電力設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

呂麗鷗

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東濟南 250101）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會大發(fā)展，對電力需求越來越大，加上我國信息化技術(shù)、自動化技術(shù)的應(yīng)用，電力設(shè)備運行狀態(tài)在安全和穩(wěn)定范圍內(nèi)運行，大大提升了電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性。電力設(shè)備運行在線監(jiān)測系統(tǒng)具有高度靈敏性，靈敏的傳感器監(jiān)測和采集電力設(shè)備異常信息，利用計算機信息技術(shù)識別和處理故障信息，在線量化故障信息，引入新的設(shè)備特征量，對電力設(shè)備運行狀態(tài)在線故障監(jiān)測和診斷，讓電力設(shè)備向著更加安全穩(wěn)定的方向發(fā)展。

1 在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計思路

1.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體規(guī)劃

電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，首先要建立監(jiān)測基站，選擇發(fā)電站和發(fā)電廠配置相應(yīng)監(jiān)測子站。在監(jiān)測子站中，要采集每一個通過數(shù)據(jù)采集器收集到的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)模塊將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化處理，定時發(fā)送到監(jiān)測子站，存入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。再由監(jiān)測子站將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸?shù)街行恼旧希⑷霐?shù)據(jù)庫中進行存儲。

1.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

目前，電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)是由監(jiān)測中心站、變電站子站、水電廠子站等構(gòu)成，整個監(jiān)測系統(tǒng)采用光纖通信進行數(shù)據(jù)傳輸，子站之間采用監(jiān)測專線。其監(jiān)測過程是通過各個子站運行狀態(tài)下的工作信號，經(jīng)過通信光纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器，然后由計算機軟件模塊進行處理，再通過通信線路傳輸?shù)奖O(jiān)測中心站，實現(xiàn)在線遠程監(jiān)控，調(diào)度中心站可以調(diào)用任何子站的邊緣數(shù)據(jù)，實現(xiàn)中心站對子站的在線監(jiān)測。

2 電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 過程層設(shè)備監(jiān)測

過程層設(shè)備監(jiān)測包括變壓器、電容器、避雷器、氣體絕緣組合電器以及斷路器等。目前，我國對電力設(shè)備進行了大范圍的研究，監(jiān)測能力和范圍不斷提升，智能型開關(guān)作為過程層設(shè)備監(jiān)測的重要組成部分，一般配置電子設(shè)備、數(shù)字型通信接口、傳感器和執(zhí)行器，具備在線監(jiān)測和診斷功能。采用的SF6電氣設(shè)備絕緣性能是確保安全運行的條件，電氣設(shè)備運行中會產(chǎn)生放電情況，局部放電是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的對象之一。變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)包括智能監(jiān)測平臺、容性設(shè)備、斷路器等在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時對變電站進行在線運行狀態(tài)監(jiān)測，對異常信號及時報警處理。

2.2 變電站運行環(huán)境監(jiān)測

運行環(huán)境監(jiān)測一般采用無人值班監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括安全和視頻防護監(jiān)測，運行狀態(tài)下的實時監(jiān)測、防盜報警、出入口監(jiān)測和火災(zāi)預警等，實現(xiàn)變電站內(nèi)部環(huán)境濕度溫度監(jiān)測，室外環(huán)境溫濕度、風速雨量實時觀測等，利用紅外線、紫外線及電子感煙技術(shù)，實現(xiàn)變電站煙霧、明火、漏電情況及進排水實時監(jiān)測和記錄，經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶诱鞠到y(tǒng)，再將視頻和安防信號傳輸?shù)郊刂行?，密集性排查變電站運行情況。

變電站運行環(huán)境監(jiān)測是輸電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測信息上傳的重要組成部分，一旦出現(xiàn)危機情況，遠程視頻監(jiān)控終端自動切換窗口，傳輸報警信號和圖像，自動定位地圖報警位置和類型，聯(lián)動照明、警笛等設(shè)備，支持多聯(lián)動報警機制，視頻單元系統(tǒng)將實現(xiàn)險情監(jiān)控及自我檢查，實現(xiàn)全方位智能化聯(lián)動和跟蹤定位事故地點，傳輸?shù)郊刂行?，實現(xiàn)及時掌控。

