特高壓變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的實踐

楊愷晉 程曉君

【摘? 要】隨著我國近年來電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)運行的安全性監(jiān)測能夠為電力系統(tǒng)的安全運行提供可靠保證。由于現(xiàn)階段我國電網(wǎng)系統(tǒng)跨度較大且基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，因而對變電站設(shè)備進(jìn)行有效系統(tǒng)的在線監(jiān)測就顯得于分重要。特別是在電子信息時代的背景下，以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段為基礎(chǔ)，在線監(jiān)測變電站設(shè)備，這不僅僅是電力系統(tǒng)安全運行的前提，也是我國電網(wǎng)改造建設(shè)的主要方向。所以，在電力系統(tǒng)的實際建設(shè)和發(fā)展過程中，應(yīng)實現(xiàn)在線監(jiān)測平臺的建立和完善，利用在線監(jiān)測手段來對變電站設(shè)備電氣檢修工作中存在的問題進(jìn)行有效彌補，從而有助于電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全性的提高。

【關(guān)鍵詞】特高壓;變電站;在線監(jiān)測

1 在線監(jiān)測系統(tǒng)的具體概念

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，我國的電網(wǎng)容量不斷地增大，一些高壓電氣設(shè)備不斷的被制造出來，這就使得傳統(tǒng)的電力試驗已經(jīng)無法完全的滿足電網(wǎng)的正常運行的要求。同時由于一些高壓設(shè)備也在不斷的老化的過程中，在某種情況下，一般的預(yù)防性試驗已經(jīng)無法真正的發(fā)現(xiàn)整個電力設(shè)備存在的隱性缺陷。因此，建立起在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)μ馗邏鹤冸娬具M(jìn)行實時的、準(zhǔn)確的、長時間的檢測，而且還不會影響整個電氣設(shè)備的運行活動，在此基礎(chǔ)上還會對變電站內(nèi)部的電氣設(shè)備整體的絕緣老化趨勢等進(jìn)行一定的評估與判斷。就目前來講，我國的高壓電氣設(shè)備的在對絕緣方面進(jìn)行在線監(jiān)測的主要方式是絕緣油的在線色譜分析方交流電泄露電流方法、電介質(zhì)損耗角正切法、以及局部放電與放電位置監(jiān)測法等。

2 在線監(jiān)測技術(shù)

（一）智能傳感器技術(shù)

智能傳感器技術(shù)最早是由美國宇航局提出的，用于處理宇宙飛船觀測到的大量的空間數(shù)據(jù)。它已經(jīng)從過去的單一化向集成化、微型化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并隨著無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和發(fā)展越來越受到關(guān)注。

智能傳感器在傳統(tǒng)傳感器基礎(chǔ)上集成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及多傳感器信息融合等新技術(shù)，是智能一次設(shè)備狀態(tài)信息獲取的源頭，可以實現(xiàn)所采集數(shù)據(jù)的傳輸、存儲、自我分析、關(guān)聯(lián)關(guān)系的自我判斷等功能。傳統(tǒng)傳感器以機電測量為基礎(chǔ)，有易受電磁干擾、靈敏度低、絕緣性能差、可靠性低等缺點。而智能傳感器通過軟件技術(shù)實現(xiàn)高精度的信息采集，促進(jìn)了測量技術(shù)的進(jìn)步;具有一定的自動編程能力，解決了數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、信息采集可行性問題;性價比高，易于安裝與維護(hù);集成度高、體積小，能有效防止破壞，電磁兼容性良好，易于實現(xiàn)故障診斷，為電網(wǎng)的故障診斷提供理論基礎(chǔ);同時具有實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)交換與遠(yuǎn)程控制的軟硬件，是實現(xiàn)智能一次設(shè)備在線監(jiān)測的核心技術(shù)。

（二）智能信息處理技術(shù)

智能信息處理技術(shù)是將不完整、不精確、不確定的知識和信息進(jìn)行處理的過程與方法，知識獲取與數(shù)據(jù)挖掘是實現(xiàn)信息智能處理的關(guān)鍵手段。隨著多數(shù)據(jù)源在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，數(shù)據(jù)的獲取越來越便捷，信息量大幅度增長，在提高電網(wǎng)在線監(jiān)測與診斷的同時又加重了數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)，數(shù)據(jù)挖掘通過信息描述、關(guān)聯(lián)關(guān)系分析以及歷史數(shù)據(jù)的聚類分析和偏差分析為智能設(shè)備的在線監(jiān)測提供可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

