基于智能变电站一次设备在线监测系统探究

基于智能变电站一次设备在线监测系统探究

刘亚荣

刘亚荣

（国网宁夏固原供电公司756000）

摘要：随着时代的进步和社会经济的发展，我国电力系统发展迅速，在电力系统中也开始积极的应用先进技术，智能电网已经成为重要的发展趋势。智能电网对于智能变电站的发展，将会起到较大的推动作用，我国智能变电站将一系列先进可靠的智能化设备给应用了过来，可以有效的采集、分析保护和控制信息。本文探究了智能变电站一次设备在线监测系统，希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：智能变电站；一次设备；在线监测系统

一、在线监测系统的总体结构

按照国家电网公司的智能化变电站的相关设计规范，我国的检测系统均是IEC61850的标准，同时还纳入了智能化变电站的统一数据平台。因此，各类设备的状态监测的智能终端模块均统一运用IEC61850的标准实施建模，这样就可以实现全站各种设备的状态监测相关数据的传输、整合以及诊断分析。在变电站的现场各个系统的通信模块、电源、监测单元以及传感器是通过间隔汇控柜进行放置的，把所有处于间隔状态之下的监测汇控柜依照电压等级的不同实施区域组合，并汇总到变电站保护室的状态监测的系统屏上，然后再采集数据与状态分析。

智能变电站的在线监测系统通常是分层分布式的结构，并且在过程层专门配置有现场采集单元以及传感器，通常各类传感器是由一次设备的厂家直接安装在设备的内部的，而现场采集单元是依据其监测的功能来要求具体的配置，比如说避雷器的状态监测单元以及微水的状态监测单元等。

为了避免给站控层的网络设备带来负担，或者是对站控系统的稳定运行产生较大程度的影响，将一套单独的综合状态的监测系统设置在站内，本状态监测系统具有一系列的功能，如故障诊断、故障报警以及采集存储等，其中主要是对断路器以及变压器等主要一次设备的状态信息进行采集，这样就可以监测变电站的所有设备状态，然后可视化显示出来，同时还可以向状态监测的系统主站上上传，主站对设备故障进行分析，并且给出诊断结果提出合理的建议。

二、智能变电站一次设备在线监测系统的工作过程

状态监测系统的工作过程是，各类传感器对不同电力功能的元件的状态信息进行实时采集，并点对点传输到现场采集单元，通常在变电站的监测现场会安装有现场采集单元，通过现场总线来实现和监测中心服务器的自动化与实时的通信，并把相关状态参数上传到系统中。其中监测中心对各个监测单元进行有效的管理与控制，同时还负责各种状态监测数据的采集以及存储工作，以此来对站内的各个电力功能元件运行状态实施必要的诊断以及分析，还要和相关的数据实施融合，从而建立起运行和检修管理的数据库，通过IEC61850协议来实现和监控后台的通信，然后给运行工作热暖提供各个电力功能元件的状态信息以及对可能出现的各种故障进行预警。

对系统进行整合之后，全站的状态监测系统实际上就是一个数据库，该数据库可以反映出全局的状态信息，同样也是一个设备的状态信号的发布平台，还能够实现对设备运行、检修维护以及故障诊断等的咨询与管理。这不仅可以综合化平台上的各种数据得到充分的利用，同时还可以为变电站提供自动化的系统，其中自动化的系统报表不但包括保护动作与开关开合之类，同时还包括电力设备的各种状态信息，可以为变电站的各种设备的实时状态预警分析工作提供有效的支撑。

三、智能变电站一次设备在线监测系统的主要监测项目

3.1氧化锌避雷针以及容性设备绝缘的在线监测

对氧化锌避雷针实施在线监测的系统主要是通过运用基波法来对110kV及以上的变电站内的氧化锌避雷针阻性电流以及泄露电流来实现对避雷针工作状况的动态监测。其中基波法主要是此阿勇模拟滤波技术以及数字滤波技术从采集至避雷器末屏所泄露的总电流中来找出其中阻性电流基波部分，然后按照阻性电流对避雷针的绝缘状况进行判断。这种方法能够使电网受到的谐波干扰大大减少，并真实地反映出设备的实际状况。

