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1、JAVA WEB技术的330kV变电站监控系统软件分析与设计本文采用Java EE对变电站中一、二次设备实时数据进行采集 和管理，用户登录变电站监控系统网页端后，可以直接查看变电站内 设备的运行情况；当设备出现异常时，在变电站中发起报警并且向系 统发送故障原因和故障点的位置，系统将获得的信息的储存到报警日 志，并且在电网地图视图标识故障点的位置；此外，报警系统还将向 用户发送短信或 的通知。1绪论研究背景及意义随着电力系统建设的稳步推进，以及信息和网络技术的高速开展, 对我国电力系统的智能化提出了更高的要求，使得智能电网在未来很 长一段时间内成为电力系统开展的热门方向之一。此外，超高压等级 输
2、电线路的建设，使得变电站数量也急剧增加，以及无人值守变电站 的推广应用也对变电站智能化和信息化提出了更高要求。330kV电网 在我国西北电网中占据重要位置，据相关统计数据显示：西北地区 330kV联合电网线路已超过6000km。西北地区地广人稀，变电站选 址均较为偏僻，工作环境相对艰苦，更适用于无人值守变电站，因此 对于智能化、可靠性高的远程监控系统的要求更为迫切。变电站在线 监控系统能够实现对站内各个设备运行状态的实时采集，并准确、及 时的反应给工作人员，进而改善工作环境，提高变电站智能化水平。 门禁系统主要采用人脸识别的技术对进入变电站人员进行识别，防止 出现人员的误入导致了变电站内现场误
3、操作，破坏变电站的稳定运行, 给企业造成经济损失，甚至还会造成人员的伤亡。现阶段，国内对变 电站监控系统和人脸识别的研究已经取得了丰硕的成果，但是监控系 统和人脸识别系统之间相互独立，分别承当监控站内设备运行状态和 门禁控制的作用，并没有形成一个相对统一的系统。因此，本文研究 了变电站监控系统，主要功能包括：数据检测、报警系统、人员管理 和门禁系统，且各个环节相互联系。330kV变电站在西北电网超高压 输电线路中担负着接受和分配电能的职责，所以它的平安、可靠运行 对电力系统有着至关重要的作用。工作人员通过330kV变电站的在 线监控系统的开发能够及时、准确获得设备运行状态，进而及时消除 潜在的
4、缺陷和隐患，对于维护西北电网的平安稳定运行具有重要的意 义。1.1 国内外研究现状. 1国外研究现状变电站监控系统能够实时采集站内设备的运行状态，并将运行信 息反应给相关工作人员，因此监控系统对于保证站内设备的平安稳定 运行有重要意义。国外，美国、日本、德国和英国等西方兴旺国家率 先开展了变电站监控系统的研究。在逻辑结构上，智能变电站监控系 统可以分为站控层、间隔层和过程层，如图1T所示。上世纪90年 年代开始，针对电气设备的在线监测产品被推出，如Duval M等研 制的CB Watch-2系统可以SF6气体、断路器机械参数以及操动机 构等工程进行在线监测。Kezunovic M等1研发了基于
5、分布式IED 和中央服务器断路器的在线监测系统，利用无线信号通信，监测工程 主要为分合控制线圈电流以及主回路电流，同时还对信号处理和专家 系统的应用进行了研究。美国Heathway公司生产的BCM200断路器 监测装置能够采集分合闸线圈电流以及一次回路故障电流累计燃弧 时间等参数并根据这些参数进行故障诊断2。韩国学者Kim DC等 3研制了基于EC61850标准的GIS在线监测系统。&拧K务整数界缶份事务理村为通讯&各人机交互祭短目.尽 保帕割总计录源介井单元替陡谷端Baffin困1-1变电站H扭系统架构卜唱.1-1 Structure of Substation M(moring Syste