2.3 電纜、開關(guān)柜測溫

電網(wǎng)運行過程中設(shè)計電氣設(shè)備較多，如斷路器、變壓器、母線、電纜以及開關(guān)柜等，設(shè)備之間通過引線、電纜連接，如果線路之間傳輸能力過大，會導致線路熱量過高，造成電力設(shè)備故障，比如開關(guān)柜接觸不良、插接偏心不正，則會導致過熱現(xiàn)象。高壓電纜接頭、導體之間接觸不良，會加速絕緣線老化情況發(fā)生，所以，避免連接處、高壓開關(guān)柜等電力設(shè)備接口過熱是規(guī)避問題的關(guān)鍵。因此，在線實時監(jiān)測溫控十分必要，它是保證電纜及開關(guān)柜安全的保證。在線監(jiān)測系統(tǒng)中采用光纖布拉格原理分布式光纖測溫，利用良好的絕緣和穩(wěn)定性效果，采用星型拓普布控溫度，對開關(guān)柜、電纜實時有效監(jiān)控，如圖1所示。光纖開關(guān)柜采用迂回布線，解決短路故障。

3 對電氣設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)的建議

3.1 強化在線監(jiān)測管理工作

只有不斷強化在線監(jiān)測工作的管理協(xié)調(diào)，才能使監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用得到最大限度的發(fā)展。近年來，我國電力設(shè)備運行狀態(tài)在線監(jiān)測發(fā)展很快，如何有效實施電力設(shè)備在線監(jiān)測，提升產(chǎn)品功能和穩(wěn)定性，實現(xiàn)現(xiàn)場安裝、設(shè)計規(guī)范化，電力設(shè)備安全、運行穩(wěn)定成為重點解決的問題。這就需要我國電力部門要建立一套完整的綜合性評估監(jiān)測機制，對電力設(shè)備中的技術(shù)性能、先進性、可靠性和電力設(shè)備生產(chǎn)單位進行綜合評價。

圖1 電纜、開關(guān)柜測溫系統(tǒng)

3.2 完善監(jiān)控裝置的性能

電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有測量結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、系統(tǒng)抗干擾能力弱等技術(shù)難點，經(jīng)過我國科學技術(shù)的發(fā)展，介損測量和阻性電流測量技術(shù)已經(jīng)有很大提升。當前任務(wù)難點是解決傳感元件自身性能，如何提升線性度問題和提高故障采集及信息傳遞抗干擾能力，提升信息傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。另外，要提升電氣設(shè)備組件的工藝水平和質(zhì)量，避免誤差太大影響監(jiān)測結(jié)果。

3.3 提升科研基礎(chǔ)能力

電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，離不開科研單位、高校的技術(shù)支持，利用科學技術(shù)實現(xiàn)在線裝置的開發(fā)，拓寬監(jiān)控系統(tǒng)功能。還需要大力支持科技創(chuàng)新能力，加大技術(shù)研發(fā)和研究，尤其是對電氣設(shè)備元器件、變壓設(shè)備和氣體絕緣設(shè)備進行技術(shù)攻關(guān)。如電力變壓器綜合性監(jiān)控設(shè)備，能反映故障性質(zhì)的特征參數(shù)，提升綜合診斷能力。重點發(fā)展局部放電監(jiān)測系統(tǒng)抗干擾能力研究，引進國外先進技術(shù)，結(jié)合我國電力設(shè)備實際情況，探究出具有我國自主創(chuàng)新能力的在線監(jiān)測系統(tǒng)，將在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到電力行業(yè)中。同時，加大對氣體絕緣組合電器在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)，監(jiān)測故障性放電因子，加大技術(shù)攻關(guān)，盡早實現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用化。

4 總結(jié)

在線監(jiān)測系統(tǒng)是將電器設(shè)備運行狀態(tài)進行分析和交流，通過對其的數(shù)據(jù)采集，將信息傳輸?shù)教幚砥髦校瑧?yīng)用計算機技術(shù)處理后，通過光纖通信傳輸?shù)奖O(jiān)測中心站的系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了電力設(shè)備的遠程控制和操作，為中心基站和工作人員提供了可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時排除電力設(shè)備故障，提高了電力設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性。