在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能變電站中的應用

1、在線監(jiān)測系統(tǒng)在智能變電站中的應用    1 引言智能變電站是智能電網(wǎng)建設的重要組成部分，變電站作為電網(wǎng)的重要一環(huán)，設備的安全運行是實現(xiàn)堅強智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。變電站一次設備在線監(jiān)測尚無統(tǒng)一的技術(shù)標準，在智能變電站中，IEC61850標準為組建在線監(jiān)測網(wǎng)絡，將不同設備在線監(jiān)測的相關(guān)數(shù)據(jù)信息整合提供了有效途徑。許多學者對數(shù)字化變電站內(nèi)主要一次設備在線監(jiān)測技術(shù)進行了研究，應用IEC61850 建立了檢修輔助決策系統(tǒng)。電力設備近年來在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展很快，絕大多數(shù)變電站設備及發(fā)電機、電纜、線路絕緣子等都有在線監(jiān)測項目。但是也存在一些問題：變電站自動化系統(tǒng)信息共享程度較

2、低，綜合利用效能還未充分發(fā)揮;主控室里各種設備監(jiān)測系統(tǒng)各自獨立運行，不僅浪費了空間資源和計算機資源，同時也增加了值班人員的工作量，必須在不同的計算機之間進行大量的操作。目前，我國智能變電站一、二次設備作為變電站的重要資產(chǎn)，及時、全面掌握設備的運行狀態(tài)、健康狀況及其所處環(huán)境等要素對于變電站乃至整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，實現(xiàn)變電站設備的狀態(tài)檢修對于提高設備運行可靠性、降低運行維護費用等意義重大。2 智能變電站智能變電站作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，根據(jù)智能變電站技術(shù)導則，其定義為：智能變電站是采用先進、可靠、集成的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信

3、息采集、測量、控制等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。這個概念使得更加可靠、高效的實時監(jiān)控設備裝設在變電站。由于更多自動化、網(wǎng)絡化設備的應用，智能變電站尤其應加強自動裝置、網(wǎng)絡交換機等設備的在線監(jiān)視，將設備的自檢診斷信息、運行工況信息等通過標準協(xié)議，送達變電站監(jiān)控系統(tǒng)進行可視化展示，并通過遠傳裝置發(fā)送到上級調(diào)度/集控系統(tǒng)為電網(wǎng)實現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測的設備全壽命周期綜合優(yōu)化管理提供基礎數(shù)據(jù)的支撐。3 智能變電站在線監(jiān)測智能變電站中設備主要包括過程層設備(包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等一次設備)、間隔層設備(繼電保護裝置、系統(tǒng)測控裝置等二次設

4、備)、站控層設備(包括自動化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等設備)。3.1 過程層設備監(jiān)測過程層設備在線監(jiān)測的主要項目有: 變壓器、斷路器、電容器、MOA 避雷器以及氣體絕緣組合電器(GIS，Gas Insulated Substation)等。目前國內(nèi)外對變壓器、高壓斷路器等電力設備的在線監(jiān)測都做了大量深入研究，監(jiān)測的范圍也越來越廣泛。智能開關(guān)設備(包括斷路器和刀閘)是過程層數(shù)字化的重要組成部分。開關(guān)設備配有電子設備、數(shù)字通訊接口、傳感器和執(zhí)行器，不但具有分合閘基本功能，而且在監(jiān)測和診斷方面具有附加功能。GIS等SF6電氣設備的絕緣性能是確保其安全運行的重要條件，設備內(nèi)部中的

5、金屬微粒、粉末和水分等導電性雜質(zhì)是引發(fā)GIS設備故障的原因。設備存在導電性雜質(zhì)時，因局部放電而發(fā)出不正常聲音、振動、產(chǎn)生放電電荷、發(fā)光、產(chǎn)生分解氣體等異常現(xiàn)象。因此局部放電是GIS設備狀態(tài)監(jiān)測重要對象之一。過程層設備主要監(jiān)測參數(shù)如表1 所示。            設備        在線監(jiān)測項目        

6、60;       變壓器        油中氣體分析、局部放電、微水含量                電容器        電容電流、介質(zhì)損耗、三相不平衡電壓    

7、            避雷器        全電流、阻性電流、功耗、動作次數(shù)                氣體絕緣組合電器（GIS）        局部放電

8、、氣體壓力、氣體水分含量、避雷器泄漏電流                智能開關(guān)        控制回路斷線、彈簧儲能時間、開關(guān)工作時間     表1 過程層電力設備在線監(jiān)測項目變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)包括在線監(jiān)測數(shù)據(jù)集成平臺、容性設備在線監(jiān)測系統(tǒng)、斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)等幾部分組成。通過對以上設備的在線監(jiān)測，來實時監(jiān)測其絕緣

