在線監(jiān)測信息在大電網(wǎng)安全監(jiān)控中的作用

摘 要

長期以來，我國電力系統(tǒng)對電力設備執(zhí)行定期檢修制度，即根據(jù)計劃的時間周期對設備檢測和維護，這樣就存在檢修過度和檢修不足的弊端。本文結合大電網(wǎng)安全的現(xiàn)狀，提出利用在線監(jiān)測信息評估電氣設備和電網(wǎng)的安全狀態(tài)，并分析了在線監(jiān)測的具體操作，以期為大電網(wǎng)安全監(jiān)控提供一些有意義的參考。

【關鍵詞】大電網(wǎng)安全 在線監(jiān)測 信息數(shù)據(jù)收集

1 大電網(wǎng)安全與在線監(jiān)測信息概述

1.1 大電網(wǎng)安全相關問題

近年來，隨著我國大電網(wǎng)建設的不斷發(fā)展，對大電網(wǎng)的穩(wěn)定與節(jié)能提出了越來越高的要求，特別是電網(wǎng)安全問題到得到了國家的高度重視。一般情況下，電氣設備或因未盡早發(fā)現(xiàn)元件故障隱患而出現(xiàn)故障，或因氣象環(huán)境影響造成電氣設備退出運行，從而進一步引發(fā)區(qū)域性的故障跳閘等電網(wǎng)安全事故，對大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成了巨大的威脅。在現(xiàn)階段，由于電網(wǎng)調(diào)度EMS系統(tǒng)中，只有正常和故障兩種反映電氣設備的安全狀態(tài)，只能根據(jù)可靠性的規(guī)范要求以及電網(wǎng)故障統(tǒng)計歷史結果，對故障進行篩選，難以顧及故障隱患和氣象環(huán)境等因素對大電網(wǎng)運行安全的影響。

1.2 電氣設備的在線監(jiān)測情況

電氣設備在線監(jiān)測技術，是指在電氣設備正常運行狀態(tài)下，通過對常規(guī)絕緣特征參數(shù)進行測量，從而發(fā)現(xiàn)電氣設備運行中的問題的技術。當前，我國許多學者都在努力研究電氣設備的在線監(jiān)測技術，在變壓器、換流閥等方面取得了突出的成果，并已經(jīng)投入現(xiàn)場實際運行。通過在線監(jiān)測等狀態(tài)監(jiān)測方式，根據(jù)實時監(jiān)測的電氣參數(shù)，將其與標準參數(shù)進行對比，以此來判斷電氣設備的狀態(tài)，從中發(fā)現(xiàn)電氣設備內(nèi)部的故障隱患，并對設備加以檢修維護。然而，這一技術的研究成果，基本是應用于電氣設備的檢修和維護，仍被局限于具體的設備應用階段，并沒有發(fā)揮其在大電網(wǎng)安全管理中的作用。

1.3 大電網(wǎng)中的在線監(jiān)測信息

通過在線監(jiān)測信息技術的運用，將電氣設備的安全狀態(tài)，從正常或故障兩種狀態(tài)，調(diào)整為大數(shù)據(jù)狀態(tài)，從而運用故障篩選和重點監(jiān)控的方法，實現(xiàn)大電網(wǎng)的安全分析、安全控制以及風險預警。與大電網(wǎng)安全具有直接或間接關系的在線監(jiān)測信息，主要包含以下幾類：第一類是導線舞動方面的幅值、絕緣子泄漏電流方面的幅值、桿塔和地線的傾斜與偏差以及環(huán)境氣象等與輸電線路相關的信息；第二類是絕緣油的各種屬性狀況、局部放電、鐵芯和繞組的情況以及套管、接頭開關等與變壓器相關的信息；第三類是機械特性的屬性、電氣特性的數(shù)據(jù)以及氣體微水含量等與斷路器相關的信息；第四類是晶閘管各項指標、換流閥電壓及冷卻水等與換流閥相關的信息。

2 利用在線監(jiān)測信息確定安全狀態(tài)的方式

2.1 在線監(jiān)測的現(xiàn)行問題

在理想狀態(tài)下，充分運用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，對電氣設備出現(xiàn)問題的可能性實行實時評估，從而更加有效地確定電氣設備的安全狀態(tài)。但是，從目前情況來年，因受技術和設備的限制，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)并不能完全保證其的準確性與可靠性，如果只是單方面地指望在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，將其作用電氣設備故障概率評估的唯一依據(jù)，并不符合當前大電網(wǎng)電氣設備安全保障的實際。

2.2 在線監(jiān)測的相應輔助

為了彌補在線監(jiān)測的現(xiàn)行缺陷，應將專家經(jīng)驗納入其中，構建一套模糊層次的評估方法，從而更好地確定電氣設備的安全狀態(tài)。通過通信網(wǎng)絡，將輸電線路等電氣設備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸并匯集到數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)每個監(jiān)測項目的正常值域范圍，結合其相應的故障特征，將在線監(jiān)測數(shù)據(jù)用一個區(qū)間而非具體數(shù)值進行表示，然后集中傳輸?shù)皆诰€評估模塊。之后，由具有較高水平和能力的行業(yè)內(nèi)專家進行評審，結合他們的意見和結論，再進行進一步的估值，從而更加準確有效地確定電氣設備的安全狀態(tài)。

