变压器远程可视化诊断系统的设计与实现

许继集团有限公司的研究人员龚东武、郭宏燕，在2015年第1期《电气技术》杂志上撰文，为了提高变压器运行维护效率，实现变压器的远程高效维护，提出了一种变压器远程可视化诊断系统设计方案。系统基于Spring框架进行设计和实现，该系统采用多层次的设计思想将表示层、业务层和持久化层进行分离，最大化地提升系统的开发效率。同时还对大卫三角形算法可视化建模过程进行了分析。测试和运行结果表明系统有很好的稳定性和可维护性。

电力变压器作为电力系统中最为核心的设备，其运行状况的正常与否将直接决定系统的安全性及可靠性。随着电力系统向着智能化方向快速发展，对一次设备的运行维护提出了更高的要求；尤其随着无人值守变电站的增加，要求设备维护人员能对设备进行远程的诊断和维护^[1-3]。

探索变压器远程可视化诊断的工程实施方法对提高一次设备运维水平具有重要意义。随着在线监测技术在智能化变电站内的广泛应用，特别是各种在线监测装置的安装为变压器的远程可视化诊断提供了数据基础。本文基于DGA数据和Spring框架探讨变压器远程可视化诊断系统的设计和实现。

1变压器远程可视化诊断系设计方案

1.1 系统构架设计

基于变电站一次设备运行和检修模式，诊断系统可设计成图1结构。系统主要由3大部分组成：油中溶解气体分析（DGA）装置、在线监测站端单元和一次设备管理应用终端。

DGA装置是变压器专用在线监测装置，完成变压器油中气体含量的分析和采集，然后通过IEC61850标准将数据送至在线监测站端单元^[4-5]；在线监测站端单元进行监测数据管理、变压器诊断及诊断结果发布；一次设备管理应用终端远程发送诊断请求，在线监测站端单元执行诊断命令，将诊断结果以图形方式反馈给应用终端。

监测数据在电力信息系统中定义为II区数据，供电公司内网为信息安全III区。考虑到数据安全性，系统设计中采用防火墙进行安全防护。

图1 诊断系统物理结构图

1.2软件架构设计

系统设计成基于J2EE平台的B/S多层Web体系结构，系统如图2，分为数据库层、数据访问层和业务应用层共3层。数据库层选用MySQL 5.0数据库存储变压器DGA数据及其他相关数据；数据访问层采用Spring整合Hibernate的方案。

为在不牺牲Hibernate强大功能的前提下尽量降低Hibernate的使用难度，本系统采用了基于Spring提供的模板类来使用Hibernate；业务应用层采用Spring WEBMVC框架。

图2 软件结构框架图

1.3Spring框架

Spring是分层的Java SE/EE应用一站式的轻量级开源框架，以IoC和AOP为内核，提供了展现层Spring MVC和持久层Spring JDBC以及业务层事务管理等众多的企业级应用技术^[6]。

SpringMVC能很好地实现控制逻辑、业务逻辑、数据逻辑和显示的分离，减少代码的重复性，提高系统的可维护性 ^[7-8]。特别是变电设备的诊断算法复杂多样，将诊断逻辑分离出来对提高开发效率和系统的可维护性尤其重要。

远程诊断业务在框架中的数据和信息传递方式见图3。操作员通过浏览器发出诊断请求，DispatchServlet组件截获请求，通过HandlerMaping组件获取请求对应的Handler（处理器），处理器通过持久化层获得数据并进行诊断计算，然后将Model填充到视图中，将ModelAndView送至DispatchServlet组件，DispatchServlet组件利用ViewResolver进行视图渲染，在将视图返回给浏览器，形成可视化诊断闭环。

图3 MVC操作流程图

2.诊断方法及建模（略）

3.软件实现及验证（略）

系统的业务模型部分用Java语言进行开发，整体框架选用Spring 3.2.3，数据库操作部分选用Hibernate 3.0，动态页面设计选用JSP2.3。

4.结论

本文提出了一种变压器远程可视化诊断构想，并基于大卫三角形算法，对变压器远程可视化诊断系统的设计方案和具体实现进行了研究和探索。实际运行证明，可视化技术可以将抽象数据形象化，有助于运行人员更直观的发现问题，提高设备维护效率；同时基于Spring框架实现的远程诊断技术能有效减少运行人员的巡视次数，节省设备运行维护的人力物力。