智能變電站web在線監(jiān)測技術(shù)研究

劉盛東

（國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，四川 樂山 614000）

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)對(duì)未來發(fā)展的一種趨勢(shì)，它涵蓋著很多環(huán)節(jié)，例如發(fā)電和輸電、變電和配電、以及儲(chǔ)能和用電。同時(shí)它也以先進(jìn)的信息技術(shù)和傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，以信息在電網(wǎng)設(shè)備之間的交流為手段，從而實(shí)現(xiàn)在發(fā)電和用電之間的信息可以雙向交流，它具有安全、協(xié)調(diào)、高效、交互、優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。

一、分析當(dāng)前智能變電站中的檢修和檢測技術(shù)

變電站作為電網(wǎng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其設(shè)備的正常運(yùn)行是智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵內(nèi)容。對(duì)于變電站中設(shè)備的檢修策略主要經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段為事故檢測階段；第二階段為計(jì)劃檢修階段；第三階段為狀態(tài)檢修階段。在事故檢測階段，它的檢修工作是一種被動(dòng)的表現(xiàn)，換一句話說就是只有發(fā)生故障時(shí)，才能對(duì)其進(jìn)行檢修；而計(jì)劃檢修階段，它是一種預(yù)防性的檢修，能在很大程度上對(duì)設(shè)備的故障率進(jìn)行降低。同時(shí)，計(jì)劃檢修同時(shí)也存在缺點(diǎn)，它比較耗時(shí)、耗資，在設(shè)備沒有異常時(shí)也需要對(duì)其進(jìn)行檢修和維護(hù)，以確保該設(shè)備能夠擁有一個(gè)正常的狀態(tài)，但是，利用這種方法，卻不能保證在下次維修之前，設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)惡化和實(shí)效的現(xiàn)象。而最后一階段的狀態(tài)檢修，它是按照狀態(tài)監(jiān)測以及診斷技術(shù)所提供的信息以及設(shè)備的狀況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障發(fā)生前的檢修工作。

隨著在線檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)實(shí)的生活中也得到了廣泛的使用，尤其在變電站設(shè)備中的使用。而在電子信息技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展中，在線監(jiān)控技術(shù)也得到了科研成果，使得離實(shí)用化階段更近了一步。

但是，對(duì)于當(dāng)今的變電站中，也有很多問題的存在：變電站中的信息共享程度非常低，信息的綜合使用率較低；甚至對(duì)于一些變電站還出現(xiàn)了“孤島”現(xiàn)象，意思就是說，雖然在主控室中有各種服務(wù)器和計(jì)算機(jī)的監(jiān)控，例如避雷器在線監(jiān)測、環(huán)境在線監(jiān)測以及圖像監(jiān)控等，但是對(duì)于這些系統(tǒng)都是獨(dú)立存在的，它們之間不能通過相應(yīng)的信息而連接起來。所以，這種現(xiàn)象不僅對(duì)空間資源進(jìn)行了浪費(fèi)，也對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行了浪費(fèi)，為值班人員也增添很多工作量，使其必須在各種計(jì)算機(jī)和服務(wù)器之間完成大量的工作，降低了整個(gè)變電站的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

目前，對(duì)于我國的智能變電站的建設(shè)，還正處在推廣階段，以一、二次設(shè)備當(dāng)作重要資產(chǎn)，并同時(shí)能夠既及時(shí)又全面的掌握設(shè)備的健康狀況和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性，從而降低維修和保護(hù)的費(fèi)用。

表1

二、智能變電站

智能變電站，是智能電網(wǎng)中的核心部分，根據(jù)技術(shù)導(dǎo)則，將其概括為：智能變電站通過對(duì)先進(jìn)、可靠、環(huán)保、低碳的智能設(shè)備的采用，將全站信息實(shí)行數(shù)字化，通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化以及信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化作為基本要求，從而實(shí)現(xiàn)信息采集、控制以及保護(hù)和檢測等功能的自動(dòng)完成，同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)的需要，還能對(duì)具有自動(dòng)控制、在線分析決策以及智能調(diào)節(jié)等功能的高級(jí)變電站進(jìn)行支持。綜上所述，在變電站中就更應(yīng)該設(shè)置一個(gè)既高效又可靠的監(jiān)測和控制設(shè)備的節(jié)點(diǎn)了。

