赵玉才 赵玉富

摘 要：针对电网接地补偿装置实际运维管理中存在的问题，本文介绍了一种基于在线监测和物联网技术而研发的电网接地补偿装置诊断平台，利用大数据理论，依据标准《自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件》（DL/T 1057—2007），建立专家诊断模型数据库。运维检修人员可通过手机和计算机访问诊断平台服务器，实时查看现场接地补偿装置运行状况，有效避免了接地故障引起的突发事件，为电网接地补偿装置安全可靠运行提供了一套十分有效的在线监测方案。

关键词：电网;接地;补偿;在线监测;诊断

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）17-0033-03

Absrtact： In view of the problems existing in the actual operation and maintenance management of power grid grounding compensation device， this paper introduced a fault diagnosis platform based on on-line monitoring and mobile internet technology， which utilized large data theory， according to standard Automatic Tracking Compensation Arc Coil Complete Set of Equipment Technical Conditions（DL/T 1057—2007）， Established expert diagnostic model database. The maintenance personnel can access the diagnosis platform server through the mobile phone and the computer， view the operation condition of the field grounding compensation device in real time， effectively avoid the sudden incident caused by grounding fault， and provide a set of very effective on-line monitoring scheme for the safe and reliable operation of the grounding compensation device.

Keywords： power grids;grounding;compensation;on-line monitoring;diagnosis

電网的中性点不接地系统即小电流接地，发生单相接地故障时，电网仍可继续运行一段时间。但如果发生单相接地时容性电流很大，且电弧为间歇性的熄灭与重燃，就会产生弧光接地电压，破坏电气设备的绝缘性能。如果接地电弧不能及时熄灭，就会引起相间短路，导致线路跳闸，造成断电。

目前，国内外电力设备正由计划检修逐步向状态检修过渡。如果要进行状态检修，就必须了解设备在运行中的状况。近年来，国内外电力科研部门、电网公司及电力生产企业，都在研发各种在线监测装置，使很多电力设备处于在线监测状态，为状态检修的实现打下了一定的技术基础，并积累了很多经验[1]。

1 技术原理

电网接地补偿装置诊断平台系统基于移动互联网与在线监测技术，运用大数据理论建立专家诊断模型数据库，采用C#语言和Java语言开发数据库及客户端应用软件，组建网络数据服务器，通过客户端软件访问服务器，在线监测电网接地补偿装置运行状态，实现电网接地补偿设备状态检修的目的。

服务器采用Socket Server监听分路通信主机的连接。服务器与客户端通信原理见图1。

首先，服务器端有一个监听线程，不间断地监听来自客户端的Connect。监听线程将新的Connect放入连接池并进行管理，然后继续监听下一个新来的Connect。线程池中装有多个服务线程，每个线程都自动监听一个任务队列，一个已经建立的Connect对应一个服务任务，当服务线程发现有新的任务时，便用此Connect向客户端提供新服务。

一个Socket Server所能够提供的Connect数可自行设置，若超过设置的数字则拒绝新的Connect。

当服务线程完成服务时，客户端关闭连接，服务线程关闭连接，空闲并等待处理下一个新的任务。

连接池的监控线程自动清除其中关闭的连接对象，然后继续建立新的Connect。

服务器根据接受分路通信主机的数据，自动匹配各厂家通信协议并解析。

本系统数据库采用ORACLE数据库。对于所有的工业标准，ORACLE数据库都完全支持且完全开放，可以使客户选择最优的解决方案，并获得ISO标准最高级别的认证，性能最高。ORACLE数据库具有兼容多用户、大数据量、可支持分布式数据处理和可移植性好等优势。

该系统使用的中间件是Java和Tomcat。C#是一种稳定的、简单的、安全的编程语言，融合了C和C++的面向对象的编程语言。其吸收了C和C++优点的同时，忽视了其缺点。C#具有VB可视化操作和运行效率高的优点，且操作性能较强，语法风格优美，语言的创新和面向组件编程便捷成为.NET开发的必选语言。

2 方案设计

电网系统接地补偿装置诊断平台系统由硬件和软件两大部分组成。其中，硬件部分包括变电站前端设备数据采集端、网络数据服务器、用户办公计算机及手机;软件部分包括信息采集及控制程序、服务器监控程序、专家数据库诊断模型、用户端PC应用软件和手机端APP等。诊断平台系统网络拓扑图见图2。

2.1 硬件设计

2.1.1 前端设备数据采集端。前端设备数据采集端由现场安装的消弧线圈接地补偿装置、串口通信扩展模块和无线通信模块等组成，实时采集现场设备运行数据。

消弧线圈接地补偿装置主要监测信息包括设备台账信息、设备连接状态、控制器控制方式、控制器运行方式、阻尼电阻状态、中性点电流、中性点电压、电容电流、电容电压、感性电流、容性电流、脱谐度、残流和消弧线圈档位。串口通信扩展模块为RS232全双工通信模块，分为一个主口和四个分口，主口与分口之间遵循RS232全双工通信，分口之间相互独立且不能通信。