2.3 在線監(jiān)測信息對大電網(wǎng)安全監(jiān)控的影響

（1）通過在線監(jiān)測，將重點監(jiān)控對象通過高亮顯示、趨勢判斷、警示信息等方式，對其進行突出管理并確定安全預控方案，更可以區(qū)分短期預警和長期監(jiān)控的對象，使大電網(wǎng)安全監(jiān)控更加具有針對性。

（2）將故障篩選的依據(jù)由統(tǒng)計故障概率改為實時故障概率，從而實現(xiàn)實時調(diào)整大電網(wǎng)安全分析的掃描周期，對安全分析的計算量與安全掃描之間的相互不利影響降到最低。

（3）采用更加實用的概率模型，使風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源波動特性能夠得到清晰明確的表征，從而使大電網(wǎng)安全監(jiān)控具有普遍性和通用性。

3 在線監(jiān)測信息進行大電網(wǎng)安全監(jiān)控的具體操作

3.1 在大電網(wǎng)安全監(jiān)控中在線監(jiān)測信息的操作模式

利用在線監(jiān)測信息實現(xiàn)大電網(wǎng)安全監(jiān)控，主要采取以下兩種模式：第一種操作模式，是直接建立一個統(tǒng)一的調(diào)度主站，負責所有在線監(jiān)測信息的匯總，并對電氣設備安全狀態(tài)進行具體評估，以及實現(xiàn)大電網(wǎng)安全的實時監(jiān)控；第二種操作模式，是將電氣設備安全評估與大電網(wǎng)安全監(jiān)控進行分別處理，即在調(diào)度主站之前先設置一道關卡，即所有的在線監(jiān)測信息都先在變電站集中，在此處完成電氣設備安全狀態(tài)的評估等工作，評估結果生成后再傳送到調(diào)度主站，由此再完成大電網(wǎng)安全監(jiān)控。第一種模式在于效率高、中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少，而第二種模式的優(yōu)點是區(qū)分處理，能夠提高大電網(wǎng)安全監(jiān)控的針對性和監(jiān)控質(zhì)量。由于在線監(jiān)測信息中的氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，通常是單獨處理和建設，因此采取第一種操作模式更加適宜，當然條件合適的情況下也可以對上述兩種模式進行折中處理。

3.2 在線監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)收集方式

在大電網(wǎng)的輸電主干網(wǎng)上，包括輸電線路、變壓器、斷路器、換流閥等主要電氣設備，都需要進行全方位的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)收集，因此上述設備都應該安裝在線監(jiān)測裝置。對于架空輸電線路的在線監(jiān)測裝置，可以根據(jù)實際情況，沿線在線路的首末兩端、條件比較嚴苛或歷史統(tǒng)計故障較多的輸電桿塔處等進行選點安裝，并將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到其中一邊的變電站或調(diào)度主站進行在線評估。輸電線路通常采用GSM/CDMA公網(wǎng)等通信方式，將在線監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集終端；除輸電線路以外，其他電氣設備通過采用RS485、TCP/IP網(wǎng)絡等近距離通信方式傳輸。

3.3 在線監(jiān)測信息的氣象數(shù)據(jù)收集范圍

氣象環(huán)境數(shù)據(jù)是大電網(wǎng)安全監(jiān)控在線監(jiān)測信息中的重要組織部分，對大電網(wǎng)安全特別是多回架空輸電線路具有一定的影響，主要包括宏觀氣象和微氣象環(huán)境兩類數(shù)據(jù)。其中，宏觀氣象指的是某一地區(qū)降雨、風力等整體氣象條件，一般可通過聯(lián)網(wǎng)氣象局數(shù)據(jù)方式獲得。雷電、雨量、風速、覆冰等微氣象環(huán)境數(shù)據(jù)，則可以采用就地傳感器獲取。

4 結論

隨著電網(wǎng)全國聯(lián)網(wǎng)的不斷加強，大電網(wǎng)在線實時監(jiān)控與安全狀態(tài)動態(tài)分析的作用日益突出，該技術的研究與應用已不能滿足于電力系統(tǒng)運行的實際工作需要。我們必須緊緊圍繞信息化和大數(shù)據(jù)的時代變化，研究利用在線監(jiān)測信息實現(xiàn)大電網(wǎng)安全監(jiān)控的方法，并將其運用到實踐中，為大電網(wǎng)的安全監(jiān)控作出更大的貢獻。

參考文獻

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[2]廖瑞金等.變壓器狀態(tài)評估指標權重計算的未確知有理數(shù)法[J].高電壓技術，2010（09）.

作者簡介

喬進軍（1971-），男，河南省濟源市人。大學專科學歷?，F(xiàn)國網(wǎng)濟源供電公司工程師，從事電網(wǎng)監(jiān)控專業(yè)。

作者單位

國網(wǎng)濟源供電公司 河南省濟源市 454650