在變電站的使用中，智能設(shè)備也加入了其中。所謂智能設(shè)備，就是高壓設(shè)備智能化，簡稱為智能設(shè)備，是設(shè)備與智能組件的統(tǒng)一結(jié)合，它具有測量數(shù)字化和狀態(tài)可視化、控制網(wǎng)絡(luò)化和功能一體化的特點(diǎn)，不僅能夠?qū)χ悄芄δ艿膶?shí)現(xiàn)，同時(shí)還能為整個(gè)系統(tǒng)的控制、管理以及檢測工作提供普遍的IT技術(shù)。

在自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，智能變電站更應(yīng)該對(duì)自動(dòng)裝置的在線監(jiān)視進(jìn)行加強(qiáng)，從而可以將設(shè)備的相關(guān)信息能夠通過通信系統(tǒng)而傳送到變電站的監(jiān)控系統(tǒng)中，并實(shí)行可視化的展示。

三、智能變電站在線檢測技術(shù)

對(duì)于智能變電站中設(shè)備，主要有三層設(shè)備的存在，分別為過程層設(shè)備，間隔層設(shè)備以及站控層設(shè)備。對(duì)于過程層設(shè)備，主要包括變壓器、隔離開關(guān)以及電壓或電流互感器等的一次設(shè)備；而間隔層設(shè)備就是二次設(shè)備，主要包括系統(tǒng)測控裝置、繼電保護(hù)裝置記憶檢測功能組等；對(duì)于站控層設(shè)備，主要包括有通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及對(duì)時(shí)系統(tǒng)等。

在站控層設(shè)備中，有一部分已經(jīng)不需要相關(guān)參數(shù)的測量了，而只需要數(shù)據(jù)的采集就可以了；而對(duì)于其他的設(shè)備，就要用到傳感器而進(jìn)行測量了。

1 過程層設(shè)備檢測

在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)社會(huì)中，無論是國內(nèi)還是國外，都對(duì)變壓器、高壓斷路器以及容性設(shè)備等的在線監(jiān)測做了深入的研究和探討，使得監(jiān)測量的范圍不斷的擴(kuò)大。而在過程層數(shù)字化中，其職能開關(guān)是重要的組成部分。這種開關(guān)設(shè)備通過配有相應(yīng)的電子設(shè)備、傳感器以及執(zhí)行器，而使得分合閘功能的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也在診斷和檢測方面增添了附加功能。而電氣設(shè)備的安全運(yùn)行是由其絕緣性而決定的。存在與設(shè)備內(nèi)部的金屬微粒、水分以及粉末等導(dǎo)電性雜質(zhì)都是引發(fā)故障的原因。當(dāng)設(shè)備中有導(dǎo)電性雜質(zhì)存在時(shí)，就會(huì)由于局部放電而產(chǎn)生發(fā)光發(fā)生的現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)發(fā)出一些不正常的聲音，甚至是振動(dòng)。下表列出了過程層設(shè)備的主要在線檢測項(xiàng)目（見表1）：

在現(xiàn)階段對(duì)智能變電站的研究中，對(duì)于上述在線檢測的項(xiàng)目，現(xiàn)在也建立了很多算法模型，例如BP算法、superSAB算法、Bold Driver算法以及RPROP算法。

在線檢測系統(tǒng)中的在線設(shè)備檢測主要包括在線監(jiān)測平臺(tái)、容性設(shè)備和斷路器的在線檢測系統(tǒng)等。通過對(duì)以上設(shè)備進(jìn)行在線系統(tǒng)監(jiān)測，主要是對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和絕緣性的監(jiān)測，并能實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)異常情況時(shí)可以及時(shí)報(bào)警。

