王菲
黑龙江农垦勘测设计研究院 黑龙江省 哈尔滨市 150090
摘要：随着我国经济的发展和现代化进程的不断推进，我国电力行业正处在一个高速发展的时期，人们的生活水平正在不断的提高，经济发展所需要的电力设备数量及种类大幅增加，电能已经成为现代社会必不可少的能源之一。所以，就目前我国电力事业的发展现状而言，各种电力设备的监测就变得十分重要，尤其是输变电设备的状态监测工作，一个完善的输变电监测系统能够及时有效的分析器输变电设备的运行状态，在分析过程中还能够总结出输变电设备在运行过程中存在的问题和需要检修的部分。所以，完善的输变电设备状态监测系统是十分必要的，本文就输变电设备状态监测系统设计展开了讨论。
关键词：输变电设备；设计；状态监测系统
引言：长时间以来，在电力系统正常运行的过程中也经常会进行一些测试，来简单的检验一些电力设备是否存在问题，一旦发现问题，必须及时处理和解决，以确保电力系统的正常运行。随着现代化进程的不断推进，电力系统的压力变得越来越大，电力系统运行的安全保障也变得十分重要，尤其是在输变电系统中，输变电在整个电力系统中都占据着重要的位置，一定设计出相应的监测系统对其进行严格的控制。
一、传统的设备状态监测构架
1.传统的输变电设备的状态监测结构
主要包括设备状态监测单元，前置机系统，站内工控机，由于技术标准不统一，市场上不同设备厂家提供的产品其兼容性存在差异，实现互容的难度大。一些变电站，对输变电设备的状态监测系统进行了改造，借助于CAN总线作为通用的通信总线。而大部分变电站内的设备状态监测系统，其通信协议未能实现统一化，其不同子系统间的兼容性较差，从而在同一变电站中存在多种状态监测子系统的情况。
2.设备状态智能化监测系统设计
为了实现输变电设备状态监测系统的信息数据共享，增强互操作的目的，以输变电设备状态监测系统数字化、网络光纤化、通信标准化为基本准则，给出的设计思路如下。
（1）系统构架
输变电设备状态智能化监测系统主要由三部分构成：监测前端设备、设备主监测前端、站端监测单元。从而实现输变电设备状态数据的在线采集、传输、处理、分析等功能。
（2）通信网络光纤化
在传统的输变电设备状态的监测系统中，通常是以CAN中线作为其主要的通信总线，其具有通信速度快、稳定性好的优势。然而在其互操作方面存在一定的缺陷。由于光纤通信的优势在于：通信带宽高、无电磁干扰。在输变电设备智能化状态监测系统中，采用百兆光纤作为以太网的主要通信介质，光纤以太网作为站控层与IED前端监测设备的通信介质。在不同IED之间同样采用光纤以太网进行通信。
（3）基于DL/T860的标准化通信协议
在输变电设备智能化状态监测系统中，采用TCP/IP作为层与层间的通信协议，摒弃了传统输变电设备状态监测系统中的现场总线式的通信（MODBUS、CAN、RS–485、RS–232等），在过程层、间隔层、站控层之间采用以DL/T860的标准化通信协议的百兆光纤以太网进行通信。
二、方案设计
1.设计思想
系统设计根据OSA－CBM模型141对设备状态进行监测，根据监测数据研究不同设备的故障分析诊断算法，实现数据、转换、传输、分析及存储。提升设备故障诊断、预警、趋势预测等功能，逐步实现各种应用功能，进而满足系统的更新需要。
2.设计方法
该智能输变电设施状态监测系统设计，实现了设备监测状态的可视化，对预警信息进行分类处理，实现设备的实时监测分析。主站操作系统防护方式包括：操作系统设计身份认证措施、限制管理员权限使用、制定用户安全策略、主机病毒防护、访问控制、更新安全补丁、弱点扫描、数据备份、资源控制等手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆传输监测系统分为３层，包括两个传感网络层、4个监测层以及一个主站层输电线路监测IED、输电线路监测子站、变电监测子站、监测IED（IEC61850）共同组成监测层，系统将传感层搜集的数字信号参量分类传输至监测层；监测层获取信息后，完成状态监测和数据分析，并将视频、数据上传至主站层，实现数字信息的综合分析，并将信息送至监测子站；全站监测信息经三区电力信息网处理，通过网络传输至监测主站，实现输变电状态监测数据管理平台（61970／CIM）的综合利用分析。