6、m2变电站监控系统设计原那么和开发技术分析设计原那么分析软件系统是采用“浏览器/服务器”的模式，采用数据层、数据 模型层、控制层、视图层的分层架构，采用转发-请求的方式进行数 据交互。站点服务器与采集设备进行通信，并将站点信息进行处理, 通过一定的数据格式传输到客户端。1 .1.1数据管理分析数据管理主要是对变电站内数据的采集，存储环节。包括数据的 可视化展示、站点状态的记录、报警信息的记录、电气信息的采集存 储、用户信息的保存。数据的可视化将电气信息使用工作人员容易接 受的图表展示。在系统运行期间可以查询多个设备的信息，进行图表 的绘制、打印。设备状态显示用来展现每个站点运行的情况，设备的
7、状态可以分为正常运行、警报状态、停止状态三种情况。在每个设备 的后面有供用户操作的按钮，具有权限的用户可以实时的改变设备的 状态。报警信息的记录是系统会将采集的数据信息进行处理计算，最 终判定报警条件，满足报警条件，记录每个设备的报警信息。在总表 中包含设备报警的次数，以此来判断设备的损坏程度。数据管理分析 如图2-1所示图2-1数振管理分析田Fig, 2-1 Data Management AnaKsis. 2 Java Web开发技术分析Java在大数据和Web网站的搭建起着举足轻重的作用，本系统 使用Java作为本系统开发的工具。变电站工作时，站中各个设备运 行状态随负荷、指令和外部环境
8、的变化而不断变化，因此其信息也是 在不断变化的，因此本文使用动态Web开发技术，既JAVA WEB技 术进行监控系统的开发和编程。在监控系统的开发过程中，主要包括 服务器的搭建、开发框架、数据库、网页开发技术等假设干关键技术环 节，本文将依次展开讨论。Tomcat是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，其核心功能包括连接器(Connector)和容器(Container), 分别负责接收、反应和处理请求，它们共同构成了基本的Web服务 Serviceo Tomcat基本结构如图2-6所示。3人脸识别的门禁系统设计133.1 变电站门禁系统设计133.2 国内外现状及设计要求133.3 门禁
9、系统框架设计153.4 基于神经网络的人脸识别方法设计173.5 人脸图像的获取与数据预处理184变电站监控系统软件设计 241.1 系统设计 241.2 功能实现 291.3 结合人脸识别的330kV变电站监控系统 474. 4本章小结 484变电站监控系统软件设计4.1 系统设计变电站在线监控系统采用了 CentOS7. 4 64bit Linux Server作 为服务器环境。安装开发工具IntelliJ IDEA 2019. 3.2和数据库开 发工具MySQL Workbench 8. 0o安装了前端开发工具Visual Studio Code 和 Chrome 浏览器。安装部署了 J
10、DK11.02、Tomcat 9. 0. 37 和 Maven 3. 5提供Java 9的环境。安装部署了数据库MySQL 5. 1.49O基于上述安装和部署，本章 对变电站监控系统软件展开详细设计5结论与展望5. 1结论本文设计了基于JAVA WEB的变电站监控系统，结合人脸识别的 门禁系统，实现了对站内温湿度，SF6气体含量，三相电压、电流, 零序电流等参数的在线监控和状态预警。相关结论和创新点如下：(1)本文开发了基于深度学习的人脸识别门禁系统，运用了机 器视觉、卷积神经网络、图像处理等技术手段。其中，使用imread和 resize函数实现对人脸图片的预处理；比照了 GPU和CPU在识
11、别过程中的表现，GPU相比CPU在训练速度上拥有较大的优势。(2)本文采用Java EE对变电站中一、二次设备实时数据进行 采集和管理，用户登录变电站监控系统网页端后，可以直接查看变电 站内设备的运行情况；当设备出现异常时，在变电站中发起报警并且 向系统发送故障原因和故障点的位置，系统将获得的信息的储存到报 警日志，并且在电网地图视图标识故障点的位置；止匕外，报警系统还 将向用户发送短信或 的通知。(3)本文设计的变电站监控系统将数据监控、人员管理、门禁 识别、故障报警等各个环节有机的统一起来，能有效降低变电站故障 发生率。其中门禁识别成功后会向监控管理系统发送一条JSON字符 串指令，发送成功后完成后台管理系统的登录。