電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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摘要：隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)安全的穩(wěn)定性提出了更高要求。高壓電力設(shè)備承擔(dān)著國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展重要任務(wù)，其穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。研究電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，為提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性提供參考。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)大發(fā)展，對(duì)電力需求越來(lái)越大，加上我國(guó)信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在安全和穩(wěn)定范圍內(nèi)運(yùn)行，大大提升了電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性。電力設(shè)備運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有高度靈敏性，靈敏的傳感器監(jiān)測(cè)和采集電力設(shè)備異常信息，利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)識(shí)別和處理故障信息，在線量化故障信息，引入新的設(shè)備特征量，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線故障監(jiān)測(cè)和診斷，讓電力設(shè)備向著更加安全穩(wěn)定的方向發(fā)展。

1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

1.1在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體規(guī)劃

電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首先要建立監(jiān)測(cè)基站，選擇發(fā)電站和發(fā)電廠配置相應(yīng)監(jiān)測(cè)子站。在監(jiān)測(cè)子站中，要采集每一個(gè)通過(guò)數(shù)據(jù)采集器收集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，定時(shí)發(fā)送到監(jiān)測(cè)子站，存入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。再由監(jiān)測(cè)子站將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸?shù)街行恼旧?，并入?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)。

1.2在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)目前，電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由監(jiān)測(cè)中心站、變電站子站、水電廠子站等構(gòu)成，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用光纖通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，子站之間采用監(jiān)測(cè)專線。其監(jiān)測(cè)過(guò)程是通過(guò)各個(gè)子站運(yùn)行狀態(tài)下的工作信號(hào)，經(jīng)過(guò)通信光纜傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器，然后由計(jì)算機(jī)軟件模塊進(jìn)行處理，再通過(guò)通信線路傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心站，實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控，調(diào)度中心站可以調(diào)用任何子站的邊緣數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)中心站對(duì)子站的在線監(jiān)測(cè)。

2電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

2.1過(guò)程層設(shè)備監(jiān)測(cè)

過(guò)程層設(shè)備監(jiān)測(cè)包括變壓器、電容器、避雷器、氣體絕緣組合電器以及斷路器等。目前，我國(guó)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行了大范圍的研究，監(jiān)測(cè)能力和范圍不斷提升，智能型開(kāi)關(guān)作為過(guò)程層設(shè)備監(jiān)測(cè)的重要組成部分，一般配置電子設(shè)備、數(shù)字型通信接口、傳感器和執(zhí)行器，具備在線監(jiān)測(cè)和診斷功能。采用的SF6電氣設(shè)備絕緣性能是確保安全運(yùn)行的條件，電氣設(shè)備運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生放電情況，局部放電是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的對(duì)象之一。變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)、容性設(shè)備、斷路器等在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)變電站進(jìn)行在線運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)異常信號(hào)及時(shí)報(bào)警處理。

2.2變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)

運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)一般采用無(wú)人值班監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括安全和視頻防護(hù)監(jiān)測(cè)，運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、防盜報(bào)警、出入口監(jiān)測(cè)和火災(zāi)預(yù)警等，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部環(huán)境濕度溫度監(jiān)測(cè)，室外環(huán)境溫濕度、風(fēng)速雨量實(shí)時(shí)觀測(cè)等，利用紅外線、紫外線及電子感煙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站煙霧、明火、漏電情況及進(jìn)排水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄，經(jīng)過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶诱鞠到y(tǒng)，再將視頻和安防信號(hào)傳輸?shù)郊刂行模芗耘挪樽冸娬具\(yùn)行情況。變電站運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)是輸電網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息上傳的重要組成部分，一旦出現(xiàn)危機(jī)情況，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控終端自動(dòng)切換窗口，傳輸報(bào)警信號(hào)和圖像，自動(dòng)定位地圖報(bào)警位置和類型，聯(lián)動(dòng)照明、警笛等設(shè)備，支持多聯(lián)動(dòng)報(bào)警機(jī)制，視頻單元系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情監(jiān)控及自我檢查，實(shí)現(xiàn)全方位智能化聯(lián)動(dòng)和跟蹤定位事故地點(diǎn)，傳輸?shù)郊刂行模瑢?shí)現(xiàn)及時(shí)掌控。

