110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計

劉杰

摘要：電能由于經(jīng)濟(jì)、便捷、清潔等特點已成為是當(dāng)今社會生產(chǎn)和生活的主要能源，而變電站中的電力設(shè)備因其連續(xù)運(yùn)行容易出現(xiàn)氣（液）體泄漏、局部放電、絕緣老化、機(jī)械卡阻等故障，故障后不僅維修周期長還影響電力系統(tǒng)運(yùn)行。因此通過搭建一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以有效緩解以上問題，使運(yùn)行維護(hù)管理模式由事故、故障檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。文章介紹了110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分;闡述了一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容;分析了一次設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測;系統(tǒng)研究與設(shè)計

0引言

電網(wǎng)企業(yè)的社會責(zé)任是提供優(yōu)質(zhì)、高效、可靠、足量的電能。由于變電站在電網(wǎng)中的電壓轉(zhuǎn)換和電能分配作用使得其在保障電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全可靠運(yùn)行的占據(jù)重要地位，尤其以110kV變電站布點數(shù)量多，與配電網(wǎng)緊密聯(lián)系顯得更為突出。因此，為保證無人值班運(yùn)行模式下的110kV變電站一次設(shè)備的安全高效運(yùn)行[1]，避免設(shè)備事故的發(fā)生就必須通過搭建設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而分析判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及安排日常維護(hù)或定期修護(hù)。

1一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分

110kV變電站一次設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)主要由狀態(tài)采集單元（含信號處理單元）、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元、監(jiān)測主機(jī)（含專用軟件）三部分組成。

狀態(tài)采集單元包含安裝在設(shè)備本體或者附近的與一次設(shè)備密切相連的各類傳感器及信號變送、處理模塊，主要功能是監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的相關(guān)物理量表征信息。網(wǎng)絡(luò)傳輸單元包含以太網(wǎng)交換機(jī)、各類串行總線控制器、無線傳輸設(shè)備。監(jiān)測主機(jī)主要用于接收各種狀態(tài)采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、存儲，并按規(guī)則向監(jiān)測主站報送相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。

2一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容

針對戶內(nèi)GIS和敞開式變電站不同的布置方式和設(shè)備型式的，狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容亦有所不同。對于油絕緣設(shè)備主要配置油色譜在線監(jiān)測裝置、鐵芯接地電流在線監(jiān)測裝置、變壓器中性點直流電流在線監(jiān)測裝置、無線測溫裝置等;對于開關(guān)柜設(shè)備配置測溫光纖/表面聲波在線監(jiān)測裝置、高壓帶電顯示裝置;對于氧化鋅避雷器配置泄漏電流在線監(jiān)測;對于容性CVT、CT及變壓器套管配置介損及電容量在線監(jiān)測裝置;針對GIS設(shè)備配置局放在線監(jiān)測裝置和SF6泄漏監(jiān)測裝置。

3一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究

一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的功能是了解和掌握運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，包括采取各種檢測、測量、監(jiān)視、分析方法，結(jié)合歷史、現(xiàn)狀、設(shè)定參數(shù)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評估、判斷其處于何種狀態(tài)并進(jìn)行顯示和記錄，對異常狀態(tài)做出告警以便運(yùn)行人員及時發(fā)現(xiàn)處理。從而為設(shè)備的故障分析、性能評估、合理使用和安全工作提供信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，減少停電時間和節(jié)省管理維護(hù)成本。

3.1布線系統(tǒng)物理鏈路設(shè)計

狀態(tài)采集單元至監(jiān)測主機(jī)可采用光信號或電信號的有線以太網(wǎng)絡(luò)、串口網(wǎng)絡(luò)和無線個域網(wǎng)進(jìn)行信號傳輸。無線個域網(wǎng)自動傳輸技術(shù)能有效解決信號衰減問題[5]，利用無線個域網(wǎng)傳輸技術(shù)可將信號發(fā)射頻段提高到100MHz之上，能有效避免傳輸信號受電磁環(huán)境干擾。

