特高壓輸變電設備一體化狀態監測系統設計與實現

中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司 熊 靜 江蘇靖江互感器股份有限公司 周 楠

特高壓輸變電設備具有較高的電壓等級，所以需其設備絕緣性導體構建有效到位，主要是針對電網的絕對安全等級建設一套良好的運行保護機制，避免輸電線路中絕緣子遭受到外界污穢條件的嚴重不良負面影響。但由于輸電線路中絕緣子可能會受到外界污穢條件影響，所以這也容易導致設備電氣性能的大幅度被削弱，對電網安全帶來較大安全隱患。

1 特高壓輸變電設備一體化狀態監測系統設計目標及意義

特高壓輸變電設備中存在絕緣子表面污穢影響偏大這一現實問題，污穢沉積所導致的輸電線路絕緣能力下降問題不容小覷，它會直接導致線路出現嚴重的污閃事故。采用傳統的輸電線路污閃防范措施可能效果不甚理想，主要是因為絕緣子已被嚴重污染，且污染程度已超出各項技術規范指標要求。目前的特高壓輸變電設備內部結構特別復雜，經常會出現污區劃分嚴重不達標等諸多問題，它可利用傳統鹽密監測技術內容對停電影響過程進行分析，了解鹽密基本測量結果。不過缺點在于該方法具有一定技術劣勢，無法為鹽密監測過程帶來絲毫便捷。為追求對鹽密數據上報的自動化與電子污區分布圖自動生成，需對所發布數據進行有效及時調整與更新，還需為其絕緣配置提供決策支持信息支持。為此本文專門針對特高壓輸變電設備設計了一體化狀態監測系統。

一體化狀態監測系統設計的現實價值表現非常豐富：必須杜絕輸電線路中所發生的各種污閃問題；要有效對電氣設備中的輸電線路絕緣子飽和鹽密數據進行調整；要結合鹽密數據繪制污區分布體系；在劃分電網污穢等級基礎過程中對復合絕緣子內容進行分級調整，與其它有效方式實現對重污染線路的全面清掃[1]。

2 一體化狀態監測系統設計要點

2.1 系統總體架構設計闡釋

該一體化狀態監測系統設計中的總體架構設計主要是圍繞絕緣子鹽密數據、溫濕度等等重要指標展開的，它在在線監測與預警系統設計方面深度考量了鹽密數據與絕緣子污穢程度間的對應關系，系統總體架構設計相當到位。如果絕緣子表面鹽密數據超限系統則可及時發出報警信號，確保輸電線路防污處理到位。結合系統遠程輸電線路絕緣子相對集中變電過程中數據傳輸實際情況對電力設備監控情況進行分析[2]。

首先需要明確一體化狀態監測系統的組成部分，它應包括輸電線路桿塔上的絕緣子鹽密監測裝置、溫濕度與氣象監測微氣象系統，同時也包含了數據遠程傳輸數據發送通信GSM 系統模塊、處于監控中心的現場數據處理服務系統。在現場采集實時數據處理分析過程中對圖形報表內容進行展示，分析了解其數據存儲內涵，進而實現對整個系統的正常運行維護與管理[3]。

其次要對現場數據監測裝置進行設置，針對絕緣子鹽密監測裝置、GSM 遠程數據通信系統、微氣象測量系統進行分析。就以其中的GSM 遠程數據通信系統為例，它主要負責現場采集實施數據，并面向后臺監控中心進行數據遠程傳輸，其在現場的GSM 監測裝置硬件結構設計結構如圖1，現場數據監測裝置中包含了傳感器、無線通信模塊、MCU 控制模塊以及電源模塊四大組成部分，它其中還包含了支持實時仿真與跟蹤的ARM7架構微處理器，結合協議轉換器小型應用，合理分析應用技術與應用模塊內容[4]。

圖1 現場的GSM 監測裝置硬件結構設計結構

最后對后臺監控中心系統框架進行構架，其中應涵蓋了諸多技術內容，如通信模塊、監測系統管理模塊，主要是確保數據分析進程中動態電子污區地圖繪制到位，構建設備與安裝輔助決策功能系統體系，凸顯通信模塊遠程數據與控制指令檢查到位，同時對所下達命令進行準確控制[5]。

