變電站設備狀態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)概述

徐健 李斌 付學坤

摘要：經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大對電網(wǎng)供電可靠性提出了更高的要求，目前，基于預防性試驗的檢修模式盲目性缺點日益顯現(xiàn)，已不能滿足電網(wǎng)安全運行的需要。實現(xiàn)變電設備的狀態(tài)監(jiān)測是提高檢修效率的有效技術手段，是實現(xiàn)設備全壽命周期管理的重要途徑。基于此，本文分析總結變電設備國內(nèi)外在線監(jiān)測技術發(fā)展，闡述設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)現(xiàn)狀。

關鍵詞：變電站;設備狀態(tài);監(jiān)測管理系統(tǒng)

引言

變電站是實現(xiàn)電能集中分配與電壓電流變換的場所，在輸配電系統(tǒng)中具有極其重要的地位。因此，當變電站發(fā)生故障時，需要相關運行人員快速準確地定位故障區(qū)域，識別真正的故障元件并將其隔離，從而快速恢復非故障區(qū)域的正常運行。經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大對電網(wǎng)供電可靠性提出了更高的要求，目前基于預防性試驗的檢修模式盲目性缺點日益顯現(xiàn)，已不能滿足電網(wǎng)安全運行的需要。實現(xiàn)變電設備的狀態(tài)監(jiān)測是提高檢修效率的有效技術手段，是實現(xiàn)設備全壽命周期管理的重要途徑。本文著重分析探討變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

一、國內(nèi)外在線監(jiān)測技術發(fā)展

變電設備的狀態(tài)檢修涉及帶電檢測、在線監(jiān)測等多種技術手段。國內(nèi)隨著電子儀器技術和計算機技術的發(fā)展，在線監(jiān)測技術先后使用了單片機裝置、DPS芯片、計算機監(jiān)測裝置。目前總線技術、網(wǎng)絡技術已在電力設備監(jiān)測中得到了迅速發(fā)展。國內(nèi)的院校及科研院所均投入了大量的力量進行研究和開發(fā)，一些先進的數(shù)據(jù)處理方法如模糊診斷技術、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、不規(guī)則圖形壓縮技術等均在狀態(tài)監(jiān)測領域得到了大規(guī)模應用，超聲波、超高頻等探測技術的應用也越來越廣泛。隨著信息處理技術與傳感器技術的不斷進步，變電站設備狀態(tài)檢修技術逐步走向成熟、實用。

二、變電站設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)現(xiàn)狀

科學技術的進步推動著傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，這由此對我國的變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提出了更高的要求，我國的變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在新時期的要求下其發(fā)展獲得了極大的進步，但是，目前該系統(tǒng)仍存在以下問題：（1）變電站內(nèi)的狀態(tài)監(jiān)測裝置規(guī)范化和標準化不夠。我國變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)裝置在全國范圍內(nèi)尚未完全統(tǒng)一，各廠家在生產(chǎn)時按照自己的意愿和理解進行生產(chǎn)，因此各裝置在接口和功能上差異較大，在替換時難以相互匹配，這對裝置后期的升級和維護造成困難;（2）狀態(tài)監(jiān)測信息共享程度較差。目前我國各個變電站和電力企業(yè)控制中心端以及中心系統(tǒng)和其他各個系統(tǒng)之間存在著數(shù)據(jù)信息和通信接口差異較大的問題，這嚴重阻礙了不同的信息之間的共享和利用信息對設備進行壽命預測和狀態(tài)評估的方法;（3）變電站設備狀態(tài)檢測裝置本身質(zhì)量存疑。我國當前的制造工藝水平尚未能完全達到變電站設備狀態(tài)監(jiān)測裝置所需的嚴格的運行環(huán)境，因此時常存在誤報漏報的情況，對裝置設備的二次維護成為電力公司目前所面對的巨大問題。目前，我國變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)需要建立一套開放標準的系統(tǒng)來對變電站進行全面監(jiān)管，對變電站設備裝置進行安全監(jiān)管，消除故障隱患，提高設備運行質(zhì)量。

三、變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)分類

（一）以傳統(tǒng)監(jiān)測技術為主

變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中最早是以傳統(tǒng)檢測技術為主。該技術一般可以分為兩類，一類是通過傳感器技術應用對變電站實行在線監(jiān)測，一類是利用傳感器技術進行便攜式儀器檢測。利用傳感器進行便攜式檢測設備

主要是將CPU、外圍電路安裝在便攜儀器上，由此將A/D和傳感器進行轉(zhuǎn)換，通過傳感器將檢測時收集到的信息進行在線的計算和分析，并判斷出設備目前的使用狀態(tài)。另一類基于傳感器的在線監(jiān)測，這一監(jiān)測技術主要分兩種形式：第一種是通過對變電站進行集中式的在線監(jiān)測形式，另一類是利用多個CPU結構進行在線監(jiān)測，這一種方法適合無人值守的分層。在線監(jiān)測最初是通過在變電站的設備裝置上放置多種功能的傳感器，利用傳感器采集裝備上的模擬量，并將裝置上的模擬幣信號經(jīng)由屏蔽電纜導入選擇開關，在選擇開關中再將信號傳入數(shù)字波形裝置后進行轉(zhuǎn)換，之后主機對其進行信號處理。長距離的信號運輸會導致數(shù)據(jù)失真，因此該技術目前改進成利用總線技術和CPU進行對變電站設備的集中控制的在無人值守的分層進行的在線監(jiān)測技術。

（二）智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

相比于傳統(tǒng)的變電站設備監(jiān)測技術，智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)具有相當優(yōu)勢的特點：（1）智能高效的數(shù)據(jù)分析技能，通過就地存儲數(shù)據(jù)信號并進行逐層綜合分析;（2）質(zhì)量的提升帶來設備的可靠性和穩(wěn)定性的提高;（3）通過對同類的設備的比較以綜合提高監(jiān)測裝置的質(zhì)量和水平，在重要設備上需要有能一次性實現(xiàn)設備的數(shù)字化裝置以提高監(jiān)測質(zhì)量，促進數(shù)字電網(wǎng)的智能化;（4）自動化水平更高，變電站的設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)之外的狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)能逐漸實現(xiàn)對設備的自我診斷和調(diào)整，這推動智能監(jiān)測技術的進步。

結束語

總而言之，隨著我國智能化和數(shù)字化技術的發(fā)展，傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術水平正在不斷提高，設備的自我診斷和分析能力的增強推動變電站設備狀態(tài)監(jiān)測的能力有了很大的突破和發(fā)展。本文提及的變電站設備在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能化和數(shù)字化方向的技術進步顯得尤為明顯，變電站逐漸統(tǒng)一的規(guī)范和標準更能推進全景式的狀態(tài)監(jiān)測，使得設備故障無處可逃。但是，在當前的技術水平下，我國變電站設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化在受到一定的技術制約，這需要IED的DL/T860更高程度的標準化，此外，生產(chǎn)廠家的裝置制造過程中需提升其質(zhì)量的穩(wěn)定性、準確性和可靠性。我國電網(wǎng)為保障安全實行的物理隔離一定程度上阻礙了信息數(shù)據(jù)的跨區(qū)域傳遞，對信息的整合和分享也許進一步提高。此外，設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的在線診斷和智能預測在短時間范圍內(nèi)無法達到相應的水平，單純依靠人工的數(shù)據(jù)分析難以和電力設備實現(xiàn)完全的信息結合。

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