在线监测信息在大电网安全监控中的作用

摘 要

长期以来，我国电力系统对电力设备执行定期检修制度，即根据计划的时间周期对设备检测和维护，这样就存在检修过度和检修不足的弊端。本文结合大电网安全的现状，提出利用在线监测信息评估电气设备和电网的安全状态，并分析了在线监测的具体操作，以期为大电网安全监控提供一些有意义的参考。

【关键词】大电网安全 在线监测 信息数据收集

1 大电网安全与在线监测信息概述

1.1 大电网安全相关问题

近年来，随着我国大电网建设的不断发展，对大电网的稳定与节能提出了越来越高的要求，特别是电网安全问题到得到了国家的高度重视。一般情况下，电气设备或因未尽早发现元件故障隐患而出现故障，或因气象环境影响造成电气设备退出运行，从而进一步引发区域性的故障跳闸等电网安全事故，对大电网的安全稳定运行造成了巨大的威胁。在现阶段，由于电网调度EMS系统中，只有正常和故障两种反映电气设备的安全状态，只能根据可靠性的规范要求以及电网故障统计历史结果，对故障进行筛选，难以顾及故障隐患和气象环境等因素对大电网运行安全的影响。

1.2 电气设备的在线监测情况

电气设备在线监测技术，是指在电气设备正常运行状态下，通过对常规绝缘特征参数进行测量，从而发现电气设备运行中的问题的技术。当前，我国许多学者都在努力研究电气设备的在线监测技术，在变压器、换流阀等方面取得了突出的成果，并已经投入现场实际运行。通过在线监测等状态监测方式，根据实时监测的电气参数，将其与标准参数进行对比，以此来判断电气设备的状态，从中发现电气设备内部的故障隐患，并对设备加以检修维护。然而，这一技术的研究成果，基本是应用于电气设备的检修和维护，仍被局限于具体的设备应用阶段，并没有发挥其在大电网安全管理中的作用。

1.3 大电网中的在线监测信息

通过在线监测信息技术的运用，将电气设备的安全状态，从正常或故障两种状态，调整为大数据状态，从而运用故障筛选和重点监控的方法，实现大电网的安全分析、安全控制以及风险预警。与大电网安全具有直接或间接关系的在线监测信息，主要包含以下几类：第一类是导线舞动方面的幅值、绝缘子泄漏电流方面的幅值、杆塔和地线的倾斜与偏差以及环境气象等与输电线路相关的信息；第二类是绝缘油的各种属性状况、局部放电、铁芯和绕组的情况以及套管、接头开关等与变压器相关的信息；第三类是机械特性的属性、电气特性的数据以及气体微水含量等与断路器相关的信息；第四类是晶闸管各项指标、换流阀电压及冷却水等与换流阀相关的信息。

2 利用在线监测信息确定安全状态的方式

2.1 在线监测的现行问题

在理想状态下，充分运用在线监测数据，对电气设备出现问题的可能性实行实时评估，从而更加有效地确定电气设备的安全状态。但是，从目前情况来年，因受技术和设备的限制，在线监测数据并不能完全保证其的准确性与可靠性，如果只是单方面地指望在线监测数据，将其作用电气设备故障概率评估的唯一依据，并不符合当前大电网电气设备安全保障的实际。

2.2 在线监测的相应辅助

为了弥补在线监测的现行缺陷，应将专家经验纳入其中，构建一套模糊层次的评估方法，从而更好地确定电气设备的安全状态。通过通信网络，将输电线路等电气设备的在线监测数据传输并汇集到数据采集模块，根据每个监测项目的正常值域范围，结合其相应的故障特征，将在线监测数据用一个区间而非具体数值进行表示，然后集中传输到在线评估模块。之后，由具有较高水平和能力的行业内专家进行评审，结合他们的意见和结论，再进行进一步的估值，从而更加准确有效地确定电气设备的安全状态。

2.3 在线监测信息对大电网安全监控的影响

（1）通过在线监测，将重点监控对象通过高亮显示、趋势判断、警示信息等方式，对其进行突出管理并确定安全预控方案，更可以区分短期预警和长期监控的对象，使大电网安全监控更加具有针对性。

（2）将故障筛选的依据由统计故障概率改为实时故障概率，从而实现实时调整大电网安全分析的扫描周期，对安全分析的计算量与安全扫描之间的相互不利影响降到最低。

（3）采用更加实用的概率模型，使风力发电、太阳能发电等新能源波动特性能够得到清晰明确的表征，从而使大电网安全监控具有普遍性和通用性。

3 在线监测信息进行大电网安全监控的具体操作

3.1 在大电网安全监控中在线监测信息的操作模式

利用在线监测信息实现大电网安全监控，主要采取以下两种模式：第一种操作模式，是直接建立一个统一的调度主站，负责所有在线监测信息的汇总，并对电气设备安全状态进行具体评估，以及实现大电网安全的实时监控；第二种操作模式，是将电气设备安全评估与大电网安全监控进行分别处理，即在调度主站之前先设置一道关卡，即所有的在线监测信息都先在变电站集中，在此处完成电气设备安全状态的评估等工作，评估结果生成后再传送到调度主站，由此再完成大电网安全监控。第一种模式在于效率高、中转环节少，而第二种模式的优点是区分处理，能够提高大电网安全监控的针对性和监控质量。由于在线监测信息中的气象环境数据，通常是单独处理和建设，因此采取第一种操作模式更加适宜，当然条件合适的情况下也可以对上述两种模式进行折中处理。

3.2 在线监测信息的数据收集方式

在大电网的输电主干网上，包括输电线路、变压器、断路器、换流阀等主要电气设备，都需要进行全方位的监测信息数据收集，因此上述设备都应该安装在线监测装置。对于架空输电线路的在线监测装置，可以根据实际情况，沿线在线路的首末两端、条件比较严苛或历史统计故障较多的输电杆塔处等进行选点安装，并将获取的监测数据上传到其中一边的变电站或调度主站进行在线评估。输电线路通常采用GSM/CDMA公网等通信方式，⒃谙呒嗫厥据传输到数据采集终端；除输电线路以外，其他电气设备通过采用RS485、TCP/IP网络等近距离通信方式传输。

3.3 在线监测信息的气象数据收集范围

气象环境数据是大电网安全监控在线监测信息中的重要组织部分，对大电网安全特别是多回架空输电线路具有一定的影响，主要包括宏观气象和微气象环境两类数据。其中，宏观气象指的是某一地区降雨、风力等整体气象条件，一般可通过联网气象局数据方式获得。雷电、雨量、风速、覆冰等微气象环境数据，则可以采用就地传感器获取。

4 结论

随着电网全国联网的不断加强，大电网在线实时监控与安全状态动态分析的作用日益突出，该技术的研究与应用已不能满足于电力系统运行的实际工作需要。我们必须紧紧围绕信息化和大数据的时代变化，研究利用在线监测信息实现大电网安全监控的方法，并将其运用到实践中，为大电网的安全监控作出更大的贡献。

参考文献

[1]王瑞祥，夏莹，熊小伏.计及气象因素的输电线路维修风险分析[J].电网技术，2010（01）.

[2]廖瑞金等.变压器状态评估指标权重计算的未确知有理数法[J].高电压技术，2010（09）.

作者简介

乔进军（1971-），男，河南省济源市人。大学专科学历。现国网济源供电公司工程师，从事电网监控专业。

作者单位

国网济源供电公司 河南省济源市 454650