二次设备在线监测系统

一、二次设备在线监测系统介绍

二次设备在线监测系统是针对智能变电站继电保护装置及二次回路的在线监视与智能诊断需求而研发的整体解决方案，符合DL/T 1663-2023《智能变电站继电保护在线监视和智能诊断技术导则》技术要求。系统由部署于变电站内的采集单元与管理单元（站端子站）以及部署于集控站/调度侧的主站系统组成，整体部署于安全II区。采集单元通过过程层网络获取过程层数据，管理单元从站控层网络获取数据并汇总采集单元上送信息，主站系统通过电力通信网实现全站二次设备在线监测数据的统一采集、存储与高级应用分析。

系统接入全站站控层与间隔层二次设备，包括监控后台、数据通信网关机、授时装置、测控装置、保护装置、合并单元、智能终端、工业交换机等，实时采集装置运行温度、工作电压、光口光强、开关量输入电压、出口继电器电压、端口报文流量、错误报文统计、通信链路状态、虚回路通断等关键参量，实现二次设备及二次回路的"全景感知—智能预警—快速定位—辅助决策"闭环管控。

产品定位：二次设备在线监测系统是一套面向变电站的二次系统状态感知、故障研判与综合分析平台，由采集单元与管理单元两部分组成。其中采集单元为嵌入式工控机，管理单元为服务器，采集单元与管理单元均采用国产化设计。

系统架构：系统采用"云边协同"与"集中式站端采集"的典型分层架构设计，采集单元接入站控层、间隔层、过程层采集设备、回路及网络通信信息，管理单元接入站控层网络汇总数据，并通过Ⅱ区数据通信网关机将站端分析结果上传至主站，确保可扩展性、可靠性与实时性。

图：二次设备在线监测系统分层架构（从被监测对象到调控主站）

二、二次设备在线监测系统产品特点

全景可视化监视：基于SVG矢量图技术，将传统"看不见、摸不着"的二次虚回路、过程层光纤回路及二次设备状态进行1:1三维可视化呈现，全面反映站内二次设备及二次回路运行状况，达到智能站与常规站无差异运维。

多参量智能诊断：基于多参量辨识技术、动态自学习技术和趋势识别技术，利用同源数据比对、同期数据比对、变化趋势、突变监测、越限监测等辨识技术，对二次设备温度、电压、光强等状态参量综合判断，自动识别隐性故障，提前预警设备隐患。

故障快速定位：基于专家系统与故障举证表，实现二次设备故障快速定位、二次虚回路和跳合闸回路故障快速定位，并给出相应处理辅助决策，大幅减少人工故障定位时间。

主子站分层架构：站端子站负责数据采集、存储与智能诊断，集控站主站负责数据汇聚与高级应用，支持多级调度/集控站集中管控多座变电站，实现"一站采集、多级应用"。

智能巡视与远程运维：可与机器人、智能屏柜联动，实现设备内部状态及外观状态全面自动巡视；支持KVM远程维护、远程可控电源管理，实现"站端到远程"的巡视模式转变。

大模型与知识图谱赋能：系统可应用边缘计算、容器化、微服务、知识图谱等技术，实现对站控层、间隔层各类二次设备的全景数智化运维管控，为日常运检工作提质增效。

三、二次设备在线监测系统作用

破解"隐性故障难发现"困局：传统运维模式主要依靠人工定期巡检和故障后被动处置，调度主站仅能接收"装置失电""通信状态异常"等基础告警，难以发现设备内部隐患。本系统通过24小时全维度数据采集与智能研判，将设备隐患消灭在萌芽状态。

实现"一键巡检"：参照国网江苏黄集500kV变电站试点成果，系统可在5秒内完成全站91台关键自动化设备的"全方位体检"并自动生成巡检报告，相较传统人工巡检效率提升数十倍。

支撑状态检修转型：基于长期历史数据挖掘与设备健康度评估，为二次设备检修策略制定、备品备件管理、全生命周期管理提供量化数据支撑，推动"定期检修"向"状态检修"转型。

降低运维成本：通过远方召唤、远程诊断、KVM远程维护等手段，大幅减少运维人员往返现场频次，实现基于在线故障诊断结果的运维策略指导，全面实现继电保护高绩效运维。

四、二次设备在线监测系统核心功能

二次设备全景感知：实时采集保护装置、测控装置、合并单元、智能终端、工业交换机、数据通信网关机、监控主机等二次设备的运行状态、自检信息、告警接点、定值与压板状态。

二次回路在线监视：在线监测GOOSE/SV虚回路通断、过程层网口光强、装置工作电压、开关量输入电压、出口继电器工作电压、内部工作温度、端口报文流量、错误报文统计。

智能告警与诊断：实现二次设备智能告警及分析、电网故障综合报告自动生成；基于专家系统实现二次设备故障快速定位、虚回路和跳合闸回路故障快速定位，并给出处理辅助决策。

SCD模型管控：支持SCD模型管控与SCD文件可视化，支持SV/GOOSE报文抓包和报文分析，实现虚回路动态展示与全站通讯参数图像化展示。

智能安措与定值核对：支持保护检修和运行操作的安措校验及警示，实现定值远程自动核对，降低现场误操作风险。

智能巡视：自动完成设备全方位体检，巡视报告可上送主站，支持将巡视结果自动比对及告警提示；可与机器人、智能屏柜联动。

远程运维：通过KVM、远程可控电源开关等辅助设备，实现对站内服务器的维护等操作功能；支持移动APP及短信推送。

五、二次设备在线监测系统配置清单

六、二次设备在线监测系统应用场景

新建智能变电站：作为智能变电站标准配置，与综自系统同步建设，实现二次设备从投运伊始的全生命周期状态管控。

在运变电站智能化改造：新增少量硬件（采集单元+传感器），依托部署采集单元与开发智能算法，即可实现存量变电站二次设备在线监视升级，徐州供电500kV黄集变为国网首批试点典范。

集控站/调度主站集中运维：主站系统通过电力通信网连接多座变电站的站端子站，实现"一站采集、多级应用"的集中管控模式，为集控站值班员与调度自动化运维人员提供统一运维工作台。

新能源升压站：光伏/风电场站二次设备种类多、分布广，系统可实现对海量逆变器配套二次设备、PMU同步相量装置、电能质量监测装置的统一状态管控。

高压直流换流站：实现直流控保、行波测距、直流录波器等设备的运行工况监视、运行信息采集、故障信息分析，辅助快速故障定位与事故原因分析。

七、技术参数

八、安装尺寸与部署说明

二次设备在线监测系统站端子站设备部署于变电站二次设备室安全II区，由在线监测屏（含采集单元、管理单元、KVM、远程电源管理终端及交换机）组成。系统通过站控层A/B网接入全站二次设备，同时可经由过程层网络获取过程层数据，实现二次设备及回路的全面感知。

网络接线要求：管理单元上联站控层A/B网，采集单元下联过程层网络。通信线缆采用超五类及以上屏蔽网线或单模光纤，与电力电缆分层敷设，间距≥300mm。屏柜内设接地铜排（截面≥100mm²），所有设备外壳及屏蔽层均可靠接地，接地电阻≤4Ω。

传感器部署：温度传感器安装于屏柜内关键发热点（如保护装置电源模块、CPU板卡附近）；光强监测通过交换机/装置光口直接读取；电压/继电器状态通过测控装置或专用采集模块获取。所有传感器接线须避免影响原有二次回路的完整性与安全性。