而容性设备绝缘的在线监测系统则是通过对110kV及以上的变电站内的各种电气一次设备末屏所泄露的电流进行监测，经过分析以及计算之后获得该设备在正常运行的过程中的等值电容及相关的介质损耗以及变化率。该系统主要由两部分组成，即监测终端和传感器所构成的数据采集以及计算和测量单元。在该系统中任意监测终端的问题均不会给其他终端的正常运行带来影响。然后终端把各种数据上传到服务器实施分析、处理以及保存，最后再接入MIS网。

3.2无线测温系统

无线测温系统主要用在一些容易受到高电磁干扰的环境中实施可靠工作的一些无线测温的产品，该系统是由无线接收基站以及无线温度传感器构成的，在Zigbee技术的基础上满足IEEE802．12．4的通信标准就可以实现温度测量的网络化。该系统支持的无线传感器的数量比较多，并且其抗干扰能力比较强，对一些高压母线和开关运行的温度监测特别适用，能够实现非接触的温度测量。

3.3变压器的在线监测

变压器的在线监测项目主要包括接头温度的红外线监测、变压器温度的在线监测、油位、压力释放、瓦斯气体、局放、套管及本体介损、油色谱的在线监测以及油流继电器等。变压器油色谱各种气体的在线监测系统主要是运用色谱分析的原理，把传感器输出有效转化成标准化的4~20mA电信号，然后再传输至状态监测的服务器。

3.4SF6气体密度和微水的在线监测

SF6气体密度和微水的在线监测系统通常用在GIS设备内部SF6气体的温度、密度、微水及变化趋势或者断路器的实时监测工作中，如果SF6气体的相关指标发生变化，那么就可以自动绘制出其变化的曲线。如果相关的指标达到了报警的状态，那么该系统就会自动启动其报警装置。该系统中的任意监测单元都配置有RS485的通信接口，这样就可以实现把监测到的数据实时地上传到变电站或者上级监控中心的功能。

四、在线监测装置的选取原则

在选取所使用的在线监测装置时必须要依据现场的实际情况，一般来说，在线监测装置在选取的过程中应遵循的基本原则是：①所选取的在线监测装置的可靠性与使用寿命均要大于被监测的设备。②所选取的在线监测设备的监测量应该重点选择一些导致电力设备出现故障率最高的一个状态量，比如说用避雷器来对泄露电流实施监测即可。③还要对重要的负荷间隔实施重点监测，比如说全面监测超高压、高压局放必须要设置上百个监测点，所需要的成本比较高，而对于部分发生各种绝缘故障较少的位置可用少数的盆式的绝缘子。④对测量的精度适当的要求，测量的精度过高，那么其成本也会不断升高，比如在对母线温度实施在线监测时监测的精度只有小于1°就符合要求。

结语

在新形势下要保证电网系统的安全性与可靠性运行，必须要做好变电站一次设备的在线监测工作，在智能化变电站不断发展的今天，各种一次设备的健康状况以及运行状态对整个电力系统的安全性有直接的影响，通过在线监测实现对一次设备各种运行数据的实时管理与分析，提高电网运行的安全性与可靠性，为电力企业的发展与进步打下良好的基础。

参考文献

[1]鲁东海智能变电站中在线监测系统设计［J］.电力自动化设备，2011.

[2]周海，雷先伟．数字化变电站一次设备在线监测技术［J］.贵州电力技术，2011.

作者简介

刘亚荣（1980.6），女，宁夏固原人，宁夏固原供电公司，变电检修工，单位：国网宁夏固原供电公司，研究方向：变电一次检修（110千伏一次设备检修、智能变电站一次设备检修）