變電設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

馬景波

摘 要：變電設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)是以信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，能夠有效預(yù)估設(shè)備的損耗。智能變電站的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用其運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)電力設(shè)備故障診斷模型，從而推動(dòng)變電站綜合自動(dòng)化向前發(fā)展。本文從智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)入手，說明了智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，闡述了智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在變電設(shè)備上的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；智能狀態(tài)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采取TCP/IP方式，能適應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展。現(xiàn)階段的智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互技術(shù)，可采用單向硬件物理隔離裝置接收電壓、電流等數(shù)據(jù)。監(jiān)控對(duì)象為變電站實(shí)現(xiàn)無人值守奠定了良好的基礎(chǔ)，因?yàn)橹悄軅鞲衅骷闪松窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和自我分析以及判斷。智能傳感器技術(shù)提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和信息采集的可行性，應(yīng)用在變電站設(shè)備在線監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)故障檢測(cè)和智能數(shù)據(jù)交換以及在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心技術(shù)。

1 智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在融入了動(dòng)態(tài)PMU信息的前提下，按照?qǐng)?bào)警信息組織模式對(duì)變電站的運(yùn)行事故進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)報(bào)警信息窗中出現(xiàn)滾屏刷屏現(xiàn)象時(shí)，監(jiān)控值班員很難抓住重點(diǎn)，使變電站運(yùn)行值班人員無法在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確判斷事故原因，不利于事故的及時(shí)處理。而智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)當(dāng)聽到異常聲音、聞到異常氣味、瓦斯報(bào)警、油溫升高等，就會(huì)有輕微的局放信號(hào)發(fā)生。綜合局部放電信息結(jié)合其他運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主變壓器吊芯的檢查，從而準(zhǔn)確判斷放電故障的部門。同時(shí)，有效避免了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)仍然維持正常工作狀態(tài)。變電站作為智能電網(wǎng)的核心組成部分，其建設(shè)獲得了越來越多的關(guān)注。根據(jù)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策等高級(jí)功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度和互動(dòng)等功能，電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以建立全壽命周期管理體系為核心，以設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，在其監(jiān)控系統(tǒng)中增加一個(gè)故障診斷專家系統(tǒng)來作為輔助決策手段，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)無人值守，推動(dòng)綜合自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)更加完善和更有效。

2 智能變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的分區(qū)設(shè)置獨(dú)立的交換機(jī)和層次裝置，配置按照智能變電站的分層原則進(jìn)行系統(tǒng)分層。系統(tǒng)分層具有一定的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及預(yù)警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)上傳數(shù)據(jù)和接收上級(jí)的控制、配置信息，過程層主要負(fù)責(zé)上傳數(shù)據(jù)并接收配置指令。

2.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)計(jì)

設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)設(shè)備的末屏泄漏電流，并獲得運(yùn)行狀態(tài)下的電容變化和介質(zhì)損耗情況等數(shù)據(jù)。容性設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控終端會(huì)將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器進(jìn)行分析，并接入總控服務(wù)器。氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)避雷器運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，基波測(cè)量方法對(duì)電網(wǎng)諧波干擾抗性較強(qiáng)，并且能真實(shí)地反映實(shí)際情況。

3 智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在變電設(shè)備上的應(yīng)用

3.1 斷路器在線監(jiān)測(cè)

斷路器智能組件采用了同步采樣智能部件，采集后的信號(hào)需要能夠?qū)嗦菲鳈C(jī)械特性狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。主要用于檢測(cè)斷路器動(dòng)作特性、分合閘時(shí)間和形成時(shí)間曲線以及儲(chǔ)能電機(jī)的工作狀態(tài)。斷路器的主要故障有機(jī)械故障，而其中大多數(shù)故障是潛在故障，對(duì)提高電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的性能具有十分重要的實(shí)際意義。智能監(jiān)測(cè)裝置和系統(tǒng)對(duì)斷路器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，但是由于缺乏數(shù)據(jù)積累，無法進(jìn)行故障分析與診斷能力。因此需要建立數(shù)據(jù)庫來強(qiáng)化故障分析與診斷功能，在線監(jiān)測(cè)裝置需要提高系統(tǒng)的性價(jià)比。利用高精度、高時(shí)間分辨率的數(shù)據(jù)，為高壓斷路器的故障診斷和預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。在線監(jiān)測(cè)儀通過傳感器采集數(shù)據(jù)。首先，上位機(jī)軟件按照一定規(guī)則輪詢各在線檢測(cè)儀，將采集的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)庫中，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，計(jì)算出所監(jiān)測(cè)高壓斷路器的機(jī)械參量，并依據(jù)故障的模式和等級(jí)，實(shí)現(xiàn)分布式高壓斷路器機(jī)械參量的采集和上傳。當(dāng)前關(guān)于智能變電站一次設(shè)備更加準(zhǔn)確地反映了變壓器的運(yùn)行情況，斷路器利用機(jī)械特性診斷模塊，計(jì)算出斷路器觸頭的相對(duì)電壽命。

3.2 避雷器在線監(jiān)測(cè)

避雷器智能組件利用基波法測(cè)量泄漏電流和阻性電流，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行頻率的跟蹤監(jiān)測(cè)，通過容性設(shè)備將采集信號(hào)發(fā)送給智能處理器，監(jiān)測(cè)單元收到同步采集命令之后，監(jiān)測(cè)單元利用全球定位系統(tǒng)授時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)同步采樣，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射模塊進(jìn)行橫向縱向比較，從而實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備和監(jiān)測(cè)后臺(tái)系統(tǒng)的物理隔絕，并獲得良好的屏蔽效果。避雷器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)避雷器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，對(duì)避雷器的泄漏電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到了無人值守或少人值班的目的。相關(guān)人員只需要在PC機(jī)前獲取變電站任意時(shí)段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，然后將避雷器的動(dòng)作計(jì)數(shù)值發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控后臺(tái)機(jī)，從而對(duì)避雷器的運(yùn)行狀況有實(shí)時(shí)地掌握。避雷器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)具有不需人工干預(yù)的優(yōu)勢(shì)，所有典型數(shù)據(jù)均自動(dòng)捕獲、測(cè)量、存儲(chǔ)、分類。相關(guān)人員只要通過便捷的鼠標(biāo)操作便可獲取變電站任意時(shí)段的數(shù)據(jù)信息，這款系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，智能化程度高，而且抗干擾能力強(qiáng)?？梢赃x擇任意時(shí)間對(duì)避雷器動(dòng)作次數(shù)、泄漏電流等進(jìn)行在線監(jiān)控。

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（作者單位：黑龍江省通河縣供電公司）