超高壓智能變電站一次主設備在線監測系統設計與運用研究

摘要：隨著現代化電力需求的大幅度提升，高壓電力設備是電力體系中的重要結構，當設備長時間投入使用，很可能出現異常現象，設備的絕緣性降低，從而影響電力系統的穩定運行，為了更好地監測高壓設備，構建智能變電站，科學設計在線監測系統，對此，針對超高壓的智能變電站，分析在線監測主設備環節遇到的主要問題，分析在線監測原則，圍繞數據采集模塊、物理鏈路連接等不同維度探討在線監測系統的設計要點，在一次主設備中實現實時監測，提升設備監測的智能水平，促使電網穩定、安全運行。

關鍵詞：設備監測高壓設備數據采集業務流程智能化變電站系統

中圖分類號：TM63

ResearchonDesignandApplicationofOnlineMonitoringSystemforPrimaryMainEquipmentinUltraHigh-VoltageSmartSubstation

SUNZhenqiYANGWenjie

UltraHigh-VoltageCompanyofStateGridShandong ElectricPowerCompany，Ji’nan，ShandongProvince，250000China

Abstract：Withthesignificantincreaseinmodernpowerdemand，high-voltagepowerequipmenthasbecomeanimportantstructureinthepowersystem.Whentheequipmentisputintouseforalongtime，itislikelytoexperienceabnormalphenomenaandtheinsulationoftheequipmentwillreduce，thusaffectingthestableoperationofthepowersystem.Inordertobettermonitorthehigh-voltageequipment，buildasmartsubstationandscientificallydesignanonlinemonitoringsystem，thispaperanalyzesthemainproblemsencounteredin&nbRjvI6pLBE5RZ7EUfhHEjcEbM7XB/dbfwWkzbJrmbZv8=sp;themainequipmentlinkofonlinemonitoringforultra-highvoltageintelligentsubstations，analyzestheonlinemonitoringprinciples.Itdiscussesthedesignpointsofonlinemonitoringsystemarounddifferentdimensionssuchasdataacquisitionmoduleandphysicallinklink，soastorealizereal-timemonitoringinprimaryequipment，improvetheintelligentlevelofequipmentmonitoring，andpromotethestableandsafeoperationofpowergrid.

KeyWords：Equipmentmonitoring;Highvoltageequipment;Dataacquisition;Businessprocess;Smartsubstationsystem

隨著電力工業的不斷發展，如今智能化技術逐漸獲得重用，縱觀整體電網建設工作，應對超高壓一次主設備有效監測，科學診斷異常問題，促使電力系統以安全的狀態運行。相關人員應重視在線監測系統的設計、應用，充分利用通信、傳感等先進的技術手段，完善電力系統實現系統運行的在線監測，在電力領域提升操作與管理環節的智能水平，提升電力系統運行環節的可靠性。

1在線監測主設備環節遇到的主要問題

1.1數據采集率水平較低、實時性不足

當前，電力系統的發展規模逐漸擴展，而現實環節傳感裝置的數據采集率水平比較低，不能充分保障實時效果，促使電力系統受到干擾，當執行監控工作時服務水平低下。

1.2電力系統的診斷不全面

目前，電力系統運作期間，圍繞電力信號落實診斷工作，引進合理的技術手段，經過周密的計算方法，科學推進檢測流程，當相關人員獲得檢測結果后實現深層診斷，評估電力系統的可靠性，進一步掌握運行風險信息。現階段，系統的診斷實踐性不足，技術手段較為單一，導致診斷結果不夠準確[1]。

1.3網絡、在線監測系統未能穩定連接

結合當前的電力系統構架，當通過網絡方式實現監控時，要想得到數據信息，主要依托遠程的收集方式，深層探究電力網絡，其中IP資源并不夠充足，當時間推移，也會導致在線監測設備時的網址明顯波動，對此，當監控系統運行時，將無法以穩定的狀態與網絡通信系統實現連接，不利于數據的高效收集[2]。

