摘要:在新形勢下要保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可靠性運行，必須要做好變電站一次設(shè)備的在線監(jiān)測工作，在智能化變電站不斷發(fā)展的今天，各種一次設(shè)備的健康狀況以及運行狀態(tài)對整個電力系統(tǒng)的安全性有直接的影響，通過在線監(jiān)測實現(xiàn)對一次設(shè)備各種運行數(shù)據(jù)的實時管理與分析提高電網(wǎng)運行的安全性與可靠性，為電力企業(yè)的發(fā)展與進步打下良好的基礎(chǔ)。

引言

電力工業(yè)將來的發(fā)展方向是智能電網(wǎng)，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動下，智能變電站將成為新建變電站的主流。根據(jù)智能變電站技術(shù)導(dǎo)則，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。這就對原有變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高的要求，需要更加可靠、高效的實時監(jiān)測系統(tǒng)來實現(xiàn)智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測。

1.在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按照國家電網(wǎng)公司所發(fā)布的智能化和在線監(jiān)測規(guī)范要求，目前智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)按照裝置(IED)分為4層包括站端監(jiān)測單元、主IED、子IED和傳感器(或監(jiān)測裝置)。站端監(jiān)測單元是全站的后臺負(fù)責(zé)變電站的監(jiān)視和管理:主IED按監(jiān)測設(shè)備類型配置，子IED負(fù)責(zé)部分監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)發(fā);或與傳感器一體的監(jiān)測裝置，直接與被檢測一次設(shè)備連接。

2.智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程是，各類傳感器對不同電力功能的元件的狀態(tài)信息進行實時采集，并點對點傳輸?shù)浆F(xiàn)場采集單元，通常在變電站的監(jiān)測現(xiàn)場會安裝有現(xiàn)場采集單元，通過現(xiàn)場總線來實現(xiàn)和監(jiān)測中心服務(wù)器的自動化與實時的通信，并把相關(guān)狀態(tài)參數(shù)上傳到系統(tǒng)中。其中監(jiān)測中心對各個監(jiān)測單元進行有效的管理與控制，同時還負(fù)責(zé)各種狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集以及存儲工作以此來對站內(nèi)的各個電力功能元件運行狀態(tài)實施必要的診斷以及分析還要和相關(guān)的數(shù)據(jù)實施融合，從而建立起運行和檢修管理的數(shù)據(jù)庫，通過IEC61850協(xié)議來實現(xiàn)和監(jiān)控后臺的通信，然后給運行工作熱暖提供各個電力功能元件的狀態(tài)信息以及對可能出現(xiàn)的各種故障進行預(yù)警。對系統(tǒng)進行整合之后，全站的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實際上就是一個數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫可以反映出全局的狀態(tài)信息，同樣也是一個設(shè)備的狀態(tài)信號的發(fā)布平臺，還能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備運行、檢修維護以及故障診斷等的咨詢與管理。這不僅可以綜合化平臺上的各種數(shù)據(jù)得到充分的利用，同時還可以為變電站提供自動化的系統(tǒng)，其中自動化的系統(tǒng)報表不但包括保護動作與開關(guān)開合之類，同時還包括電力設(shè)備的各種狀態(tài)信息，可以為變電站的各種設(shè)備的實時狀態(tài)預(yù)警分析工作提供有效的支撐。

3.在線監(jiān)測項目

3.1容性設(shè)備絕緣、氧化鋅避雷器在線監(jiān)測

容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測110kV及以上變電站內(nèi)電氣一次設(shè)備(如電流互感器、電壓互感器、變壓器套管、變壓器鐵芯、耦合電容器及CVT等高壓設(shè)備)的末屏泄漏電流，經(jīng)分析計算后得到設(shè)備運行狀態(tài)下的等值電容及其變化率、介質(zhì)損耗。

系統(tǒng)分兩個部分，即由傳感器和監(jiān)測終端構(gòu)成數(shù)據(jù)采集、測量和計算單元。任一個監(jiān)測終端出現(xiàn)問題都不會影響其它終端的運行然后終端將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器進行分析處理保存，最后接入MIS網(wǎng)。

氧化鋅避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)通過利用基波法測量110kV及以上變電站內(nèi)氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測避雷器的工作狀況?；ǚㄊ遣捎脭?shù)字濾波技術(shù)及模擬濾波技術(shù)從采集到的避雷器末屏泄漏總電流中找出阻性電流的基波部分，并根據(jù)阻性電流來判斷避雷器的絕緣狀況。該方法可以有效地抑制電網(wǎng)的諧波干擾，真實反應(yīng)實際情況。