3.在线监测技术目前将相关仪器、设备安装在被检测设备上，对被监测设备实时检测是在线监测技术的主要应用方法。文中主要对以六氟化硫为主要监测手段的组合监测、电缆在线监测、避雷器在线监测等智能监测技术进行系统研究。
（1）GIS组合电器在线监测技术
六氟化硫绝缘封闭开关设备（GIS），承担切换任务和电能传递的成套装置。GIS的主要故障模式可以分为载流导体局部过热、局部放电、机械故障、气体质量下降等。对局部放电研究表明：局部放电使得SF6气体电离，同时伴有化学生成物。表明３仏气体电伴发生一些化学反应，以及声、光、电等物理效应，进而揭示了局部放电的存在。
（2）电缆在线监测技术
内置电缆在线监测光纤光栅温度测量系统，采用调制光纤传感器监测电缆温度，光纤将复色光闪射成单色光。外界温度改变时，光栅信号波长产生漂移，纤芯有效折射率改变，因此通过监测折射率信号，来确定光纤温度的改变。测温主机、温度传感器及工控电脑共同组成ＤＴＳ系统，把装置安装在电缆内部，通过热传感采集电缆的表层温度分布。长距离电缆测温，兼容性好，无需维护、抗干扰性强，结构简单，精确性高。
三、综合诊断分析模型
1.避雷器泄漏电流分析
避雷器泄漏电流诊断可以通过相间关联分析法实现，该方法将某一检测量的三相测量结果两两组合，通过相关系数，研究两两之间的相关性，减少外界环境变化等因素对系统的影响，得到相对准确的诊断结果。
2.电力电缆诊断
利用图形对比分析电流关联与导体温度关系，定量分析测量环境条件下载流量随导线温度的变化。电缆状态指数平滑法趋势监测，利用采样数据波段进行监测，若采样值低于理论值，则该系统正处于“故障前期”，通过定量分析和监测可以及早发现电力电缆故障，提高系统安全性。
3.气体诊断分析
通常情况下，一旦变压器器的内部发生故障，其内部就有可能会产生出相当一部分的混合气体，所以，通过对这些产生出的其他的成分进行分析，就能够判断出变压器内部到底发生了什么故障。
四、状态智能化监测系统的应用
1.状态的可视化显示
在智能化监测系统中，将实时采集到的设备信息、以及通信线路信息以图表等形式在监控平台上进行可视化显示，其可视化显示的内容大致体现在四个方面：设备实时状态，通信状态，间隔状态，输变电系统状态。
2.数据表结构的标准化
数据的标准化是未来智能化监测系统的必然发展趋势。主控站的监控主机接收到子站的基于DL/T860标准化的实时监控数据，以规范化的结构存入数据表中。
结语：传统的输变电设备监测系统显然已经不能够满足现代化需求了，所以，一定要在输变电设备的监测技术上进行革新，全方位智能化的输变电智能化监测系统才能够有效的监测到输变电设备中可能存在的问题或者已经发生的亟待解决的电力故障，只有及时发现问题，并且解决问题才能够保证输变电设备的正常运行，通过采用智能化监测手段对输变电设备进行实时监测，这在很大程度上提高了输变电设备监测系统的科学性和精准性，进一步促进了我国电力事业的健康可持续发展。
参考文献：
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[2]潘丰峰.高压输变电设备状态监测系统设计模式分析[J].企业技术开发,2016（19）：68-70.
[3]包震洲,雷怡俊,肖龙.高压输变电设备状态监测系统设计[J].电气自动化,2013,35（5）：80-82.
论文作者:王菲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/25
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