2在線監測一次設備的原則、系統設計分析

2.1原則分析

借助在線監測功能，在一次設備中，當設備異常情況還未出現，可以有效察覺其中不利于安全運行的隱患問題，在監測環節主要追求預防，故而實時性不足，對此現實環節要充分聯系一次設備的運作特點，對系統結構進行清晰梳理，打造智能變電站，充分發揮在線監測系統的功能。利用傳感器，根據其性能的相似性，或者監測對象一致，執行整合工作，從而轉移到相同的裝置中，利用少量的傳感器，發揮穩定功能。應用傳感器時，促進其與在線監測裝置有效整合，在監測部分加入傳感器，促使系統的復雜性降低，不需要以接線的方式連通采集器、傳感器，改善耦合處理狀態。對于應用的監測裝置，若類型趨于一致的效果，落實整合處理舉措[3]。

2.2系統設計分析

在智能變電站中，如今在線監測系統發揮著舉足輕重的作用，在線監測包含諸多方面，例如：色譜在線等監測系統，對變電站中的重點設備起著監測作用，方便相關人員及時掌握電氣設備的狀態情況。

2.2.1數據采集模塊設計

依托ZigBee技術實現相關傳感器的使用，從而有效收集基礎數據，傳感器的功效強大，可以針對濕度、溫度等重要的信息實現完整獲取，當收集好信息后，在ZigBee技術的支持下，從而傳輸到系統處。當獲取現場的信息內容時，由數據傳輸總線促使信息流通，當信息到達服務器，便能促使收集端、系統合理交接。在系統的支持下，監測中心敏銳感知處于主設備中的各個元件，經過數據分析把握當前的運作狀態，對故障現象盡早給予警示提示[4]。

2.2.2物理鏈路的連接設計

在主設備的監測環節，利用ZigBee技術傳感器處理手段，改變發射頻段，經過提升處理而超過100MHz，對具有干擾影響作用的信號有效發揮抵抗作用，促使智能變電站可在主設備監測中更加穩定，減少誤差情況發生。當頻段提升，也能很好地應對導體異構形成的偏差情況。

2.2.3業務流程設計

在網絡電力系統中，實現B／S架構的深層研究，可見電力業務、系統之間存在較為密切的聯系，當設計研究系統時，應清晰把握業務范疇，并針對其中的流程實現清理。在系統中結合不同層級的管理員，實現信息定義，例如：管理員的名稱；明確和管理員相關的傳感器，從綜合視角出發，實現信息的正確配置，此過程也要在傳感器的地址等方面做好配置處理；通過傳感器，當得到配置文件時，要盡快實現傳輸，由上位機接收；在傳感器存在著一些文件，經過細致分析，將取得解析的內容，轉移到數據庫中妥善存放；面對配置信息，當產生修改的需求時，那么執行接下來的步驟，在配置信息中若不需要改進，那么便直接由管理人員發揮自身的職能，將采集數據的指令發送出去，從而在主設備中落實在線監測工作；面對傳感器中的信息，當產生修改、再次定義的需求時，應在信息中充分更新，同理，在網絡儀表中，若需要對相關信息實現修改，也要落實更新的處理舉措；針對虛擬表，要改進其中的配置信息，或者再次落實定義工作，在配置信息中應予以更新操作；面對電力參數、電力指數的標準，要改進其中的配置信息，或者再次落實定義工作，在配置信息中應予以更新操作；由管理人員發揮自身的職能，將采集數據的指令發送出去，從而在主設備中落實在線監測工作[5]。

3在線監測系統應用探究

3.1斷路器在線監測

變電站中，斷路器設備起著開關調節的作用，若斷路器的運行狀態安全，電力系統也會更加穩定。在線監測斷路器環節，可以推行觸頭溫度的監測等手段，圍繞斷路器結構特點，找到主觸頭部位、輔助觸頭區域，引進數據采集器和對溫度敏銳感知的傳感器，規范落實安裝操作，從而隨時把控觸頭溫度的變化，當察覺存在不正常的溫度情況時，盡快落實應對方案。在斷路器當中，有效利用規模較小的傳感器，增加計數器，以此來監視斷路器，獲得動作次數，如分閘次數[6]。在信息通信技術的支持下，將獲得的信息快速傳送，交給后臺計算機，以自動的狀態完成信息的記錄過程，從而了解動作次數是否發生不正常的情況。