9、性能和運行狀態(tài)，并在出現(xiàn)異常時能及時報警。3.2 變電站運行環(huán)境監(jiān)測無人值班變電站運行環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)，應包括視頻和安防功能，實現(xiàn)運行情況監(jiān)視、入侵探測、防盜報警、出入口控制等;還能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)環(huán)境溫濕度監(jiān)測，以及室外環(huán)境溫濕度、雨量風速監(jiān)測等主要功能。利用單片機技術(shù)、紫外線、紅外線等技術(shù)，對智能變電站現(xiàn)場的絕緣放電、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等情況進行實時監(jiān)測和記錄，并通過通訊網(wǎng)絡傳輸?shù)筋A警系統(tǒng)主站，作為設備運行工作狀況的輔助評估。變電站運行環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)中的視頻和安防信號傳至集控中心，視頻監(jiān)視和安防功能宜緊密集成。當發(fā)生報警時，遠程視頻監(jiān)控終端能自動切換至相應攝像機，同時傳送報警信息和相關(guān)圖像，并

10、自動在地理圖上提示報警位置及類型;支持一點報警多個攝像機聯(lián)動和多點設備聯(lián)動。視頻處理單元應能對站內(nèi)攝像機進行自檢和故障報警，實現(xiàn)聯(lián)動并及時準確跟蹤事故點，同時遠傳到集控中心，從遠端實現(xiàn)及時掌控。3.3 電纜、開關(guān)柜測溫電力系統(tǒng)的一次電氣設備一般由斷路器、變壓器、開關(guān)柜等電氣設備組成，其相互之間由母線、引線、電纜等連接。由于電流流過產(chǎn)生熱量，所有的電氣故障都會導致故障點溫度的變化。如開關(guān)柜內(nèi)部觸頭接觸不良、插接偏心不正等原因?qū)е略O備受損;高壓電纜接頭、連接器導體部分接觸不良引起異常過熱，是大型事故的征兆。所以電纜接頭、高壓開關(guān)柜的在線溫度監(jiān)控，是電纜和開關(guān)柜安全的重要保障。目前，國內(nèi)電力測溫主要

11、應用紅外點測儀和紅外成像儀，但都無法實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)如斷路器、刀閘聯(lián)接點和觸頭測溫，對全封閉金屬鎧裝柜更是無法觸及，所以高壓開關(guān)的觸點等空間有限的電氣設備基本上都是處于無監(jiān)控的狀態(tài)下運行。系統(tǒng)采用基于光纖布拉格(FBG)原理的準分布式光纖光柵測溫，具有良好的絕緣耐壓性能和穩(wěn)定的工作特點， 采用星型拓撲結(jié)構(gòu)布置測溫點， 避免了光纖在開關(guān)柜內(nèi)部的迂回布線，解決防污閃問題。3.4 在線監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)包括智能設備監(jiān)測終端、通信網(wǎng)絡以及綜合監(jiān)測分析系統(tǒng)?；趩纹瑱C和總線技術(shù)的智能型監(jiān)測終端安裝在設備運行現(xiàn)場，其主要功能是對各智能設備采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，通過以太網(wǎng)接入光纖網(wǎng)實現(xiàn)

12、實時信息的可靠傳送。位于數(shù)據(jù)信息中心的遠程服務器數(shù)據(jù)采集平臺具有向現(xiàn)場采集儀發(fā)送通訊命令、接收和處理信息數(shù)據(jù)、對電力設備的運行狀況進行評價和分析，故障報警、故障診斷等功能，并負責將處理后的設備信息數(shù)據(jù)送入開放式實時數(shù)據(jù)庫，等待設備運行狀態(tài)信息查詢，或供其它系統(tǒng)調(diào)用，如與有關(guān)數(shù)據(jù)進行融合，建立電力設備運行與檢修管理數(shù)據(jù)中心，分析處理結(jié)果可作為變電站設備狀態(tài)檢修的依據(jù)。4 結(jié)論智能變電站的發(fā)展和成熟對建立堅強智能電網(wǎng)有重要意義。智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)運用當前國內(nèi)外最先進的通信和檢測技術(shù)，實現(xiàn)對變電站設備各項性能參數(shù)的實時監(jiān)測，達到對變電站設備健康狀況及運行環(huán)境的智能化實時采集、分析變電站主設備的各項數(shù)據(jù)，實時對運行設備的狀態(tài)進行跟蹤和監(jiān)測，及時發(fā)布故障告警及檢修信息，使智能變電站有效成為智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的重要組成部分。參考文