智能变电站在线监测数据接入技术研究与应用

（广州供电局有限公司 广东 广州 510000）

摘 要：随着我国电网智能化改造的推进，目前绝大部分区域已经完成智能变电站改造项目。介绍了智能变电站在线监测技术应用情况；设计了智能变电站一体化监控系统方案，对于变电站数据采集、数据接入以及一体化控制进行了分析，智能在线监测技术的应用能够全面、实时的反应设备的运行状况，可以有效的避免设备发生故障，并可为设备状态检修提供基础数据，实现站内设备自诊断功能。

关键词：智能变电站；在线监测；数据接入；一体化控制；3C绿色电网

1.概述

智能变电站用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测、信息接入等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

智能变电站在线监测集断路器或者GIS、变压器、CT、PT等高压设备信息，通过状态监测单元实现变压器油色谱、GIS/PASS等组合电器的局部放电、容性设备的介质损耗、高压开关设备的运行状态等主要设备的在线监测。通过对运行设备状况进行监测、诊断、评估，最终确定是否对该设备停电进行检修，最终实现状态检修。全面、实时的反应设备的运行状况，可以有效的避免设备发生故障，并可为设备状态检修提供基础数据，实现站内设备自诊断功能。

2.在线监测技术

（1）在线监测的智能集成

通过具备数据智能集成汇总功能的智能控制柜实现变压器顶层油温及油位、有载开关的测控、变压器在线监测相关数据（包括油中溶解气体分析、局部放电在线监测、铁芯接地电流监测等）的智能集成与接入，可实现断路器、避雷器等设备在线监测数据（包括断路器分合闹线圈电流、时间、速度、行程曲线、SF6气体压力、避雷器泄漏电流、动作次数等），以及该区域的辅助系统数据（照明控制、振动告警等）的智能集成。在设备状态监测功能方面实现与目前在建的输变电设备状态监测系统的融合[1]。

（2）运行环境的智能监测

整合视频系统、变电站监控系统，实现运行环境远程监测与综合自动化系统、辅助系统等的智能联动，通过摄像头快速定位报警设备或报警区域，避免人为的现场定位不准确问题，同时能够确认火警及其严重程度；通过图像分析处理功能，发现变电设备漏油、异物缺陷，采集断路器、隔离开关的分合闸位置，对变电运行巡视及程序化操作提供智能辅助判断；同时实现视频系统与安防系统、照明控制系统的智能联动，实现人员非法入侵的全天候监视；系统集成了户内外环境温湿度及气象监测功能，并与空调、排风、排水等系统智能联动，实现室内温湿度的自动控制、调节，并根据雨量及场区水位自动启动排水系统[1]。

3.智能变电站一体化监控系统设计

建立站内全景式数据信息平台，以模块化、开放化的设计思想，实现变电站运行监视全景化、安全分析前瞻化、调整控制动态化，从时间、空间、业务等多个层面和维度实现变电站全方位实时监视和在线故障诊断。全站信息通过苑拧⒈曜嫉慕涌冢进行统一建模，建立信息统一的存取平台，提供标准的DL/T860通讯功能，为各种高级应用提供高效、可靠、稳定的一体化信息平台。研究变电站中SCADA数据、电能量数据、故障录波数据、保护信息数据、无功控制数据、一次设备在线监测数据等各子系统信息的一体化集成接入方案，变电站中各子系统数据统一建模，提供统一访问接口，供生产管理信息系统应用；如图2所示的220kV封开智能化变电站信息一体化平台系统[2]。

驾驶舱功能驾驶舱应具备运行监视、运行管理、远方控制、远动等基本的功能，还应具备一体化电网运行智能系统平台、顺序控制、智能开票、智能告警与分析决策、故障分析与决策、经济运行与优化控制等高级应用功能。

顺序控制

顺序控制是由变电站自动化系统根据设备状态信息发出整批指令，并且判断每步操作是否到位，确认到位后自动执行下一指令，直至完成所有指令。

智能开票

智能开票系统根据变电站运行操作规则、当前变电站的运行方式，在对变电站进行整体防误的基础上，自动生成符合操作规范的票。

智能告警与分析决策

智能告警与分析决策的主要功能包括多维度识别、规范化描述、互动告警、智能推理与决策。

故障分析与决策通过对故障信息的分析，根据故障特征，综合利用故障推理、故障选相、故障定位等技术手段，反推出可能的故障类型、故障元件、故障点位置。

网经济运行与优化控制

电网经济运行与优化控制功能指的是能将变电站的电压、无功调节设备纳入区域无功电压调节系统，进行整体策略控制，实现区域无功电压自动优化调节。

4. 智能变电站在线监测的应用分析

4.1 变压器的在线监测

变压器在线监测系统包括两大部分，分别为本体监测子系统和辅助设备监测子系统。两个子系统各有监测的重点，本体监测子系统可以监测变压器温度、铁芯接地电流、负荷、局部放电、微水、油中溶解气和套管绝缘等信息；辅助设备监测子系统可监测冷却系统、有载分接开关和气体继电器的状态。如图2 所示。