3.2 狀態(tài)采集單元設(shè)計

根據(jù)不同設(shè)備的監(jiān)測要求選擇不同監(jiān)測方法和信號處理方式，不同的安裝方式選擇恰當(dāng)?shù)牟贾梅绞健Ｈ玑槍魞?nèi)GIS局放監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器檢測GIS內(nèi)部局部放電激發(fā)的電磁波信號，對監(jiān)測信號經(jīng)過濾波、前置放大、檢波后，由高速數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行采樣、存儲、數(shù)字信號處理。如針對充油線圈設(shè)備的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用氣相色譜分析法對故障氣體組份進(jìn)行定性、定量分析，獲得氣體組份及其含量，實現(xiàn)對變壓器的故障診斷。如變壓器鐵芯接地和容性設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，采用一匝穿芯方式進(jìn)行信號取樣，在設(shè)備現(xiàn)場連續(xù)實時地對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換、采集、處理。完成信號采集后參照MODbus或CDT協(xié)議以報文的形式經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)上送至監(jiān)測主機(jī)。

3.3一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)裝置選型注意事項

在進(jìn)行設(shè)備選取時應(yīng)該至少從以下及方面進(jìn)行考慮：①信號測量方面，傳感器及其處理單元無故障使用時間盡量長;②信號測量精度上，合理控制測量精度，即不能太高也不能太低;③使用壽命上，監(jiān)測系統(tǒng)裝置使用壽命不短于被監(jiān)測設(shè)備使用壽命;④在監(jiān)測點配置方面，對重要設(shè)備進(jìn)行重點監(jiān)測[7]?！?防護(hù)等級方面，根據(jù)不同安裝場所和氣候條件選擇不同防護(hù)等級殼體及封裝形式。

3.4一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計

一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)需具備的功能至少應(yīng)包含監(jiān)測單元信息配置、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)管理員定義和參數(shù)設(shè)定。因此，在研究110kV變電站一次設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)時需要理清各功能模塊間的流程，如圖1所示為一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)流程圖。

（1）定義系統(tǒng)管理員和用戶信息，包含的信息有：管理員的名稱和標(biāo)識登陸口令、用戶名稱和標(biāo)識、登陸口令和權(quán)限等。

（2）對系統(tǒng)中的所有的狀態(tài)采集單元進(jìn)行信息配置，包含了定義采集單元名稱、網(wǎng)絡(luò)地址以及端口號、有效測量范圍等。

（3）從狀態(tài)采集單元里獲取配置文件上傳至監(jiān)測主機(jī)。

（4）對狀態(tài)監(jiān)測單元配置文件進(jìn)行解析，在將內(nèi)容保存到數(shù)據(jù)庫中;配置信息包含網(wǎng)絡(luò)儀表、儀表地址和傳感器連接接口等。

（5）如配置信息需要修改，需先修改配置信息再進(jìn)行下一步，如果不需要修改可以直接進(jìn)行下一步;如果想要重新定義或者修改傳感器中的信息，須重新更新配置器信息;如修改網(wǎng)絡(luò)儀表中的信息，同樣需要對配置信息進(jìn)行修改;如重新定義或者修改虛擬表中的配置信息，同樣需要更新配置信息;如重新定義或者修改電力參數(shù)信息，也需要更新配置信息;如重新定義或者修改參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也需要更新配置信息。

（6）一次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測需要在接收到管理員發(fā)送的采集數(shù)據(jù)命令之后再進(jìn)行操作。

4結(jié)語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，110kV變電站的增多使得運(yùn)行維護(hù)所面臨的困難也逐步增多，利用現(xiàn)有的資源和技術(shù)解決這一難題，就必須實現(xiàn)變電站智能化和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的普及化[8]。110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對運(yùn)行中的高壓設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測，及時掌握其工作狀態(tài)以及可能發(fā)生故障的程度等，能切實提髙一次設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 仇德萬.變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].機(jī)電信息，2016（21）：19-20.

[2] 范少杰.智能變電站主設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].電工技術(shù)，2018（24）：23-24+26.

[3] 王奇，常安，李妍紅，陳東，秦立斌.交直流輸變電設(shè)備廣域全景信息集成技術(shù)[J].電源技術(shù)，2016，40（11）：2234-2238.

[4] 郭昊坤，吉先柏，吳軍基，馬青，朱景，趙恩成.高壓開關(guān)柜內(nèi)監(jiān)測裝置電源的研究與設(shè)計[J].智能電網(wǎng)，2017，5（03）：309-313.

[5] 張震.智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（11）：69-70.

[6] 胡浩瑩.基于ZigBee的變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[J].通訊世界，2017（19）：231-232.

[7] 周聯(lián)雄.變電站一次設(shè)備過熱問題處理方案[J].機(jī)電信息，2019（32）：69-70.

[8] 林海科.變電站一次設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].通訊世界，2015（23）：111-112.