2.3電纜、開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫

電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)計(jì)電氣設(shè)備較多，如斷路器、變壓器、母線、電纜以及開(kāi)關(guān)柜等，設(shè)備之間通過(guò)引線、電纜連接，如果線路之間傳輸能力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致線路熱量過(guò)高，造成電力設(shè)備故障，比如開(kāi)關(guān)柜接觸不良、插接偏心不正，則會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱現(xiàn)象。高壓電纜接頭、導(dǎo)體之間接觸不良，會(huì)加速絕緣線老化情況發(fā)生，所以，避免連接處、高壓開(kāi)關(guān)柜等電力設(shè)備接口過(guò)熱是規(guī)避問(wèn)題的關(guān)鍵。因此，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫控十分必要，它是保證電纜及開(kāi)關(guān)柜安全的保證。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采用光纖布拉格原理分布式光纖測(cè)溫，利用良好的絕緣和穩(wěn)定性效果，采用星型拓普布控溫度，對(duì)開(kāi)關(guān)柜、電纜實(shí)時(shí)有效監(jiān)控，如圖1所示。光纖開(kāi)關(guān)柜采用迂回布線，解決短路故障。

3對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的建議

3.1強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)管理工作

只有不斷強(qiáng)化在線監(jiān)測(cè)工作的管理協(xié)調(diào)，才能使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用得到最大限度的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)發(fā)展很快，如何有效實(shí)施電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)，提升產(chǎn)品功能和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝、設(shè)計(jì)規(guī)范化，電力設(shè)備安全、運(yùn)行穩(wěn)定成為重點(diǎn)解決的問(wèn)題。這就需要我國(guó)電力部門要建立一套完整的綜合性評(píng)估監(jiān)測(cè)機(jī)制，對(duì)電力設(shè)備中的技術(shù)性能、先進(jìn)性、可靠性和電力設(shè)備生產(chǎn)單位進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.2完善監(jiān)控裝置的性能

電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有測(cè)量結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、系統(tǒng)抗干擾能力弱等技術(shù)難點(diǎn)，經(jīng)過(guò)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，介損測(cè)量和阻性電流測(cè)量技術(shù)已經(jīng)有很大提升。當(dāng)前任務(wù)難點(diǎn)是解決傳感元件自身性能，如何提升線性度問(wèn)題和提高故障采集及信息傳遞抗干擾能力，提升信息傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。另外，要提升電氣設(shè)備組件的工藝水平和質(zhì)量，避免誤差太大影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。

3.3提升科研基礎(chǔ)能力

電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)科研單位、高校的技術(shù)支持，利用科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線裝置的開(kāi)發(fā)，拓寬監(jiān)控系統(tǒng)功能。還需要大力支持科技創(chuàng)新能力，加大技術(shù)研發(fā)和研究，尤其是對(duì)電氣設(shè)備元器件、變壓設(shè)備和氣體絕緣設(shè)備進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。如電力變壓器綜合性監(jiān)控設(shè)備，能反映故障性質(zhì)的特征參數(shù)，提升綜合診斷能力。重點(diǎn)發(fā)展局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)抗干擾能力研究，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我國(guó)電力設(shè)備實(shí)際情況，探究出具有我國(guó)自主創(chuàng)新能力的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到電力行業(yè)中。同時(shí)，加大對(duì)氣體絕緣組合電器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，監(jiān)測(cè)故障性放電因子，加大技術(shù)攻關(guān)，盡早實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用化。

4總結(jié)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和交流，通過(guò)對(duì)其的數(shù)據(jù)采集，將信息傳輸?shù)教幚砥髦?，?yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理后，通過(guò)光纖通信傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心站的系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和操作，為中心基站和工作人員提供了可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)排除電力設(shè)備故障，提高了電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

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作者：呂麗鷗 單位：山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司