2 電纜以及開關(guān)柜測溫

對(duì)于電力系統(tǒng)中的一次電氣設(shè)備，其相互之間都有母線、引線以及電纜的連接，由于電流的流動(dòng)會(huì)有熱量產(chǎn)生，所以對(duì)于所有的電氣故障，故障點(diǎn)的溫度都會(huì)發(fā)生變化。例如，當(dāng)開關(guān)柜的內(nèi)部觸頭出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致熱量過大而使設(shè)備被燒壞；而對(duì)于高壓電纜的接頭，當(dāng)接觸不良時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，對(duì)絕緣體的老化進(jìn)行加速，最后導(dǎo)致?lián)舸?，同時(shí)這也是高壓開關(guān)柜中出現(xiàn)故障的形式，電纜的連接處或是高壓開關(guān)柜的觸頭，當(dāng)出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象就證明要有大型的故障發(fā)生。所以，要對(duì)電纜的接頭和高壓開關(guān)柜的觸頭進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度的控制和檢測，是電纜和開關(guān)柜正常運(yùn)行的重要保障。

目前，我國所使用的電力測溫儀器主要是紅外點(diǎn)測儀與紅外成像儀，但都沒有實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜中斷路器和刀閘連接點(diǎn)的溫度測量，對(duì)于全面封閉的金屬柜更是無法想象，所以，對(duì)于高壓開關(guān)的觸點(diǎn)等電氣設(shè)備的測量，都是在無監(jiān)控的情況下進(jìn)行的。

四、web技術(shù)在在線監(jiān)測方面的應(yīng)用

在實(shí)際的變電站在線檢測系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控都是通過web技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，下面就簡單介紹3種主要的方法。

1 在主控計(jì)算機(jī)和被控計(jì)算機(jī)之間利用專業(yè)的遠(yuǎn)控軟件，最后通過電纜連接或者是撥號(hào)的方式而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣管理者就可以在主控計(jì)算機(jī)上觀看和操作被控端的任何數(shù)據(jù)信息了。利用這種方法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，運(yùn)行可靠。但同時(shí)也存在很多缺點(diǎn)，這些專業(yè)的遠(yuǎn)控軟件還需要定期的維護(hù)和管理，否則就會(huì)影響數(shù)據(jù)的正常監(jiān)控，最后導(dǎo)致整個(gè)變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

2 利用客戶機(jī)或是服務(wù)器的模式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該方法是通過服務(wù)器的輸入信息，然后利用客戶機(jī)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。它不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總和圖形分析，同時(shí)還可以進(jìn)行報(bào)表的輸出。但是同時(shí)該方法不能實(shí)現(xiàn)異地信息的監(jiān)控，其適應(yīng)性非常差。

3 基于web技術(shù)的B/S模式，該模式是瀏覽器/服務(wù)器的模式，對(duì)C/S模式的缺點(diǎn)進(jìn)行了彌補(bǔ)，它可以在企業(yè)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異地和遠(yuǎn)程監(jiān)控。同時(shí)它還對(duì)跨平臺(tái)問題進(jìn)行了解決，形成一對(duì)多和多對(duì)多的遠(yuǎn)程監(jiān)控模式。它的特點(diǎn)是易于管理，運(yùn)行的效率高，周期相對(duì)較短。不需要客服端軟件的研究與開發(fā)。

結(jié)語

本文通過對(duì)當(dāng)前變電站中的檢修和檢測技術(shù)進(jìn)行分析，然后分析智能變電站，最后分析在線檢測系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)，使得智能變電站在線監(jiān)測技術(shù)更能得到應(yīng)。，通過對(duì)國內(nèi)外最先進(jìn)的監(jiān)測和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)變電站中所有設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以達(dá)到對(duì)設(shè)備的健康狀況和運(yùn)行環(huán)境的分析和統(tǒng)計(jì)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行跟蹤和調(diào)查，及時(shí)發(fā)生故障及時(shí)檢修的效果，最后讓智能變電站更有效的成為智能電網(wǎng)中的核心部分。

[1]郭碧紅，等﹒我國電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用狀況分析[J]﹒電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（08）：65-68.

[2]成永紅，等﹒變電站電力設(shè)備絕緣綜合在線檢測系統(tǒng)的開發(fā)[J]﹒高電壓技術(shù)，2007，33（08）：61-65﹒