关键词：变电设备；在线监测；设计
引言：田湾河梯级水电站分别位于四川省甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，整个电站规划为“一库三级”，总装机容量74万千瓦，2007年11月11日，首台机组投产发电，2009年12月流域梯级电站6台机组全面投产发电，至今发变电设备已运行长达12年之久，设备逐渐进入老化阶段，目前机电设备监控主要依赖于计算机监控系统、机组振动摆度在线监测分析系统、生产管理信息化系统并结合运维人员现场巡视检查进行状态的监视，设备的维护检修也采用较为传统的故障检修与预防性检修为主。基于我厂变电设备目前运工况及在线状态监测的空白态，为实现全站在线监测数据的汇集、处理、存储、展现与设备状态的评估，在此大胆提出流域梯级电站发变电设备在线监测设计构想。
一、在线监测技术评价
1.梯级电站实现变电设备在线监测的优点
变电设备在线监测与传统的设备运维管理模式不同，有着以下几个优势：一是，能够及时发现变电设备运行中存在的问题，预防事故的发生，可以提早进行预防，避免造成严重的经济损失。二是，可以有效提高设备状态数据的时效性与准确性，为公司决策管理、变电设备运行提供可靠、准确的信息，确保电网运行的安全性与稳定性。三是，停电检修对不仅会影响到企业的经济效益，还会对设备带来损伤。通过在线监测系统，工作人员可以全面掌握变电设备的健康情况，合理制定停电检修计划，既延长了设备的使用寿命，也为企业提高了经济效益。四是，在线监测系统可以减少人力成本的投入，推动了电站智能化的发展[1]。
2.变电设备在线监测的类型
目前，变电设备在线监测在变电站的应用较多，主要包括电容性设备在线监测、变压器类在线监测、避雷器在线监测是变电设备在线监测的主要三个类型。变电站在运行的过程中，会有比较多的电容性高压设备，这些设备的绝缘状态如何是影响变电站运行的重要因素，电容性设备在线监测就是为了确保这些设备可以在正常状态下运行。在变压器类在线监测中，主要是利用气相色谱法来监测与判断设备的运行情况。无间隙金属氧化锌避雷器是10千伏以上等级变电站的重要设备，为了可以保证它可以健康运行，就需要了解无间隙件数氧化锌避雷器是否有受潮、老化的问题，通常可以采取检测阻性电流的方式来进行判断。
二、田湾河流域梯级电站变电设备在线监测技术的构想
基于我厂电气一次设备设备目前运工况及在线状态监测的空白态，为实现全站在线监测数据的汇集、处理、存储、展现与设备状态的评估，在此大胆提出流域梯级电站发变电设备在线监测构想。如图所示：
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图一、发变电设备在线监测系统示意图
三、系统总体设计
结合目前智能电网建设，从公司现有变电设备的运行和维护管理需求出发，提出了实时擦剂、转换、传输及加工处理监测数据信息的统计技术框架。基于所制定的接入标准，建设发变电设备在线监测主站系统，统一接入和综合展示三站的监测装置数据，并有效集成生产信息管理系统与数据和应用，为了可以确保系统安全可靠运行，要改造当前的安全防护装置系统和合理规划通道，保证信息传输的交换能力，提高系统运行的效率[2]。
1.标准制订
设备在线监测的建设过程中，需要制订在线监测装置的配置原则和选用原则，将其作为建设的指导依据。同时，为了能够实现遵循该规范的在线监测装置数据可以无缝接入，还要制订自在线监测装置的数据接入标准规范。目前大多数变电站基本基于IEC61850标准规约。
2.主站系统建设
对变电设备实现实时监测、数据建模以及诊断评估等功能，是需要建设状态监测主站系统，在该系统的支持下，才能实现多种功能，提供变电设备运行状态的相关数据信息，形成不同类型的展现方式。
3.装置接入
基于我厂变电设备在线监测实际情况，需要接入以下几种在线监测装置：避雷器在线监测装置、变压器油中溶解气体在线监测装置、夹件接地电流在线监测装置和铁心接地电流在线监测装置、GIS及发电机在线监测等。
4.与生产信息管理系统及数据交换平台融合
生产信息管理系统与数据和应用方面的有效集成，能够帮助工作人员分析、诊断变电设备运行的实时数据，便于及时响应。获取设备台账等信息可以从生产信息管理系统中实现，但需要建立在系统与生产信息管理系统接口的对接前提下，这样才能将状态监测数据与该管理系统进行共享[3]。
