在线监测技术在智能变电站中的应用

【摘 要】随着社会经济的快速发展和智能变电站工程项目建设水平的不断提高，无人值班制度得以应用和推广。在现代智能变电站技术不断发展的时代背景下，相关的设备智能化程度也越来越高，在线监测技术在智能变电站中的应用已经趋于成熟。本文将以某智能变电站为例，就在线监测技术在智能变电站中的应用实践，谈一下自己的观点和认识，仅供参考。

【关键词】智能变电站 在线监测 技术 应用 研究

在线监测技g应用于智能变电站以后，可在确保变电站及相关设备正常运行的状态下，实时获取该设备运行状态信息，准确把握周边环境状况。在此基础上，再利用专家诊断算法，对系统设备的实际运行状态进行分析和综合判断，给出较为准确的预警信息、发现设备故障问题，这对确保智能变电站的运行安全可靠性，具有非常重大的现实意义。

1 工况概述

某智能变电站（以下简称为A站），按照220kV、110kV以及35kV等电压等级进行规划设计，本期主变压器共有两台，其中220kV电压等级利用的是户外GIS技术设备，并且采用双母线接线方式，共有4回出线；对于110kV电压等级而言，采用的是户外GIS技术设备，而且是单母分段接线方式，共有8回出线。该智能变电站的220kV、110kV电压等级都按进出线间隔配置敞开式的金属氧化巧避雷器。

2 在线监测系统

2.1 系统构成

A站配有在线监测系统，并且采用分布分层开放式结构，主要构成是一次设备传感器以及在线系统后台，其中系统后立配置，并由智能变电站监控系统应用服务器集成。对于全站而言，在线监测设备采用的是统一后台，并且通过在线统一监测分析软件、传输规范以及接口类型，进行全站各传输设备综合分析、决策等。

2.2 一次设备监测内容

对于220kV变电站而言，其一次设备的监测内容（范围）主要有主变压器、GIS设备以及避雷器等。对于220kV电压等级的主变压器而言，预留供检测应用的特高频传感器、测试接口。对于220kV高压GIS而言，也应对预留供检测的特高频传感器和测试接口）。同时，还有避雷器以及泄漏电流和放电的次数等。传感器、后台配置以及在线监测过程中，每一台主变压器都要配置一台溶解气体传感器，以及两只油温传感器和两只绕组温度传感器，预留出应对局部放电的监测接口。220kV组合电器局部放电传感器以及断路器，均为单位配置，其中任何一相断路器均需配置一只传感器。实践中，还要对电压的等级以及设备的类型配置进行综合考虑，每一台主变压器都要配置一台在线监测设备（IED）。其中，避雷器根据电压等级配置IED。对于在线监测系统后台而言，其既可以独立的配置，又可以由数据处理服务器进行集成，提供站内人机界面，并且展现在线监测数据以及发展趋势等，在此基础上还可以对设备进行综合评估、故障诊断以及辅助决策。

2.3 系统配置

根据智能变电站的实际情况和需求，优化配置主变、避雷器在线监测设备，GIS设备配置局部放电传感器，预留一定的测试接口。对于主变距器监测而言，在线监测过程中，主要是对油色谱、局部放电、铁芯接地电流以及绕组温湿度和负荷信息进行在线监测。根据智能变电站工程建设需要，进行上述在线监测；在监测局部放电时，不配置在线监测设施，只需预留合适的测试接口即可。

2.3.1 在线监测主变油色谱

智能变电站油中溶解气体分析，作为变压器在线监测的重要内容，可准确发现变压器潜在故障隐患。通过对油中溶解的气体进行在线监测，即可用于油中气体（比如氢气、甲烷、乙烯、乙炔以及一氧化碳和二氧化碳等气体）、微水含量的检测，主要步骤如下：第一，利用负压动态顶空脱气技术分离油气，从油中将检测到的混合气体分离出来。第二，样气分离以后，再利用色谱柱分离混合气体，并且基于高灵敏性纳米晶半导体传感器的应用，实现气体检测之目的。第三，基于在线监测技术的应用，实现数据信息采集以及A/D的转换，然后将数据信息上传到系统后台。第四，在线监测后台对收集到的数据信息进行分析，并且对变压器的运行状态综合评估。所测组分浓度增长率，超过预设值以后，利用DGA分析法界定变压器运行故障问题，并以此为基础对故障类型、等级进行判断；通过以上操作，及时发现变压器绝缘、过热等故障问题，从而对其进行在线监测。

