配電站運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

楊達(dá)偉+錢利宏

摘要：配電站的安全管理一直以來(lái)都是一個(gè)重要的問(wèn)題，開(kāi)關(guān)跳閘、溫度過(guò)高、漏水等問(wèn)題的出現(xiàn)很容易使配電站的電力設(shè)備出現(xiàn)故障而影響正常用電，而這些問(wèn)題往往沒(méi)有引起人們的重視。由于安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還未完善，所以只能通過(guò)人工定期巡檢的方式逐個(gè)檢查設(shè)備，效率比較低，所以加強(qiáng)對(duì)配電站的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：配電站；安全監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)組成；技術(shù)參數(shù)；監(jiān)測(cè)方法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM72 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0021-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.010

配電站的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，專門用來(lái)監(jiān)測(cè)10kV線路、高壓電力設(shè)備、變壓器、配電站內(nèi)部溫度、濕度等，便于讓電力部門了解配電站的具體情況，并利用安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)安全。本文通過(guò)對(duì)配電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)分析，提出了一些配電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)配電站的安全監(jiān)測(cè)工作有一定的幫助。

1 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

1.1 10kV高壓監(jiān)測(cè)部分

高壓監(jiān)測(cè)部分主要是監(jiān)測(cè)斷路器、搭接頭等易引起故障的位置，包括濕度監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、煙霧監(jiān)測(cè)等方面，主要設(shè)備有溫度傳感器、濕度傳感器、通訊設(shè)備、信號(hào)接收設(shè)備等，通過(guò)傳感器獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)通訊設(shè)備傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)，中心處理系統(tǒng)經(jīng)處理后將指令發(fā)送到信號(hào)接收設(shè)備。

1.2 0.4kV低壓監(jiān)測(cè)部分

低壓部分可以直接為供電，所以對(duì)于低壓部分的監(jiān)測(cè)是十分重要的。一般情況下，低壓部分相比高壓部分的溫度會(huì)更高，所以對(duì)于低壓部分的溫度監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。低壓部分主要監(jiān)測(cè)斷路器、刀閘、電容器溫度、外界溫度、濕度等。

1.3 變壓器監(jiān)測(cè)部分

變壓器是配電站的重要組成部分之一，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以對(duì)于變壓器的安全監(jiān)測(cè)要格外關(guān)注。變壓器部分的監(jiān)測(cè)除了監(jiān)測(cè)內(nèi)部線路的電壓電流以外，還需要關(guān)注油溫的變化。油溫可以在一定程度上反映出內(nèi)部線圈的溫度，再結(jié)合外界溫度和變壓器的散熱裝置，可以大概地算出變壓器的溫度。

2 安全監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

2.1 電氣連接點(diǎn)的監(jiān)測(cè)

2.1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取。電氣連接點(diǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取斷路器、隔離刀閘、電容器等位置。

2.1.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝方式。將傳感器的綁帶和金屬線接觸，如圖1所示：

2.2 變壓器的監(jiān)測(cè)

2.2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取。低壓側(cè)將軍帽的套管接線端以及散熱板的油溫，如圖2所示：

2.2.2 安裝方式。

2.3 外界環(huán)境監(jiān)測(cè)

2.3.1 溫度、濕度與煙霧監(jiān)測(cè)。配電站需要安裝溫度傳感器、濕度傳感器以及煙霧濃度報(bào)警系統(tǒng)，以全面掌握配電站的環(huán)境情況。

2.3.2 安裝方式。溫度傳感器與濕度傳感器的安裝可以利用支架支撐將其安裝在墻壁上，然后將支架固定好；煙霧濃度報(bào)警系統(tǒng)一般是安裝在天花板上；滲水檢測(cè)器一般是安裝在容易發(fā)生滲水或積水的位置，如圖4所示：

2.3.3 移動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警法。移動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警指的是通過(guò)將之前的圖像與當(dāng)前圖像進(jìn)行對(duì)比，如果差異過(guò)大則視為入侵行為。這種方法只有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于防御狀態(tài)，而且開(kāi)啟了這項(xiàng)特殊功能時(shí)才可以使用。

2.3.4 監(jiān)測(cè)方法?？梢詫⒓t外掃描與移動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的有效監(jiān)測(cè)。

將紅外掃描探測(cè)器安裝在視野比較開(kāi)闊的位置，攝像頭朝向監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，一旦有帶熱輻射的人體進(jìn)入監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)，10秒之后自動(dòng)開(kāi)啟移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣可以有效減少系統(tǒng)誤判斷，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度。

