CompactRIO和LabVIEW實時模塊搭建變壓器監(jiān)測系統(tǒng)
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挑戰(zhàn):
設計開發(fā)變壓器監(jiān)測系統(tǒng)(TMS)以完成關鍵參數的采集、處理、分析以及與數據中心的通信工作，進而對電力網絡中廣泛分布的配電變壓器進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(GPRS)通信接口實現遠程配電變壓器的數據采集任務。使用地理信息系統(tǒng)(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(tǒng)的重要組成部分。我們決定開發(fā)一套遠程系統(tǒng)以實現對變壓器的定期監(jiān)測，因為人工檢測的成本較高，不夠經濟。雖然我們很早以前就需要對變壓器進行實時的遠程監(jiān)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(tǒng)。在過去幾十年里，隨著現場可編程門陣列(FPGA)的技術快速發(fā)展，分布式網絡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)的技術數據，還需要類似變壓器內的油溫和油面高度這些信息，進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(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)通信接口以實現變壓器的日常用電量、總用電量的遠程采集，實時和長期數據管理、自動生成報告、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)(見圖1)。
用戶界面
數據中心應用程序包括一個利用LabVIEW(見圖2)開發(fā)的交互式用戶界面，用戶可以根據電力網絡層次結構以不同的格式查看實時數據和歷史數據。該應用程序可以實時地從多個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(tǒng)
管理信息系統(tǒng)(MIS)使得各電力公司對系統(tǒng)稍作調整且無需太多時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)以一種及時準確的方式提供了相關的信息。這些報告可以在機構的各種決策層發(fā)揮作用，滿足了企業(yè)內部和外部的不同需求。
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的業(yè)務流程和支持技術。斷電管理一般包括斷電通知和一般服務問題。通過給客戶提供快速準確的維護和斷電故障信息，OMS簡化了工作安排、提升了客戶服務質量。系統(tǒng)通過電子郵件、短信息和圖形用戶界面將編程預定義的參數發(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功能。
地理信息系統(tǒng)
我們的GIS系統(tǒng)提供了電力網絡顯示和電力系統(tǒng)資源(見圖5)的可視化。GIS采用特殊符號顯示當前電力網絡的狀態(tài)。系統(tǒng)可以移動到地圖上感興趣的節(jié)點，并進行放大和縮小顯示。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)和配電變壓器等網絡。然后用戶就可以通過GIS實時獲取變壓器的信息，如電力參數和油面高度和油溫信息。
變壓器資產管理系統(tǒng)
在電力網絡中，電力設施包括了各種變壓器和相關附件。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行有限的數據交換。資產管理幫助我們管理資產的采購、使用和處理工作以實現資產的最大利用，并且對系統(tǒng)整個生命周期的相關風險和成本進行管理。系統(tǒng)提供了變壓器資產的各種數據。
網絡發(fā)布
我們建立了自定義的網絡應用程序幫助用戶將系統(tǒng)與LabVIEW Web服務器連接起來。用戶只有在基于授權認證，身份認證，訪問安全認證的成功登陸后才能進入到系統(tǒng)的主程序中。不同級別的用戶都可以訪問獲取實時和歷史數據。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相應的訪問許可授權查看應用程序。網絡發(fā)布提供了一種簡單有效且低投資的數據獲取方式。
結論
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實現了對遠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，最終提高了用戶的滿意度并延長了設備的壽命。
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