2.3.2 油温、绕组温度的在线监测

智能变电站变压器主变绕组的温度、以及油温监测过程中，采用的是主变自带的电阻温度传感设备，配置两个，经主变端子箱中变送器转变成4至20mA的直流信号，接入主变智能终端。

2.3.3 对局部放电进行在线监测

对智能变电站进行局部放电在线监测过程中，利用的是UHF技术，基于特高频传感器对变压器内部因局部放电而形成的电磁波信号进行检测。本文所研究的智能变电站不配置监测传感设备，只预留适当的测试接口即可。

2.4 避雷器

对避雷器进行在线监测时，主要包括在线监测IED、传感器。在此过程中，传感器将收集的泄露电流、动作次数以及阻性电流等数据信息，基于RS485给避雷器进行在线监测，并将间隔传感器传送的数据信息进集中处理，从而实现异常告警以及故障诊断等目的。通过RS485功能的有效发挥，串接在避雷器接地回路上，而且传感器能够监测电压运行状态下的泄露电流值，并以此来判断其内部受潮与否，元件有无异常等。对于动作次数计数器而言，其应用的价值主要体现在记录过电压状态下的动作次数。

2.5 综合评估和分析

在线监测系统将相关设备的运行情况、周边环境等方面的信息，上传到系统后台，应用软件根据预设参数对相关设备的运行状况以及性能等进行综合分析，并在此基础上进行评估、预测故障，对性能不佳的相关设备提前预警。其功能主要表现在以下几个方面：

第一，故障诊断。智能变电站故障诊断过程中，通过在线监测分析高压电气设备的运行状况。在此过程中，还可采用专家系统、ANN、SVM以及模糊理论等故障诊断方法，对设备运行情况进行综合分析，用多种预测推理算方法对被测设备状况预警，对其中的故障问题以及可能的隐患进行诊断。

第二，辅助决策。在系统建模基础上，以相关设备的状态评价为基础，充分考虑该设备在整个智能变电站乃至电网系统中的重要性，优化检修次序、计划，从而为决策的做出提供支持。

第三，设备状态可视化。在线监测后台对设备运行状态进行可视化监管，并且将收集到的设备状态信息、参数以及监测数据等综合分析，然后可视化展示出来，直观观察站内设备运行状态。

2.6 现场应用

上述智能变电站系统已经投运，而且其中的在线监测技术表现出非常理想的应用效果。通过对变压器、避雷器以及GIS等设备进行实时在线监测，能够取得被测设备的状态参量。以实现对被测设备状态的预警和分析，提醒工作人员采取有效的措施进行故障防范。220kV的智能变电站应用在线监测技术以后，已经成功的投用，从运行效果来看，比较良好。通过对变压器、避雷器以及GIS等电气设备进行在线监测，结合故障问题诊断技术防范，实现了对被测电气设备的运行情况分析、状态监测和预警，使电气设备检修措施从原来的定期检修，转变成现在的状态检修，预期目的得以实现。

3 结语

总而言之，随着社会经济的快速发展和智能变电站工程项目建设水平的不断提高，无人值班制度得以应用和推广，与此同时也对电气设备在线监测提出了更高的要求。在线监测技术在智能变电站中的应用，起到了非常好的效果，可在相关电气设备不停电的前提下，实时获取其状态下参量，以此为基础优选针对性的故障诊断技术和犯法，提前发现和处理气体泄露、发热以及局部放电等故障，有效保证了智能变电站及电气设备的正常运行。

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