在线监测系统通过加装传感器，采用微电子、故障诊断及计算机技术等多种先进技术，实现了对电力变压器负荷、油中溶解气体、温度、局部放电、铁芯接地电流、套管绝缘、微水、冷却系统和有载开关等多种信息全方位的采集，并将采集来的信息，接入到的故障诊断模型中，结合变压器的状态参数、型号、使用年限、外力影响等，对变压器的运行状况作出准确评价；预测变压器可能出现的问题、程度、类型、故障发展的趋势以及可能产生的严重后果，可以采取的积极有效的措施等等，达到保证设备安全、稳定、可靠运行的目的[3]。

4.2变压器在线监测智能控制柜

变压器智能在线监测系统智能柜一般包括以下单元：温度及负荷监测单元、局部放电监测单元、铁芯接地电流监测单元、油中微水监测单元、油中溶解气体监测单元、套管绝缘监测单元和辅助设备监测单元。智能柜就安装在封开变电站的主变间隔内，通过高速网络网接口与监测中心的服务器实时时刻保持通信，将变压器的所有状态信息传到服务器中。智能变压器在线监测系统传感器包括温湿度传感器、油温传感器、电流传感器、以及高频传感器等，监测装置或监测功能组按照变压器配置，安装于主变压器在线监测就地控制柜中，如图3所示。

4.3监测中心服务器

监测系统服务器主要完成各功能单元的数据采集存储，故障诊断、分类报警，各种数据分析，主要参数配置及网络服务器等功能。支持 IEC61850 规约，接入变电站综自系统。故障诊断专家系统将相关各类数据进行融合，通过对变压器的运行状况进行综合分析、评价，建立变压器运行管理标准库。如图4所示。

4.4变压器铁芯接地在线监测系统

铁心接地电流的监测选用的是复合电流互感器，采用穿心式结构，集中监测局放和铁心接地信号，采集的信号直接存入 IED，去掉杂乱信号信号，得到实际接地泄漏电流信息；然后利用后台对铁心真正的运行情况进行分析、判断、预测，及早发现问题并处理。

4.5变压器油色谱在线监测

变压器油色谱在线监测装置按预设的周期连续在线监测处变压器油中溶解的 H2、C0、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6 等特征气体的含量。所取油样数入油气分离装置进行脱气，采用真空油气分离的方式，将分离的气体接入检测系统，通过传感器，色谱柱，将气体含量转换为便于检测的电压信号。如图5所示。

4.6 断路器的在线监y

断路器的在线检测与诊断系统应能实现对设备的各项指标的实时在线监测，智能开关设备将保护、测控、录波、计量等功能进行了集成，本身具备数字化通信接口及就地调试、打印的接口，遵循 IEC61850 通信规约，以高速通信网络为基础，接入智能化变电站系统。

5.系统软件的监测方法设计

监测软件平台实现与“变压器铁心接地电流报警系统”、“MIS生产管理数据整合与集中应用业务平台”通信，获取与变压器相关数据，并整合接入数据库；系统提供“变压器大修数据”以及“变压器局部放电情况”的录入、查询功能，并形成报表可供打印；以南方电网与主变压器相关规程导则为基础，形成本系统诊断判据各定值，对数据库中对应数据项进行诊断，综合得出诊断结果，为主变运行状态进行评定；具有远程登陆功能，用户可评客户端软件及相关权限，在可连接到供电局局域网的计算机上登陆本系统，实现数据查询、修改、打印等功能，提高工作效率[4]。变压器在线诊断工作流程图如下图6所示。

6. 3C绿色电网建设

智能、绿色电网的任务是：运用先进的计算机技术、通信技术、控制技术，建设一个覆盖城乡的智能、高效、可靠的绿色电网（简称cccgp，即3C绿色电网）。通过技术标准的建立和示范工程的建设，将智能、绿色、节能等理念逐步融入到电网工程建设中，不断提高公司基建工程的建设管理水平。

结论

智能变电站作为未来发展的方向，是智能电网发展的基础，是常规变电站自动化技术的重大突破，对于变电站和电网的发展具有非同寻常的影响。介绍了智能变电站在线监测技术的应用，重点介绍了智能变电站变压器的在线监测接入技术和一体化检测应用方案。主要包括变压器状态、变压器局部放电、变压器油监测等内容；同时介绍了监测系统软件流程的设计及监测接入方法。

参考文献

[1] 李孟超，王允平，李献伟等.智能变电站及技术特点分析[J].电力系统保护与控制.2013，38（18）：59- 62.

[2] 王超.变电站在线监测系统的智能化改造研究[D].华北电力大学，2013.

[3] 张晓华，刘跃新，刘永欣，孙嘉，邱俊宏.智能变电站二次设备的状态监测技术研究[J].电气技术，2011（4）：41-44.

[4] 高明华，王冬，王学峰，张勇.智能变电站设备在线监测系统[J].山东电力技术，2011（1）：18-21.