电力设备运行状态在线监测系统的设计和实现

吴慧坤 1 马志涛 2

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　　摘要：近些年，随着人们生活水平的提升，推动了我国电力需求的不断增长，对电网安全的稳定性提出了更高要求。高压电力设备承担着国家战略发展重要任务，其稳定性和可靠性具有重要意义。研究电力设备运行状态在线监测系统的设计方案，为提升电网运行安全性提供参考。 
　　关键词：电力设备;运行状态;在线监测系统;设计 
　　引言 
　　电力输送过程需基于高压输电线路完成，作为智能电网的核心构成，高压输电线路的安全稳定运行与否会对整个电网产生直接影响，规模及范围不断扩大的电力系统对高压输电线路的监测提出了更高的要求，设计并完善高压输电线路的在线监测系统仍然是目前研究的重点领域。不断发展完善的智能电网及动态增容技术为输电线路实时高效的监测过程的实现提供了有力支撑，但目前由于受到技术及成本等限制，存在以单点监测为主、尚未组网形成监测系统等问题，输电线路在线监测产品及监测过程的智能化、自动化、互动化水平还有待提高，需通过进一步完善以降低实际使用过程中的故障率、使用及维护成本。 
　　1电力设备在线监测系统的系统架构 
　　1.1变电站运行环境监测 
　　运行环境监测一般采用无人值班监测系统，主要包括安全和视频防护监测，运行状态下的实时监测、防盗报警、出入口监测和火灾预警等，实现变电站内部环境湿度温度监测，室外环境温湿度、风速雨量实时观测等，利用红外线、紫外线及电子感烟技术，实现变电站烟雾、明火、漏电情况及进排水实时监测和记录，经过通信网络传输到子站系统，再将视频和安防信号传输到集控中心，密集性排查变电站运行情况。 
　　变电站运行环境监测是输电网环境监测信息上传的重要组成部分，一旦出现危机情况，远程视频监控终端自动切换窗口，传输报警信号和图像，自动定位地图报警位置和类型，联动照明、警笛等设备，支持多联动报警机制，视频单元系统将实现险情监控及自我檢查，实现全方位智能化联动和跟踪定位事故地点，传输到集控中心，实现及时掌控。 
　　1.2监测设备的供电 
　　杆塔上不能悬挂较长的导线，杆塔上使用电池时更换难度较大，且禁止从高压输电线路取电，可安装于杆塔上的节点，监测子站和部分图像传感器节点可采用太阳能供电系统（和节点一起安放在塔上），其所采用的免维护铅酸蓄电池的容量根据实际情况计算获取（包括设备功耗和连续阴雨天数），选取太阳能电池组件则以发电量、电池电压、设备功耗等为依据（连续阴雨天间的最短间隔期间）。合理的供电系统利用充足的光照即可有效满足设备持续供电的需求。此外需注意根据杆塔对承重和抗风要求设计供电系统的体积和重量，导线温度监测节点可采用电磁感应供电方式，避免对导线造成损伤。通过将蓄电池加装于设备上以避免断电情况（通常由输电线路载荷不足、继电保护跳闸引起）的出现，蓄电池充电时由电磁感应供电。为避免IEEE802.11和802.15.4相互干扰，各自指定了固定的通信信道，各包含11个和16个信道，IEEE802.11使用信道1，IEEE802.15.4使用信道21或22，可以同时使用。
　　2对电气设备运行状态在线监测系统实现的建议 
　　2.1强化在线监测管理工作 
　　只有不断强化在线监测工作的管理协调，才能使监测系统设计和应用得到最大限度的发展。近年来，我国电力设备运行状态在线监测发展很快，如何有效实施电力设备在线监测，提升产品功能和稳定性，实现现场安装、设计规范化，电力设备安全、运行稳定成为重点解决的问题。这就需要我国电力部门要建立一套完整的综合性评估监测机制，对电力设备中的技术性能、先进性、可靠性和电力设备生产单位进行综合评价。 
　　2.2数据采集模块 
　　系统中数据采集模块主要是对智能变电站设备的运行参数进行检测，通过实时数据监测同时利用特定的通信协议将数据发送到智能变电站的中心机房，数据经过预处理以及数据的集中，数据经过预处理之后将数发送到不同的地方中心机房，之后对检测数据进行分析计算。通过对不同电力设备数据的分析处理，对于分析处理的数据类型需要满足市面上使用的大多数设备的数据类型，从而保证数据的兼容性，同时数据采集模块需要预留足够的数据通信结构，从而便于日后进行功能扩展，满足不同电力设备的应用需求，为系统升级提供基础保障。 
　　2.3提升科研基础能力 
　　电力设备在线监测系统的设计和实现，离不开科研单位、高校的技术支持，利用科学技术实现在线装置的开发，拓宽监控系统功能。还需要大力支持科技创新能力，加大技术研发和研究，尤其是对电气设备元器件、变压设备和气体绝缘设备进行技术攻关。如电力变压器综合性监控设备，能反映故障性质的特征参数，提升综合诊断能力。重点发展局部放电监测系统抗干扰能力研究，引进国外先进技术，结合我国电力设备实际情况，探究出具有我国自主创新能力的在线监测系统，将在线监测技术应用到电力行业中。同时，加大对气体绝缘组合电器在线监测技术的开发，监测故障性放电因子，加大技术攻关，尽早实现监测技术的应用化。 

　　结语 
　　在线监测系统是将电器设备运行状态进行分析和交流，通过对其的数据采集，将信息传输到处理器中，应用计算机技术处理后，通过光纤通信传输到监测中心站的系统，通过该系统的应用，实现了电力设备的远程控制和操作，为中心基站和工作人员提供了可靠的监测数据，及时排除电力设备故障，提高了电力设备运行的可靠性和稳定性。 
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