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摘要：电气设备在线监测系统技术主要运用嵌入式软件技术、数据库技术、采集控制技术、组态技术、传感技术、IEC 61850规约技术、激光检测技术、网络通信技术、无线传输技术等，自主开发的针对输变电设备运行状态的综合监测管理系统，该系统将智能变电站中的变压器、断路器、隔离开关、容性设备、GIS组合电器、避雷器等设备运行状态的在线监测整合起来，实现集中监视、智能化自动控制。
关键词：在线监测；变压器；避雷器
1、系统简介
电气设备在线监测系统能够早期监测发现设备故障、自动控制故障设备，预防灾情发生，为电网安全生产指挥提供数字化操作平台。该系统将给传统管理模式带来深远影响，通过对设备状态信息的综合分析与评价，以及设备信息共享，提供辅助决策，形成高效的运作体系，实现各管理部门之间的设备资源/环境信息共享。
2、系统架构及工作原理
采用开放式分层分布式架构，由状态监测采集前端，状态监测IED，站内后台专家系统及在线监测主站系统构成；在变电站级设立综合接入单元，负责集中各类在线监测（监控）设备（装置）采集数据的汇总、诊断和分析、上传。系统架构示意图如下：
3系统主要功能
3.1数据采集层功能
（1）实时监测功能
在线监测装置能适应各种严酷户外环境，全天候连续监测设备早期故障特征，安装简便、运行可靠、便于维护。
（2）抗干扰性能
具备完善的抗干扰技术手段，可有效抑制现场的各种干扰，保证监测结果稳定可靠。
（3）自动报警功能
能够实时监测故障特征，根据预先设定的报警策略，可实现报警自动呼叫。
（4）数据存储功能
前端采集装置具备对故障报警数据、原始数据进行保存功能。
（5）通讯功能
前端采集装置具备完善的通信接口，通讯规约以IEC 61850规约体系为首选模式，采用DL/T 860标准。通过RS485总线或CAN总线方式传输模拟量数据。可以远程查看测量数据，可进行远程参数设置和升级操作。
（6）协议标准
遵循GOOSE标准及MMS报文规范。
（7）接入安全性
前端采集装置的接入不导致被监测设备的绝缘性能降低、密封破坏、接地通流能力下降等安全隐患。
3.2在线监测层功能
（1）设备接入功能
可接入各种类型的前端采集装置；
支持IEC 61850规约、DL/T 860标准；
支持特殊规约的开发和动态下载。
（2）数据库功能
实时测点数据库：具备数据处理能力，提供可在线编程的表达式计算功能；
历史库：保存各种监测数据的历史量，提供查询功能。
（3）数据获取功能
系统获取的数据包括：来自变电站的电力设备监测装置的监测数据、地区调度自动化系统实时远动数据断面、生产MIS系统的设备信息和现有在线监测专业系统的数据、采用交互方式获取的各类数据。
（4）数据整合处理及存储功能
获取并经过处理的各类数据，形成具有统一标识和时间标签的数据，存储在IED设备系统的数据库中。
（5）数据通讯功能
具备将IED设备的各种数据，以IEC 61850规约或DL/T 860标准与外部实现交互。各设备监测装置各自建模；监测系统通过网络方式接入站端接入单元。支持双网结构，以提高系统可靠性。
（6）配置和定义功能
以监测设备对象为定义单位，例如：变压器、断路器、避雷器、电流互感器、电压互感器、电容器等，实现对数据源及数据的配置、维护、转换。
（7）界面展示功能
以丰富的可视化图形工具，提供友好而功能强大的人机界面。
（8）数据查询功能
以网页浏览方式查询，不限地点，提供多种查询方式。
（9）后台专家软件功能
全站设备状态监测数据的传输，对前端采集设备发回的数据进行统一的汇总、分析、诊断。
（10）数据处理分析功能
对前端采集设备送回的数据进行综合分析，通过专家系统对设备的使用情况好坏进行预警。
（11）自动诊断功能
能准确判断缺陷严重程度，识别故障类型，判断缺陷位置和范围，提供诊断报告，并按预案对设备进行及时操作，同时上传数据，供运行人员参考采取必要的处理措施。
（12）WEB服务功能
诊断结果可以以WEB数据发布的方式，传送给一体化信息平台，并通过它发布至省公司、各地市供电局的各职能部门（用户可定义公布信息），按用户规定提供远程维护和分析。
（13）子系统处理功能
对各子系统进行实时监测管理，通过网络对同一类设备的各种现场监测单元进行通信，汇集数据，并进行分析将分析结果存入数据库。
（14）站端分析功能
提供监测界面的显示，数据的曲线，报表查询，专家系统分析。
（15）权限管理功能
定义不同的用户级别，实现分级权限、分区域的显示、查询和修改。
（16）系统通讯功能
遵循DL/T 860标准，与在线监测IED设备实时通讯，对数据进行汇总、诊断与分析；通过TCP/IP可与上端在线监测主站系统相接，实现数据的上传共享及远程操作。
（17）同步功能
支持公用时间同步系统，具备通过远动通信设备接受调度时钟同步的能力。
4电气设备在线监测系统应用前景
目前，状态监测对于运行设备，特别是输变电主设备，尚未达到完善可靠，仍受传感器可靠性和现场电磁干扰的影响。信号处理技术、人工智能和专家系统的应用依然是研究的热点，在线监测发展的方向主要在以下几个方面：
（1）电力系统监测与前沿性科学技术成果的紧密结合。随着计算机技术、人工智能和电力电子技术的发展，为在线监测提供了有力保障，今后高速度的运算处理器结合人工智能技术如神经网络、模糊逻辑和专家系统将应用于状态监测和故障诊断。在研发过程中，联系实际情况，追求经济效益的同时，使用先进技术来促进供电技术的不断提高。
（2）以单点为目标的在线监测向整体延伸。电网是一个众多设备组成的有机整体，设备既具有一定独立性但也相互依赖。维修管理不局限于某一设备个体，因为一台设备的停运检修影响到整个输电和变电系统的运行，特别是大电网的停运检修还影响到整个区域的运行方式和电力供求关系的调整。
（3）设备状态的远程监测和网络化跟踪。随着分布式计算技术、大型数据库技术、面向对象的软件技术和宽带数字通信技术的发展，基于网络的设备故障监测将成为现实，将设备诊断技术与计算机网络技术相结合，采集设备状态数据，实现对设备故障的早期诊断和及时维修。远程监测和诊断可实现全国范围内的诊断知识与数据共享，远程协作诊断以互联网为桥梁，必将在时间和空间上缩短电力设备和诊断专家的距离。
结语
综上所述，供电设备在线监测已取得相当大的成绩，应用范围逐步扩大，经济效益非常可观，以科研院所和高校为代表的研究机构，结合电力企业的实际特点，在高新技术的带动下，正不断开发新的在线监测装置。
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[5]蔡运.高压电气设备绝缘在线监测技术研究[J].科技展望，2015（04）.
论文作者:郭文臻
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
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