2.4 配電箱的設(shè)置

傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊裝置傳輸?shù)脚潆娖鞯慕邮漳K，然后配電器根據(jù)需求分配電能。配電箱通常是設(shè)置在配電室的墻壁上，由室內(nèi)220V的正常電源供電。安裝效果如圖5所示：

2.5 巡檢專用手機(jī)軟件

該軟件有三個(gè)主要組成部分：工作任務(wù)部分、數(shù)據(jù)采集部分以及用戶資料部分，所有任務(wù)清單都是根據(jù)客戶指定的要求發(fā)送到任務(wù)發(fā)布平臺(tái)，然后由配電站工作人員分配任務(wù)，將巡檢過(guò)后的結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送到后臺(tái)處理中心。

2.5.1 用戶資料部分。用戶資料部分是用戶通過(guò)正確輸入賬號(hào)密碼即可登陸軟件。該部分會(huì)立即顯示用戶資料，包括姓名、崗位職責(zé)、所屬部門等。

2.5.2 工作任務(wù)部分。工作任務(wù)部分是指用戶所接到的工作任務(wù)，并將工作任務(wù)的完成程度進(jìn)行分類，分成“已完成任務(wù)”“未完成任務(wù)”以及包含兩者的“全部”三大塊。根據(jù)工作任務(wù)部分的情況可合理安排用戶的工作進(jìn)度和任務(wù)完成順序，有效提高用戶的工作效率。

2.5.3 數(shù)據(jù)采集部分。利用熱成像技術(shù)對(duì)巡檢現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存，并通過(guò)設(shè)置調(diào)整數(shù)據(jù)信息的顯示方式。

2.6 熱成像技術(shù)

將熱成像技術(shù)應(yīng)用于配電站巡檢當(dāng)中，出現(xiàn)了小型化的紅外熱成像模塊。這種模塊占用空間比較少，而且能量消耗也比較低，便于移動(dòng)。只需要將該模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線與手機(jī)連接在一起，就可以形成一個(gè)熱成像裝置，再結(jié)合手機(jī)專用的巡檢軟件，可以有效提高巡檢效率，降低巡檢人員的工作量。

當(dāng)前市場(chǎng)上也出現(xiàn)過(guò)專業(yè)的手持熱成像儀，但是手持熱成像儀占用的空間比較大，所以移動(dòng)起來(lái)也不太方便，使得巡檢人員巡檢效率降低。而新型熱成像模塊可以與手機(jī)連接在一起，只需要攜帶手機(jī)和模塊以及數(shù)據(jù)線就可以完成熱成像巡檢工作，方便快捷，如圖6所示：

3 后臺(tái)處理系統(tǒng)

3.1 后臺(tái)處理系統(tǒng)的組成

后臺(tái)處理系統(tǒng)位于中心控制室內(nèi)，里面包含了整個(gè)配電站運(yùn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就可以對(duì)配電站每個(gè)部分的運(yùn)行情況進(jìn)行分析、處理。

溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以顯示每個(gè)監(jiān)測(cè)部位的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并可制作成溫度曲線、報(bào)表等，具有很好的開(kāi)放性；數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量十分龐大，可以再次對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。從溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的界面上可以觀察到每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在的詳細(xì)位置，并清楚地反映了各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度變化狀態(tài)。

溫度監(jiān)測(cè)報(bào)表可以將采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，自動(dòng)生成報(bào)表，便于溫度數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存以及歷史記錄的

查詢。

溫度曲線圖則可以將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)直觀地表示出來(lái)，使得監(jiān)測(cè)人員對(duì)配電站各部位的溫度變化情況有整體的把握，便于工作人員進(jìn)行溫度調(diào)整工作。

3.2 間接測(cè)溫故障診斷技術(shù)

間接測(cè)溫點(diǎn)所測(cè)得的溫度會(huì)受到許多因素的影響，比如電路的回路發(fā)熱功率、測(cè)溫觸頭處電阻的熱量、外界的溫度、電柜的散熱等。將間接測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化與這些影響因素的變化規(guī)律進(jìn)行比較研究，利用這種變化規(guī)律可以對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行診斷。因?yàn)樵谠O(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，各項(xiàng)參數(shù)變化都是很穩(wěn)定、很規(guī)律的，所以溫度變化也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，如果溫度變化規(guī)律出現(xiàn)了異常，那么就說(shuō)明設(shè)備某一部分出現(xiàn)了故障。這個(gè)變化規(guī)律可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模型的方式得到。將設(shè)備溫度場(chǎng)分布情況模擬出來(lái)，最后得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度升高參數(shù)。