3.2GIS在線監測

在線監測系統中，可實現氣體密度、放電頻率的有效測試，其中安裝傳感器時，將其處理為內置式，在這樣的模式中可以促使監測環節更加精準，當GIS內部產生放電行為時，對其中的電磁波信號可實現監測，防止因電磁波作用而阻礙系統的正常運行[7]。在監測環節，如果察覺出現了放電情況，那么應優先從內部問題中加以分辨，分析放電信號的來源，比較中探究源頭究竟為內部故障，還是外部電暈。在內部，當放電信號出現，一方面應查看波形圖，一方面需要查看頻譜圖，從而清晰把握異常情況的類型。進行故障分析時，可在不同的位置處放置傳感器，收集信號時間數據，經過比較來探尋故障問題。

3.3油色譜分析

基于變壓器，綜合分析其中的絕緣介質，變壓器油屬于重要的部分，要想促使變壓器系統以穩定的狀態運行，應考慮油的裂化程度，此環節投入油色譜分析技術，在變壓器處結合設定的時間計劃實現油樣的采集，在油中落實檢測工作，針對其中的溶解氣體，一方面檢測成分，另一方面檢測濃度。利用傳感器，發揮實時監測的作用，在相關設備中獲取轉動速度、溫度等參數，數據收集工作完成之后，短時間內傳輸至控制層，此時變壓器繼續發揮作用，通過分析油樣可知其中溶解了大量的氣體，比如一氧化碳，相關人員明確成分、濃度等物理量后，在物理量中不斷轉化形成電信號，此時二次儀表開始響應，進一步轉化處理電信號，形成測量的物理量，為相關工作人員的觀察、記錄提供支持，有效把握變壓器的情況，檢查某個區域過熱情況、放電情況。

3.4母線在線監測

縱觀變電站系統，存在著多種電氣設備，而各個設備的連接要依賴母線，故而母線的穩定連接有利于促使電力系統正常發揮作用。監測期間可針對導線溫度來判斷，也可以檢查母線的形狀變化情況。利用溫度監測手段，把握溫度的變化狀況，從而明確出現不正常溫度值的線段，進而實施控制方案。利用形狀變化監測手段，把握母線中的重要位置，在此處安裝對形狀變化精準監測的裝置，結合形狀變化情況落實控制手段，促使整體電力系統受到積極影響，當執行監控工作時，切實提升控制水平，為電力系統的運行帶來維護方案。

4結論

通過上述分析可知，在電力領域努力創建智能化變電站，面對一次主設備合理化設計在線監測系統，有利于保證電網體系以安全的狀態運行，相關人員應把握在線監測中遇到的問題，切實遵循系統的設計原則，做好基礎數據的收集工作，科學設計在線監測系統，當出現故障問題時，能夠盡早給出預警提示，相關人員也能通過獲得的數據結果制定決策，維護電力系統安全運行。

參考文獻

[1] 李海南，施浩楠，顧曉勇.基于潮流計算的變電站一鍵順控功能離線測試研究[J].自動化技術與應用，2024，43（5）：75-78.

[2] 楊文鋒，林德惠，曹宇，等.基于PCA-SVM的飛機蒙皮激光分層除漆LIBS在線監測研究[J].光譜學與光譜分析，2023，43（12）：3891-3898.

[3] 陳道強.基于在線監測技術的變電站一次設備檢修策略研究[J].光源與照明，2023，（11）：171-173.

[4] 陳業銳，王亞飛.基于紅外設備的變電站一次設備運行異常自動檢測方法[J].企業科技與發展，2023，（9）：45-48.

[5] 杜博文，葉俊辰，朱合華，等.基于時空數據的地下空間基礎設施智能監測系統（英文）[J].Engineering，2023，25（6）：194-203.

[6] 李心相.220kV九越變電站一次設備缺陷帶電檢測及分析系統的研究[D].福州：福州大學，2020.

[7] 王彥潔.智能變電站繼電保護在線監測系統關鍵技術及應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2020.