5.通道和安全防护建设
合理规划信息通道，对通信资源进行优化与整合，以此来确保信息传输交换能力的提升。
四、功能架构设计
基础配置层、采集层、展现及应用层、高级应用层是变电设备运行在线监测系统功能架构的主要四个部分。
1.基础配置层
对系统各层之间的数据交换进行规范是基础配置层的主要作用，其中涉及到监测信息参数管理、类型编码管理等；读取站控系统配置信息，下发控制指令；维护监测信息告警规则等。
2.采集层
获取数据一般是以定期推送的方式来进行。基于IEC61850标准通信规约，按照标准格式采集变电设备运行在线监测数据到系统的主站，为了能够保证数据的有效利用，还要进行一定的加工与处理，通常是换算、过滤和组合等方式来进行。
3.展现及应用层
数据查询统计、组合监视、综合监控报表和数据追踪展示等是展现及应用错提供的主要功能。
4.高级应用层
图形化的展示方式是高级应用层进行任何监测类型、任何装置的趋势分析与数据对比的途径。同时可以对电抗器、电压器油中溶解气体进行分析，其中包括电研分析法、大卫三角形等高级分析功能的实现。
五、系统主要功能的实现
1.告警信息监视与处理
这一模块的主要功能是信息的监测、处理与展示，包括查询监测设备，对监测设备的告警情况进行查询；查询监测装置，对监测装置的异常情况进行查询；处理告警数据，对告警数据进行查看，并进行保存、消除等；查询告警数据，对某设备告警数据值的查询。
2.监测信息可视化展示
监测设备与监测装置的告警状态可以通过监测信息可视化展示功能界面进行显示。一般情况下，显示的都是设备与装置的实时状态。其组成由被检测设备的有分布位置信息、工况信息、告警信息等，以此来展现了缺陷告警状态、运行状态、位置分布等功能。告警记录闪烁、告警信息查询、告警信息处理是监测信息可视化的功能[4]。
3.设备告警信息查询统计
设备告警信息查询统计的功能包括了高级搜索，以不同类型组合的查询条件，筛选出监测装置信息；告警时间分布统计，按照不同地点组合查询，达到时间上分布统计设备告警情况；导出设备告警信息，以不同类型组合查询条件，将设备告警信息导入到Excel文件中；导出监测数据信息，将某个设备的不同阶段的监测数据导入到Excel文件中。
4.设备告警情况统计报表
根据实际工作的需求，统计所有设备的告警情况，展现的方式以报表的形式为主，同时可以导出Excel格式文档和PDF格式。
5.装置接入
一是，“心跳”检测。“心跳”检测由站控系统发起，通过“心跳”信息可以对站控系统和所辖状态监测装置的运行情况进行判断，了解其运行是否正常；二是，数据上传。监测数据的上传是由站控系统发起，向主站系统上传所辖状态监测装置的监测数据；三是，读配置。指的是由主站系统发起，读取站控系统及其所辖装在监测装置的相关配置信息；四是，写配置。由主站系统发起，根据实际的情况主站系统修改站控系统的相关配置信息；五是，数据重传。主站系统发起，通过向站控系统发送重传指令，来实现重新上传上一次传输的监测数据；六是，数据召唤。站控系统在接到主站系统发送的数据召唤指令下，上传所辖监测装置当前的监测数据。
结束语：总之，建设与应用发变电设备在线监测系统，是提高发变电设备在线运行管理水平和电网智能化水平的重要途径。从我国当前变电设备运行在线监测技术的发展来看，还需要进一步的优化和完善，才能提升在线监测系统的科学性，切实保障变电设备运行的安全和可靠，从而充分发挥出应有的价值，满足社会发展的需要。
参考文献：
[1]王瑞文, 蒋堑. 变电设备运行在线监测系统的设计与实现[J]. 电子技术与软件工程, 2016, 000(003):P.255-255.
[2]张磊, 刘代. 变电设备运行在线监测系统的设计与实现[J]. 电气时代, 2016(4):96-97.
[3]王利. 电力变电设备在线监测系统的设计与实现[D].
[4]藏志刚. 变电设备状态监测系统设计与实现[J]. 内蒙古电力技术, 2015, v.33;No.168(06):53-56.
论文作者:王飞
论文发表刊物:《当代电力文化》2020年1期
论文发表时间:2020/5/6