智能信息處理技術(shù)最早應(yīng)用于醫(yī)用CT機的圖像處理以及智能測量儀器等高自動化監(jiān)測設(shè)備中。目前隨著計算機技術(shù)和信號處理技術(shù)的發(fā)展，智能信息處理技術(shù)中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集、粗糙集、信息融合等技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)故障診斷領(lǐng)域，用于解決不確定信息的問題。此外，智能信息處理技術(shù)在解決互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)阻塞問題、智能交通系統(tǒng)的車輛自動化管理等方面得到廣泛應(yīng)用。

（三）數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

信息傳遞的實時性與準(zhǔn)確性是設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的重要基礎(chǔ)。目前隨著WAMS在電力系統(tǒng)的廣泛使用，更多帶有準(zhǔn)確時標(biāo)的量測數(shù)據(jù)可以為在線監(jiān)測系統(tǒng)使用，但這要求通信系統(tǒng)具有高可靠性、低誤碼率以及良好的魯棒性和冗余性。其技術(shù)要求具體包括：支持保護(hù)和控制信息的高速、實時通信;支持電力系統(tǒng)中應(yīng)用的寬帶網(wǎng);能夠訪問所有的一次設(shè)備以及在部分網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時能夠持續(xù)工作。

目前數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)主要采用光纖通信、無線通信或者兩者結(jié)合的方式組建，實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)與設(shè)備之間信息的傳遞。光纖通信可選擇以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)組網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的傳遞和信息的綜合;無線專網(wǎng)將無線接入點接入最近的光網(wǎng)絡(luò)單元，負(fù)責(zé)在線監(jiān)測裝置與無線接入點之間的通信。

3 特高壓變電站絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

隨著變電站自動化技術(shù)的發(fā)展，通過豐富的通信手段，絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)可以將變電站內(nèi)所有在線監(jiān)測設(shè)備所采集的絕緣特性測量值綜合到變電站絕緣在線監(jiān)測工作站內(nèi)，并對數(shù)據(jù)提供綜合瀏覽、存儲及分析服務(wù)，從而更全面地掌握變電站內(nèi)電氣設(shè)備的運行狀況。

變電站的各種在線測量裝置采集現(xiàn)場狀態(tài)量后，分別通過各種通信方式與1 000 kV繼電器小室的NSC300通信控制器通信，由NSC300通信控制單元對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，然后上送站控層絕緣在線監(jiān)測工作站，由工作站完成對數(shù)據(jù)的處理和顯示。絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)單獨組網(wǎng)，與變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)彼此獨立。

4 特高壓變電站的在線監(jiān)測系統(tǒng)在實踐過程中的主要功能

第一，在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該能夠準(zhǔn)確的測量出避雷裝置在運行的過程中的阻容性電流的變化情況，并且精確的掌握其內(nèi)部絕緣部分的受潮情況以及閥片的老化情況。

第二，實時的監(jiān)測電壓互感器、電流互感器以及耦合電容器等設(shè)備是否存在著泄露電流的現(xiàn)象，切實地掌握設(shè)備內(nèi)部的老化以及受潮的情況，防止由于此類情況的原因從而導(dǎo)致變電站運行受阻。

第三，系統(tǒng)可以從測量充油設(shè)備的絕緣油內(nèi)部的可燃性氣體是否發(fā)生變化，保證可燃性氣體存在的安全性，還能夠掌握整個充油設(shè)備的內(nèi)部是否出現(xiàn)過熱湖綜合的放電的現(xiàn)象，如果通過在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測出此類問題，就需要維修人員第一時間對其進(jìn)行維修的與保養(yǎng)，防止事故的發(fā)生。

第四，檢測信號在傳輸時的質(zhì)量是否過關(guān)，要保證信號的傳輸過程中不會受到其他信號對其產(chǎn)生的干擾，不會發(fā)生失真的現(xiàn)象，并且防止此信號對附近其他信號產(chǎn)生的影響。

第五，在線監(jiān)測系統(tǒng)具有專家分析功能，它對于一些數(shù)據(jù)具有分析的功能。能夠智能化的判斷出整個設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)是否正常，相關(guān)的絕緣設(shè)備是否存在著問題。

第六，在線監(jiān)測系統(tǒng)還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，還可以將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)平臺與遠(yuǎn)程輸送等方式，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

5 結(jié)語

特高壓變電站中的在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的、及時的反映出整個電力設(shè)備的內(nèi)部絕緣狀態(tài)的整體變化情況，對我國電網(wǎng)的正常發(fā)展有著十分重要的意義，而且在線監(jiān)測系統(tǒng)還是我國的供電企業(yè)在實行狀態(tài)檢修時的唯一的技術(shù)手段。因此，在我國要大幅度的推廣特高壓變電站的在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，從而更好的積累監(jiān)測經(jīng)驗，從而推動變電站整體的快速發(fā)展，創(chuàng)造出更大的利益。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）