工厂变电站设备监测系统

【摘 要】工厂变电站设备监测系统主要由监测主站和监测单元构成，通过传感器对各设备的状态进行数据采集和评估后实时上传至数据处理服务器监控界面。通过实时监控，可以在设备故障发生前进行干预处理，保障设备正常运行。

【关键字】工厂；变电站设备；监测系统

引言

厂用变电站作为动力能源系统中的重要环节，发挥着不可替代的作用。厂内变配电系统的有效性、容错性和可测性成为构建坚强供电系统的考量标准，其中可测性强调对各种电能变送节点运行状态的实时监测。本文充分结合当今电力技术和网络技术，提出一种工厂变电站设备监测系统。

1、系统构成

系统主要由监测主站和监测单元构成。监测主站包括数据处理服务器及相关支持软件，与监测单元联网，并提供监测画面。在监测画面中各监测单元的实时数据和历史数据均可调阅使用，人机交互性能良好。监测单元通过传感器收集监测数据，并通过网络上传至监测主站，在网络失效或其他非正常条件下能自行存储运行状态参数。

2、系统功能

2.1监测主站

主要实现数据采集和处理功能，其监测范围包括变压器状态数据、避雷器状态数据和开关柜状态数据。通过良好的人机界面可对数据进行操作。数据处理服务器对数据采取循环更新的方式进行存储，以便日后工作人员回查，对于报警数据进行完全保存留待后期查看处理。

2.2监测单元

2.2.1变压器绝缘监测单元

（1）油色谱监测单元：系统可以检测主变的油中H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、H2O和总烃等气体含量。系统能实时、连续在线监测和显示油中各组分特征气体含量及变化，通过气相色谱法对油中分离出来的气体进行组分分离，分别检测各组分的含量。上位工控机根据所监测气体组分含量是否达到设定值评估变压器的绝缘状况，制作评估报告实时上传至监测主站。

（2）铁芯接地电流监测单元：主要监测铁芯接地电流数据，上位工控机通过电流值判定设备绝缘状态是否良好，制作评估报告实时上报至监测主站。

2.2.2避雷器绝缘监测单元

传感器监测氧化锌避雷器全电流及阻性电流，由于距离和信号条件限制，先通过模块转换将电信号以光信号形式发出，在接收端经过光电转换系统再转换成电信号，上位工控机采集和处理这些数据后，制作评估报告实时上报至监测主站。

2.2.3开关柜温度监测单元

使用多个光纤光栅温度传感器监测开关柜内温度数据，由上位工控机对这些数据进行收集和处理后，制作评估报告实时上报至监测主站。

3、系统技术原理

3.1监测主站

监测主站主要由数据处理服务器、网络和软件系统组成，提供人机界面，显示状态监测数据（包括实时数据、历史数据等）和设备的综合评估分析、辅助判定等功能。

（1）数据处理服务器的容量和性能指标满足状态监测与信息一体化平台交互的要求。

（2）网络采用以太网，满足今后与其它监测网络连接及容量扩充等要求。

（3）软件系统包括系统软件、数据采集软件、辅助判定软件等。系统软件满足计算机网络各节点之间信息传输、数据共享和分布式处理等要求，通信速率满足系统实时性要求。数据采集软件功能上支持WEB图形浏览方式，显示所有监测设备的工作状态，可通过多维图谱重新播放历史数据，方便对历史数据的查询。辅助分析判定软件对接收到的数据进行分析和故障诊断，采用组态结构同对传感器位置和故障报警点进行标识。

3.2监测单元

3.2.1变压器绝缘监测单元

3.2.1.1油色谱监测单元

1）气体及数据采集：取油过程中采取油泵强制循环，保证检测及时，无死区油样，取样后的变压器油回到变压器本体内。使用油气分离装置对取样油进行脱气和分离，满足不消耗油、不污染油、循环取油以及免维护等前提条件，确保监测系统的取样不影响主设备的安全运行。

2）气体及数据采集部件包括：油气分离系统；气体检测系统；载气；电气控制系统。该装置为一体化设计，色谱柱采用定期自活化技术。

3）后台监控系统：监控单元为上位工控机，分别建立历史数据库和实时数据库，对数据进行处理后制作评估报告实时上报至监测主站。

3.2.1.2铁芯接地电流监测单元

（1）监测传感器：将一工频电流传感器钳接于变压器铁芯接地出线上，传感器输出信号通过屏蔽同轴电缆传送至铁芯接地调理单元处，通过实时监测传感器的输出电压信号即可实时获知铁芯接地线上的电流大小，即可反映变压器接地是否正常。

（2）信号隔离放大调理单元：对传感器耦合到的微弱信号进行隔离放大。

（3）后台监控系统：监控单元为上位工控机，将数据采集处理后每10min制作一次评估报告上报至监测主站。

3.2.2避雷器绝缘监测单元

通过监测氧化锌避雷器的泄漏电流，可以判定避雷器的绝缘状态是否良好。泄露电流可以被分为两部分：容性部分和阻性部分，正常情况下阻性电流在全电流的分量比较小，所以阻性电流的增加，对全电流的增加很小，全电流的监测对阻性电流的变化不是很灵敏。为了监测阀片的非线性电阻特性最好的办法是直接监测阻性电流。

监测设备由现场监测器、光电转换设备和在线监测仪构成。现场监测器具有光电发送模块，将电信号转换成光信号输出。光电转换设备主要有光电转换盒、光纤等设备组成，主要用于将氧化锌避雷器下计数器的运行数据发送到上位工控机。上位工控机对数据进行处理后制作评估报告实时上报至监测主站。

3.2.3开关柜温度监测单元

通过监测开关柜内温度可了解开关设备的运行状态情况，杜绝开关过热及火灾隐患。在柜内安装多个光纤光栅温度传感器，粘贴在动静触头结合处、母排压接处、引入或引出电缆与铜排压接处等重点易过热位置，使每面柜子可实现多个易过热点的监测。实时测量温度通过单模光纤将光信号传输至上位工控机，上位工控机对信号进行处理后制作评估报告实时上报至监测主站。

4、结论

本系统是一种工厂用的电力设备监测系统。涵盖了一般工厂变电站的主要设备，包括变压器，开关柜和避雷器。通过监测这些设备运行状况，能够避免一些预防性维护对生产的影响，同时也避免了预防性维护未排查出的突发性故障，为工厂电力设备的安全运行，生产的正常进行提供了可靠的保障。

1任玉泉 （1980.1-）男 陕西省富平县 助理工程师 学历：大学本科 研究方向：机电一体化，PLC电气控制技术。