電力設備運行狀態在線監測系統的設計和實現

呂麗鷗

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東濟南 250101）

0 引言

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

1 在線監測系統設計思路

1.1 在線監測系統的總體規劃

電力設備在線監測系統，首先要建立監測基站，選擇發電站和發電廠配置相應監測子站。在監測子站中，要采集每一個通過數據采集器收集到的數據，通過數據模塊將數據進行轉化處理，定時發送到監測子站，存入統一數據庫。再由監測子站將數據統一傳輸到中心站上，并入數據庫中進行存儲。

1.2 在線監測系統的結構

目前，電力設備在線監測系統是由監測中心站、變電站子站、水電廠子站等構成，整個監測系統采用光纖通信進行數據傳輸，子站之間采用監測專線。其監測過程是通過各個子站運行狀態下的工作信號，經過通信光纜傳輸到數據處理器，然后由計算機軟件模塊進行處理，再通過通信線路傳輸到監測中心站，實現在線遠程監控，調度中心站可以調用任何子站的邊緣數據，實現中心站對子站的在線監測。

2 電力設備在線監測系統的系統架構

2.1 過程層設備監測

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

2.2 變電站運行環境監測

運行環境監測一般采用無人值班監測系統，主要包括安全和視頻防護監測，運行狀態下的實時監測、防盜報警、出入口監測和火災預警等，實現變電站內部環境濕度溫度監測，室外環境溫濕度、風速雨量實時觀測等，利用紅外線、紫外線及電子感煙技術，實現變電站煙霧、明火、漏電情況及進排水實時監測和記錄，經過通信網絡傳輸到子站系統，再將視頻和安防信號傳輸到集控中心，密集性排查變電站運行情況。

變電站運行環境監測是輸電網環境監測信息上傳的重要組成部分，一旦出現危機情況，遠程視頻監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，聯動照明、警笛等設備，支持多聯動報警機制，視頻單元系統將實現險情監控及自我檢查，實現全方位智能化聯動和跟蹤定位事故地點，傳輸到集控中心，實現及時掌控。

2.3 電纜、開關柜測溫

電網運行過程中設計電氣設備較多，如斷路器、變壓器、母線、電纜以及開關柜等，設備之間通過引線、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，造成電力設備故障，比如開關柜接觸不良、插接偏心不正，則會導致過熱現象。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生，所以，避免連接處、高壓開關柜等電力設備接口過熱是規避問題的關鍵。因此，在線實時監測溫控十分必要，它是保證電纜及開關柜安全的保證。在線監測系統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定性效果，采用星型拓普布控溫度，對開關柜、電纜實時有效監控，如圖1所示。光纖開關柜采用迂回布線，解決短路故障。

3 對電氣設備運行狀態在線監測系統實現的建議

3.1 強化在線監測管理工作

只有不斷強化在線監測工作的管理協調，才能使監測系統設計和應用得到最大限度的發展。近年來，我國電力設備運行狀態在線監測發展很快，如何有效實施電力設備在線監測，提升產品功能和穩定性，實現現場安裝、設計規范化，電力設備安全、運行穩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測機制，對電力設備中的技術性能、先進性、可靠性和電力設備生產單位進行綜合評價。

圖1 電纜、開關柜測溫系統

3.2 完善監控裝置的性能

電力設備在線監測系統主要有測量結構不穩定、系統抗干擾能力弱等技術難點，經過我國科學技術的發展，介損測量和阻性電流測量技術已經有很大提升。當前任務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定性。另外，要提升電氣設備組件的工藝水平和質量，避免誤差太大影響監測結果。

3.3 提升科研基礎能力

電力設備在線監測系統的設計和實現，離不開科研單位、高校的技術支持，利用科學技術實現在線裝置的開發，拓寬監控系統功能。還需要大力支持科技創新能力，加大技術研發和研究，尤其是對電氣設備元器件、變壓設備和氣體絕緣設備進行技術攻關。如電力變壓器綜合性監控設備，能反映故障性質的特征參數，提升綜合診斷能力。重點發展局部放電監測系統抗干擾能力研究，引進國外先進技術，結合我國電力設備實際情況，探究出具有我國自主創新能力的在線監測系統，將在線監測技術應用到電力行業中。同時，加大對氣體絕緣組合電器在線監測技術的開發，監測故障性放電因子，加大技術攻關，盡早實現監測技術的應用化。

4 總結

在線監測系統是將電器設備運行狀態進行分析和交流，通過對其的數據采集，將信息傳輸到處理器中，應用計算機技術處理后，通過光纖通信傳輸到監測中心站的系統，通過該系統的應用，實現了電力設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測數據，及時排除電力設備故障，提高了電力設備運行的可靠性和穩定性。