无线通信模块采用GPRS DTU，是一种物联网无线数据终端，通过公用网络GPRS为用户提供无线长距离数据传输服务。通信处理器和无线通信模块采用工业级32位，兼容RS232及RS485（或422）通信，可直接连接设备通信接口，实现数据远程传输功能。

2.1.2 网络数据服务器。网络数据服务器由服务器主机、网络设备、在线设备监听软件及数据库组成。其中，采用C#语言开发在线设备监听软件及数据库，收集大量数据，建立专家诊断平台。服务器在线设备监听软件界面如图3所示。

2.2 软件设计

2.2.1 用户端应用软件设计。用户端由办公电脑、手机终端及其相应的应用软件组成，采用C#语言开发客户PC端应用软件，用Java語言开发手机端APP。将接地补偿装置实时运行的各种数据，通过串口扩展模块，上传至服务器数据库，服务器经过数据处理后自动把运行数据状况展现到诊断平台上。主要功能是实现通过无线互联网访问服务器，读取服务器数据库数据，绘制出相应的曲线，向用户展示相关参数的变化趋势，并提示报警信息等。运维检修人员可安装电网接地补偿装置诊断平台PC版软件，通过智能手机APP和办公电脑PC版软件实时查看现场装置运行状况，如有异常情况发生时，可第一时间发现并解决问题，使电网系统接地补偿装置安全可靠的运行及科学信息管理，是一个创新。计算机客户端应用软件PC版登录界面和手机客户端应用软件界面如图4和图5所示。

2.2.2 信息采集及控制程序。信息采集及控制部分程序用C语言程序编写，主要功能是使主控电路与采集现场安装的消弧线圈接地补偿装置进行通信，并定时采集消弧线圈接地补偿装置的监测数据，然后经过无线通信模块传送至数据服务器。

2.2.3 服务器监控程序。服务器监控的部分程序用C#语言程序编写，主要实现监听前端设备数据采集端无线网络信号和数据通信的功能。

2.2.4 专家数据库诊断模型。专家数据库诊断模型是依据《自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件》（DL/T 1057—2007）等相关标准技术指标，设置对应的参数标准，作为报警门限，数据库采用ORACLE数据库，处理大量数据。利用大数据原理统计和分析，得出相应的分析结果。

3 应用情况介绍

河南电网开封供电公司8个变电站投入运行。

通过电网系统接地补偿装置诊断平台的运行，工作人员全面了解了电网系统接地补偿装置诊断平台的使用方法、诊断平台的功能、系统参数设置、组成结构、测试的数据含义等，能通过该诊断平台实时查看现场接地补偿装置的运行状况，达到项目预期的目标。此外，工作人员对电网系统接地补偿装置的管理水平有了很大提升，效果较好。

通过该平台的使用，开封供电公司的电网系统接地补偿装置运检管理水平得到了有效提升，有效保证用户在全时段正常、有效用电，为绩效考核提供了有效依据，对运营决策提供了有效支持。现场设备运行如图6所示。

4 存在的问题及改进措施

电网系统接地补偿装置诊断平台在近两年的运行中，出现接地补偿装置控制器死机[3]和通信干扰现象[4]。

为避免运行过程中出现硬件设备死机和通信干扰的的影响，试运行中，增加了看门狗模块和串口通信扩展模块，适当延长定时通信时间，并对接地补偿装置控制器进行电磁兼容试验。经过完善与改进后，解决了控制器死机和通信干扰现象，达到了预期的效果。

5 结语

随着中国制造2025的不断推进及电动汽车的推广普及，城市配电网发展迅速，增大了电力电缆应用量，导致配电系统母线电容电流快速上升、中性点接地补偿装置容量配置经常处于欠补偿状态及电网系统接地补偿装置运行维护维管理不到位等问题较为突出。为进一步加强配电网中性点接地补偿装置运维管理，有效避免因接地电弧引发火灾、开关柜烧损等电力故障发生，开展电网系统接地补偿装置诊断平台的研究很有必要。

电网系统接地补偿装置诊断平台系统，可有效防止接地故障等突发事件，确保电网安全、稳定、可靠运行，对全面提升电网接地补偿装置的检修、运维、管理等有十分重要的意义。

参考文献：

[1]王振邦，赵明，卢冲，等.消弧线圈接地补偿装置在线监测系统的研究[J].山东工业技术，2017（6）：222-223.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件：DL/T 1057—2007[S].北京：中国电力出版社，2007.

[3]李璐，兰琦，赵玉才，等.变压器储油柜状况在线监测新技术研究与应用[J].中国高新技术企业，2016（27）：31-33.

[4]兰琦，赵玉才，李璐，等.变压器储油柜在线监测装置的研制[J].供用电，2016（11）：71-74.