2.2 監測系統后臺軟件設計闡釋

在監測系統后臺軟件設計方面需要首先了解其軟件整體架構，對其軟件功能進行設計分析，最后對其鹽密監測模塊進行設計。

2.2.1 軟件整體架構設計分析

一體化狀態監測系統中的軟件整體架構采用了GSM 無線通信方式，主要用于數據傳輸與處理；其建立了多個鹽密監測點，對監測點中的實時數據通信內容進行分析，科學合理追溯軟件整體架構中的數據信息內容。總體來講，該系統后臺監測系統軟件是同時具備實時監測、歷史數據查詢、輔助決策等諸多功能的，這些功能對有效處理監控后臺軟件所有數據都具有輔助作用[6]。

2.2.2 軟件功能設計分析

在針對軟件功能進行設計分析過程中，主要參考系統設計分析中的各項要求進行調整，其中包括微氣象監測模塊、鹽密監測模塊、輔助決策模塊、基礎數據模塊等。它的系統監控軟件啟動運行流程應該如下：開始→數據庫加載→加載成功→不成功（退出）→成功（創建FORM 窗口）→添加或修改閾值初始值→鎖定閾值初始值→連接COM 端口→是否成功→初始化線路→開始監測。

2.2.3 軟件模塊設計分析

一體化狀態監測系統中的軟件模塊眾多，其中包括鹽密監測模塊、微氣象監測模塊、輔助決策模塊、污區分布圖模塊、基礎數據管理模塊、系統管理模塊等。

首先是鹽密監測模塊，針對該模塊的設計主要圍繞鹽密監測點中的絕緣子鹽密數據展開。在該過程中，利用數據庫技術配合數據存儲、分析與查詢功能對線路內容進行狀態檢測分析，確保GSM 網絡輸入到后臺監控中心。在這里要明確鹽密監測模塊的基本功能，對鹽密檢測點進行自由選擇，確保鹽密監測點變化過程中其表格數據與曲線數據發生有效變化；再者就是設置報警模塊，對鹽密監測點數據與鹽密數據超出閾值部分進行分析，優化報警提示信息存儲過程，以便于日后更容易查找問題并進行分析。

其次是污區分布圖查詢模塊設計。在繪制污區分布圖、明確查詢模塊設計內容過程中，同時也對鹽密監測數據關系進行調整，確保數據采集與上報、統計分析優化調整到位，對全過程智能化內容進行調整，確保污區等級變化響應快速到位；再者，要針對系統防污管理工作模式進行更新，結合系統了解線路變電站地理位置與污穢等級有效處理。配合系統建立防污科學依據，深度了解和評估線路，確保變電站防污水平到位。針對電子污區分布圖進行計算控制調整，最終自動成圖數學模型[7]。

3 特高壓輸變電設備一體化狀態監測系統應用功能實現

鹽密監測模塊的應用功能實現。首先針對鹽密監測模塊的應用功能進行分析，確保現場采集數據配合GSM 網絡遠程無線傳輸到位，優化后臺監控過程。基于此，要追求短信數據讀取體系構建，將短信數據成功存入到臨時數據表中，保證數據存儲線程被有效定義，圍繞數據解碼存入數據庫，保證鹽密監測模塊應用功能應用到位。在模塊應用功能實現方面，它追求對等值鹽密數據的有效采集、傳輸與分析，確保數據采集與分析功能實現到位。

污區分布圖查詢模塊應用功能實現。其次要對污區分布圖查詢模塊應用功能實現進行分析，基于數字化內容建立污區分布圖，對大數據、氣象數據、污染數據、人工測量點數據進行分析。主要根據主要污染源分布數據生成具體的污源分布圖，結合絕緣子現場污穢度進行人工測量數據分析，并提供測量值內容。

綜上所述，針對特高壓輸變電設備的一體化狀態監測系統設計與功能應用實現需要結合多種技術內容，組織設計具有鹽密監測標準的科學化監測設備，主要對設備中可能存在的污穢狀況進行動態化監測與檢測分析，確保設備始終處于健康運行水平。