基于多參量智能在線監測系統的應用

劉明遠，翟立新，陳 偉

（國網北京市電力公司平谷供電公司，北京 平谷 101200）

目前僅通過日常巡視、測溫等手段對變電設備進行狀態檢測，無法實時、全面、快速反映一次設備運行狀態的其他關鍵信息（如絕緣狀態、設備內部放電狀態、溫濕度等）。為進一步加強狀態評價工作，實現設備狀態智能管控，須加裝傳感器、數據采集裝置及后臺系統，實時監測設備溫度、濕度、圖像、局放等信號，保證能迅速發現、消除缺陷，有效降低變電設備停運率，提高設備安全可靠運行。

1 多參量在線監測系統

對110 kV 變壓器及GⅠS 室加裝多參量在線監測系統，實現對變壓器及GⅠS 的全面狀態監測。其中110 kV變壓器室安裝了多參量智能感知終端、高頻電流局放智能傳感器；110 kV GⅠS 室安裝了多參量智能感知終端、高頻電流局放智能傳感器、特高頻局放智能傳感器；在主控室安裝系統集成服務器和系統操作平臺。其多參量在線監測系統的整體架構如圖1所示。

圖1 多參量在線監測系統

2 應用效果

多參量智能在線監測終端采用非接觸式方式，對設備關鍵狀態參量進行全面感知，加載人工智能算法，實現邊緣計算，利用系統自動完成預警以及診斷等工作，從而實現對變電設備與設備工作環境的全天候、全時段、全方位的監測，替代運行人員完成狀態連續監控、缺陷監測預警和巡檢環境評估等巡視工作，有效解決傳統巡視模式的弊端，提高變電設備的智能運維水平，為變電設備物聯網建設提供有效的技術手段和解決方案。

對110 kV 盤峰變電站安裝多參量在線監測系統，其現場如圖2所示。

圖2 110 kV盤峰變電站安裝多參量在線監測系統

為驗證系統應用效果，選取GⅠS、3號變為關鍵主設備區域的監測裝置，進行持續的數據跟蹤。

2.1 GIS室

可見光紅外圖像監測。110 kV GⅠS 室被測區域最高溫度為27.1 ℃，被監測設備運行溫度正常。

局部放電監測。根據110 kV GⅠS 室設備局放監測曲線圖（放電峰值：781 mV，放電均值：635 mV），根據PRPS/PRPD圖譜智能分析，被監測設備運行狀態正常，無絕緣異常現象發生。

溫濕度監測。110 kV GⅠS 室被測設備環境溫度約為19.06 ℃，相對濕度為41.23%，被監測設備運行環境正常。

2.2 主變

可見光紅外圖像監測。110 kV 3 號主變室被測區域最高溫33.8 ℃，被監測設備運行溫度正常。

局部放電監測。得到110 kV GⅠS 室設備局放監測曲線圖（放電峰值：988 mV，放電均值：735 mV），根據PRPS/PRPD圖譜智能分析，被監測設備運行狀態正常，無絕緣異常現象發生。

溫濕度監測。110 kV 3 號變壓器室被測設備環境溫度約為22.04 ℃，相對濕度為42.15%，被監測設備運行環境正常。

高頻電流局部放電傳感器。傳感器安裝在3 號主變的鐵芯夾件接地線上，自裝置投運后，有3 次歷史報警，特將其圖譜數據導出，進行人工分析，以驗證高頻局部放電告警功能準確性。

第一次：由圖3～4所示可知，系統判定為外部干擾。雖然在交流正弦的正負半周均有放電情況產生，但幅值強度差異較大，且放電信號的相位分布較為分散，并且通過查看該時間點前后的其他采樣結果，并未出現類似的局放波形。因此可以認定為外部干擾。

圖3 第一次報警高頻局放圖譜

圖4 第一次報警系統分析結果

第二次：由圖5～6所示可知，系統判定為外部干擾。從PRPD 圖譜來看，只在交流正弦的正半周期有放電情況產生，極性較強。該特點不屬于任何一種典型的放電類型。通過查看該時間點前后的其他采樣結果，并未出現類似的局放波形，因此可以認定為干擾信號。

圖5 第二次報警高頻局放圖譜

圖6 第二次報警系統分析結果

第三次：由圖7～8所示可知，屬于間歇性顆粒放電，放電次數少，放電幅值信號無明顯規律。異常數據不具備持續性，建議長期關注該站設備檢測數據。

圖7 第三次報警高頻局放圖譜

圖8 第三次報警系統分析結果

3 效益分析

安全效益。通過應用多參量在線監測系統，提高了變壓器、GⅠS等電力設備日常狀態的監測效率，運用無線傳輸技術，可嵌入變電設備精益化管控平臺，可作為監測數據智能分析的有效手段，實現缺陷及故障診斷、運行狀態評估與預測的全壽命周期管理。

生產效益。加裝集成感知終端與無源無線智能傳感器，能夠有效避免因缺乏智能分析技術不能對監測數據進行自動、準確地處理和診斷等而造成的設備故障誤判漏判等問題。很大程度上降低電力設備運行維護成本，提高電力設備運行的生產效益。

社會效益。結合物聯網、人工智能等信息技術，對可見光圖像、紅外熱像、局部放電、聲音、溫濕度等設備關鍵狀態參數進行綜合檢測和實時分析，實現電力設備及其運行環境的全方位、全時段、全天候監測預警，替代運行人員完成狀態連續監控、異物識別、缺陷檢測預警和巡檢環境評估等巡視工作，有效解決傳統巡視模式的弊端，提高變電設備的智能運維水平，為電力物聯網建設提供有效的技術手段和解決方案。

4 結束語

應用多參量智能在線監測系統，積極推進設備狀態由離線、定期、停電、部分狀態的掌控向在線、實時、動態、全面狀態掌控的轉變，實現對電力設備等檢測數據集中管理、展示、分析和應用，保障檢測數據管理的安全性和規范性。

逐步開展智能在線監測系統的安裝應用，可以有效代替基層班組人員進行現場局部放電帶電檢測普測工作，基層班組人員僅需定期去一鍵獲取歷史檢測數據，即可完成帶電檢測巡檢工作，大大降低帶電檢測巡檢工作量，提高現場帶電檢測效率，同時可以縮短測試周期，能夠更加有效地發現間歇性局部放電現象，提高檢測的有效性。