開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流監(jiān)測

3.2斷路器動作特性在線監(jiān)測

斷路器動作特性在線監(jiān)測系統(tǒng)采用專用的霍爾電流互感器采集斷路器的分、合閘線圈、儲能電機等運行過程中的波形和數(shù)據(jù)以及綜合電流互感器二次傳感采集的電流波形、數(shù)據(jù)，通過斷路器在線監(jiān)測終端將采集數(shù)據(jù)進行綜合計算、分析，通過RS485總線遠(yuǎn)傳進入后臺狀態(tài)監(jiān)測軟件用戶可以方便地查勘監(jiān)測軟件監(jiān)測的分、合線圈的動作波形、儲能電機的工作狀態(tài)以及軟件對斷路器工作工況的評估和分析結(jié)果。

（1）斷路器動作時間、速度監(jiān)測

斷路器分、合線圈是控制斷路器動作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾電流互感器可方便地監(jiān)測多種信息的分、合閘電流波形。從而分析斷路器分合閘的動作時間，通過預(yù)知的斷路器行程從而計算斷路器分、合閘速度。

（2）儲能電機工作工況監(jiān)測

儲能電機的監(jiān)測數(shù)據(jù)主要包括儲能電機的日儲能次數(shù)、單次儲能時間長短。如果儲能周期縮短，單次儲能時間變長，則說明儲能系統(tǒng)已出現(xiàn)了問題，如油路或氣路發(fā)生泄露、儲能電機出力不夠、管道不暢等。如油泵打壓頻度增加或彈簧儲能不到位等來預(yù)告儲能系統(tǒng)液壓油不清潔、閥口密封破壞及泵系統(tǒng)異常、彈簧機構(gòu)狀態(tài)異常等故障。

（3）開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流監(jiān)測

開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流的監(jiān)測通過監(jiān)測一次電流的暫態(tài)數(shù)值和波形分析得出，開斷次數(shù)利用監(jiān)測單元的計數(shù)器記錄得出。

3.3無線測溫系統(tǒng)

無線測溫系統(tǒng)是專門用于高電磁干擾環(huán)境中可靠工作的無線測溫產(chǎn)品。系統(tǒng)由無線溫度傳感器和無線接收基站構(gòu)成，基于Zigbee技術(shù)，符合IEEE802.12.4通信標(biāo)準(zhǔn)，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的溫度度測量。系統(tǒng)支持無線傳感器數(shù)量多，且具有較強的抗干擾能力，特別適用于高壓母線及開關(guān)的運行溫度監(jiān)測，可以實現(xiàn)非接觸溫度測量。

3.4變壓器在線監(jiān)測

變壓器在線監(jiān)測項目包括:油色譜在線監(jiān)測、本體及套管介損、局放、瓦斯氣體、壓力釋放、油流繼電器、油位、變壓器溫度在線監(jiān)測、接頭溫度紅外監(jiān)測等。其中，變壓器油色譜氣體監(jiān)測系統(tǒng)采用用色譜分析原理，將傳感器輸出轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電信號傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測服務(wù)器。

3.5SF6氣體密度及微水在線監(jiān)測

SF6氣體密度及微水在線監(jiān)測系統(tǒng)主要用于實時監(jiān)測斷路器或GIS設(shè)備內(nèi)部的SF6氣體的微水、密度、溫度及其變化趨勢。當(dāng)SF6氣體有關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)變化時，可以給出其變化曲線;當(dāng)有關(guān)指標(biāo)達到報警狀態(tài)時，系統(tǒng)自動啟動報警裝置。系統(tǒng)的每個監(jiān)測單元均配置RS485通訊接口，實現(xiàn)將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站或上級監(jiān)控中心功能。

結(jié)語

智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對避雷器、GIS以及變壓器等各種變電設(shè)備進行實時的在線監(jiān)測，該系統(tǒng)產(chǎn)品在原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測量方式以及測量原理的基礎(chǔ)上做出了很大的改進，運用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及模塊化設(shè)計和總線控制技術(shù)原理，使該系統(tǒng)測量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性以及抗干擾性能等均得到了較大的提升，極大地滿足了工業(yè)現(xiàn)場的實用要求，對于所采集的各種數(shù)據(jù)信息還可以通過專家診斷系統(tǒng)實施科學(xué)的診斷與分析。

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作者簡介:

申惠琪(1989.03.20)，女，河南，漢族，學(xué)歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:變電一次評審技術(shù)，單位:國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院。

陳鵬(1987.08.19)，男，河北，漢族，學(xué)歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:電力項目工程管理，單位:國網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院。