摘要：接地电阻值是变电站接地网是否安全的重要指标，利用接地电阻在线监测系统，可实现智能变电站地网运行状态的可视化。接地电阻智能测量仪表和数据采集装置就地采集数据后，以IEC61850数据格式上传至后台系统，后台系统实现数据存储、分析、报警、远传等功能。不需对地网进行开挖，仅在变电站建设时进行一次性安装就位，就可以实现对接地网接地电阻的状态监测，结构简单、操作方便，提高了智能变电站的可靠性。
关键词：接地电阻；在线监测；智能变电站
0 引言
智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、信息平台网络化、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。在线监测是智能变电站的重要工具，利用在线监测系统，可实现变电站设备及运行的状态可视化，是实现智能变电站全寿命周期综合优化管理的有效手段。
变电站接地网将故障电流安全地引入地下，限制故障电位上升，用于保证电网系统安全可靠运行。其中，接地电阻数值是接地网的重要参数，也是表征接地网是否安全的主要指标，对电力系统安全运行起到重要作用。
虽然在线监测系统已广泛应用于智能变电站中并发挥了巨大作用，但监测对象主要针对电气设备，接地电阻的在线监测系统在智能变电站中目前尚为空白。现有变电站接地电阻测量周期约为3~6年一次，需要开挖已建接地网，依靠人工手持检测设备测试。此方法不但步骤复杂，耗费人力物力，而且手工记录数据不便于保存分析，容易出现误差，与智能变电站的先进理念相差甚远。
为解决上述问题，将接地电阻在线监测系统用于智能变电站，实现实时监控、提前预防、快速报警的功能，具有可靠性高、安装方便操作简单等优点。
1 系统拓扑
接地电阻在线监测系统主要分为就地采集设备和后台设备。就地采集设备包括接地电阻智能测量仪表和数据收集装置。后台设备包括后台主机、交换机、打印机、显示器、光纤终端盒及相关软件设施。各设备信息传输拓扑图见图1-1。
图1-1 智能变电站接地电阻在线监测系统拓扑图
各接地电阻智能测试仪表采集接地电阻数据，将数据通过RS-485总线上传至数据收集装置。数据收集装置对数据进行读取、信号转换之后，以智能变电站统一要求的规约IEC61850数据格式上传至后台系统。后台系统接收数据后，采用专用分析软件对数据进行分析处理，实现后台记录、智能自动报警等功能，既可以通过人机交互界面实现显示、打印等功能，也可将相关报告内容通过智能变电站站控层网络，远传发送至运检及调度部门。
2 就地设备安装
全站至少设置3台接地电阻智能测量仪表，其中测量仪表○1安装于智能变电站生产楼墙上，测量仪表○2、○3分别安装于变电站围墙上。为保证测量效果最佳，根据智能变电站布置尺寸，3台仪表之间直线距离约50米。仪表安装图见图2-1。
在生产综合楼墙体设置两个接地端子，其中上接地端子与生产综合楼内钢筋焊接，下接地端子与主地网连接。接地电阻智能测量仪表○1安装固定完毕后，采用一根截面不小于50mm2的电缆，穿心通过仪表○1，电缆两端分别与上、下接地端子连接牢固。
在变电站围墙处，固定安装接地电阻智能测量仪表○2、○3，并分别在仪表○2、○3附近设置两个独立于主接地网的垂直接地极作为辅助地网。采用截面不小于50mm2的电缆，分别穿心通过仪表○2、○3，电缆末端与辅助地网连接牢固。
接地电阻智能测量仪表采集信号后，通过RS-485总线传输至数据采集装置，因而敷设1根φ50镀锌钢管至电缆沟，用于敷设电缆至数据采集装置。同时，变电站站用电系统应向数据采集装置提供工作电源。
数据采集装置放置于智能变电站生产综合楼房间内，采用嵌入墙体式安装方式。预埋一根φ50镀锌钢管至电缆沟，用于敷设电缆至智能测量仪用于收集数据，另一根用于敷设光缆用于向后台系统传输数据。同时，变电站站用电系统应向数据采集装置提供工作电源。
3 后台功能应用及接口
后台系统组柜安装于智能变电站二次设备室，包括后台主机、交换机、打印机、显示器、光纤终端盒及相关软件设施。当采集到的数据发生变化或者与对比数据有明显不符时，系统会自动发出报警。后台主机对数据进行存储、分析、整理，既可以实现显示、打印等人机交互工作，也可以通过智能变电站站控层网络，远传发送数据至运检及调度部门。后台组屏见图3-1。
目前，智能变电站对重要设备实行状态监测，设置了变电站避雷器、GIS、主变压器等设备在线监测系统，各设备在线监测装置向后台发送数据均遵循IEC61850规约。由于接地电阻在线监测系统遵循相同规约，考虑技术经济，接地电阻在线监测系统可与智能变电站设备监测系统后台共同组柜，只需植入相关软件即可实现，有助于进一步控制工程造价。
图3-1
4 结论
接地电阻在线监测系统主要用于智能变电站的接地电阻实时检测，弥补了智能变电站中接地电阻接地无法实时监控测量的不足，具有结构简单，操作方便、数据读取便捷、智能可靠等优点。该系统无需对地网进行开挖，仅在变电站建设时进行一次性安装就位，就可以实现对接地网接地电阻的状态监测，极大地简化了地网测量过程。它可以为运行人员直观便捷地提供数据，数据能够自动上传、智能报警，及时性好，可靠性高，避免了人工检测的迟滞，有力保证了智能变电站地网的安全运行。
参考文献：
[1]中国电力企业联合会.GB/T50065-2011 交流电气装置的接地设计规范（S）.北京：中国计划出版社，2011.
[2]李衣长等.电站大地网接地电阻检测研究．建筑电气（J），2015，34（3）：59～64.
[3]洪海涛等.一种新的接地网智能监测系统.电力科学与技术学报（J），2008，23（3）：75～78.
作者简介：
李福俊，女，硕士，山东电力工程咨询院有限公司，济南市华龙路1665号；
论文作者:李福俊,李颖瑾,栾松涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
标签：变电站论文; 在线论文; 智能论文; 电阻论文; 数据论文; 后台论文; 监测系统论文; 《电力设备》2017年第30期论文;