故障診斷軟件還包括其他部分：通訊部分、數(shù)據(jù)分析部分、報(bào)警部分、故障診斷部分、短信通知部分、系統(tǒng)管理部分、日志記錄部分、用戶授權(quán)部分、安全管理部分、服務(wù)中心部分等。

3.3 后臺(tái)處理系統(tǒng)功能

（1）對(duì)配電站內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)備、露天電力設(shè)備以及設(shè)備環(huán)境等進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；（2）對(duì)于各電氣設(shè)備的接地設(shè)施的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；（3）利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中各計(jì)算機(jī)之間的正常通信；（4）自動(dòng)在工作任務(wù)發(fā)布平臺(tái)上定時(shí)發(fā)送工作任務(wù)，由巡檢人員接受并完成以后，及時(shí)檢查巡檢結(jié)果；（5）利用通信系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)的總數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以便于后期的數(shù)據(jù)分析和處理；（6）可將各個(gè)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)調(diào)出，制作成溫度曲線，通過(guò)比較各時(shí)間段溫度曲線的變化，分析該時(shí)間段內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況；（7）當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度超過(guò)預(yù)定上限、溫度上升的速度超過(guò)預(yù)定最快上升速度時(shí)，立即開(kāi)啟自動(dòng)報(bào)警功能，并以短信的方式通知負(fù)責(zé)該監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在區(qū)域的負(fù)責(zé)人，及時(shí)進(jìn)行處理；（8）所采集到的溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，可隨時(shí)查詢歷史記錄；（9）通過(guò)比較溫度上升參數(shù)進(jìn)行設(shè)備的故障診斷；（10）數(shù)據(jù)報(bào)表的生成打?。唬?1）用戶權(quán)限管理分級(jí)，一共可分為三級(jí)。

4 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)設(shè)置

4.1 后臺(tái)處理系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量的選擇：一般是選擇512個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如果需要更多，可以設(shè)置1024個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；（2）系統(tǒng)可靠度參數(shù)：遙測(cè)不合格率要控制在0.01%以下；（3）系統(tǒng)實(shí)時(shí)性參數(shù)：遙測(cè)超越限度和遙信傳送之間的時(shí)間不能超過(guò)5秒，所測(cè)數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間也不能超過(guò)5秒；（4）系統(tǒng)畫(huà)面的刷新時(shí)間也要控制在5秒以內(nèi)；（5）儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息至少要能保存一年以上。

4.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備技術(shù)參數(shù)

4.2.1 溫度傳感器技術(shù)參數(shù)。（1）準(zhǔn)確度：測(cè)量誤差控制在1℃以內(nèi)；（2）最小分度值：0.1℃；（3）每次傳輸數(shù)據(jù)的間隔一般設(shè)置為4分鐘；（4）測(cè)溫范圍：0℃～125℃。

4.2.2 電流傳感器技術(shù)參數(shù)。（1）額定工作電壓：小于35kV；（2）額定電流：10～1500A不等；（3）溫度范圍：40℃～110℃；（4）測(cè)溫準(zhǔn)確度：2℃以內(nèi)。

4.2.3 熱成像技術(shù)參數(shù)。（1）保證測(cè)溫效果的最佳距離：5m以內(nèi)；（2）熱靈敏度控制：50mK以內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

配電站正常運(yùn)行直接關(guān)系到住戶的正常用電，所以其安全控制必不可少。通過(guò)對(duì)配電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，采取合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝辦法，正確選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)配電站實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)將專業(yè)巡檢軟件應(yīng)用到巡檢當(dāng)中，使人工巡檢與設(shè)備監(jiān)測(cè)相結(jié)合，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。利用后臺(tái)處理系統(tǒng)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)收集整理入數(shù)據(jù)庫(kù)，并制作成報(bào)表和曲線圖，便于監(jiān)測(cè)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的分析，及時(shí)處理故障，使安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用。

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作者簡(jiǎn)介：楊達(dá)偉（1985-），男，廣東珠海人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局工程師，研究方向：電氣工程與自動(dòng)化；錢利宏（1986-），男，江西上饒人，供職于廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）