摘要：随着电网建设技术的快速发展，在线监测系统技术水平也逐渐提升，在促进电网发展，保障电网运行质量方面发挥着十分重要的作用。对变压器采用在线监测技术，可最大程度减小故障对变压器的不良影响，对此进行详细探究迫在眉睫。基于此，本文对变电站直流电源在线监测系统关键技术进行了分析。
关键词：变电站；直流电源；在线监测；关键技术
变电站能够为社会发展输送充足电源，其中电网主要干线高压变电站安全稳定运行对我国现代化生产生活具有较大影响。现阶段变电站基本运行状态能够在不同参数监控基础上进行状态监控，对故障主要位置进行分析与检测，便于后续故障检修工作的有序开展。变电站一体化在线监测技术全面应用中电源问题也日益显现，现有的能源补充方式不能满足变电站一体化监测装置电源应用需求。当前需要对变电站各类取能方式以及电源管理策略进行探析，通过不同渠道降低能耗，提升装置自我生存能力。
一、变电站一体化智能检测装置及供电系统分析
目前变电站物联网监测装置是有不同功能部分构成，主要有通信网络、电源系统、数据收集系统等，监测装置能够对电线杆塔等进行全面监测，其中应用的通讯方式主要有北斗卫星、WiFi、OPGW、3G/GPRS/GSW 等，能够使得监测装置应用中有效通讯。在线监测装置主要是通过新型能源，比如太阳能或是蓄电池进行供电，但是此类供电方式具有局限性，全部适应不同区域供电要求，但是受到外部工作环境影响，太阳能电池板长期应用中会积攒灰尘，降低光伏发电效率。此外，各类蓄电池在长期应用中对其充电稳定性受到影响。为了确保电源能够向在线监测装置稳定输出，不单方面依赖于某个供电系统，需要探究多样化供电电源方式，为变电站一体化监测装置提供稳定电源。
（一）高电位感应取能
高电位感应取能主要是CT 感应取能，通过套装在高压变电站不同相位导线上取能线圈，从不同线路上感应交流电压，然后通过滤波、整流等能够为导线测温传感器提供相应能量。在取能装置设计中，对磁性材料磁化曲线进行分析，防止输电导线中出现电流不饱和问题，选用工频性材料作为铁芯，对磁导率进行控制。根据导线允许载流量相关规定要求，架空导线不能超过1000A，从理论性角度来看，铁芯能够适应应用要求。从仿真学角度分析，技术人员通过Saber 软件进行验算后能建立相应等效模型，然后出入相应正弦电流，能够获取相应电压波形。
（二）低电位感应取能
低电位感应取能和高电位感应区能相比，低电位感应主要是在架空变电站周边相应位置作为取能线圈，通过电磁感应能够获取充足能量。从图1 中能给看出，取能线圈需要绕制相应匝数，在磁场周围需要产生输电电流。磁场穿过线圈通过感应能够产生电势差，然后将感应电能进行转换，能够对在线检测装置供电量级进行确定。通过创新取能方式，布设较为简单，耗费的成本较低，整体安全性较高，能够全面推广应用。
图2 是取能线圈空间布置图，线圈平面和变电站平面能够保持垂直状态，要对其布设位置进行调控，确保其和架空线路框架以及变电站端任意变电站距离比安全距离要大。各个电压等级线路取能效果存在差异，如果依照图2 进行布设，由于变电站三相导线之间的距离较远，可以忽略相应相之间的影响。
（三）势能取电
势能取电就确保电容集能有效转换，通过感应不同电动势能够获取相应的电势差，使得电场中电容极板在高频开关中合理通断，确保电荷能够有效传输，使得电场能够转换为电能，基本原理如图3 所示。
当前通过应用电磁场计算软件能建立相应的仿真模型，从图中能够看出，外部交变电场受到电容集能转换器应用会产生相应变化，所以通过工频电场中金属极板能够对电动势进行有效感应，保障二者之间产生的电势差能够用于负载供电，电场电能充分转换。
二、电源低功耗管理探究
对取能形式进行优化，完善电源供应输出方式，能够降低在线监测装置自身功耗情况，这样能够确保装置监测功能全面发挥，还能保障电源损耗值得到有效控制，使得功耗与性能能够保持稳定状态。
（一）动态电源管理
动态电源管理就是对系统各项资源合理应用，监测装置在应用过程中，对相应传感器进行关闭，确保其能够处于低能耗状态，此类方法应用需要从整体以及个体角度对传感器运行功耗进行全面管理。当前传感器工作状态能够进行划分，通过合理应用DPM技术使得传感器能够实现电力资源优化配置。在动态电源管理中，可以实施不同策略。当各项任务请求得到有效处理之后，传感器能够处于等待状态。如果空闲时间超出限定值之后，传感器会调换状态。系统在开启状态中，需要对相关预测算法进行分析，然后掌握传感器基本状态。通过预测功能，使得相关部件得到唤醒或是关闭。
（二）动态电压频率调节
动态电压频率调节就是根据监测任务要求，对传感器进行调整，这样能够保障其工作频率处于稳定状态，能够完成节能目标。其中应需要要应用ARM9 处理器，此设备是监测装置保持稳定工作的核心部件，其中有较多外设控制器模块，能够对周边电路进行有效控制，对系统实际功耗具有较大影响。对处理器中常见的问题进行管控，控制耗电问题，完成节能目标。分析传感器负载变化情况，根据应用要求选用动态频率调节技术控制相关设备运行进度。结合实际运行要求对处理器基本频率电压进行改变，这样能够有效优化处理器功耗问题，使得系统整体功耗得到全面优化控制。
三、变电站在线监测系统数据的采集与处理
（一）油色谱检测
变压器发生故障时，故障类型不同，油中会产生不同比例的气体，故可采用油色谱检测技术对气体来进行检测，并对故障进行分类分析，常用的特征气体有6种：H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2。油色谱分析系统把采集到的气体成分通过传感器采集后传给上位机，以分析变压器的运行状态。油色谱数据分析常用的分析方法有三比值法、大卫三角法、气相色谱法等，系统采用改良三比值法和罗杰斯四比率法相结合的方法分析处理气体数据，处理结果更精确可靠。
（二）铁心接地电流监测
变压器铁心多点接地形成的闭合环电流一般由50Hz的工频分量和高频脉冲分量构成。铁心接地电流监测，通过高精度接地泄漏电流传感器采集变压器铁心及固定件的泄漏电流，运用“四比值”法处理采集到的信号，根据电流频谱分布情况来判断铁心是否存在多点接地故障。
（三）振动监测
当铁心中主磁通和铁心振动在空载和负载变化时大小基本保持不变。通过振动传感器，采集变压器振动信号，它是空载时测得的信号，而铁心和绕组的振动叠加信号就是负载时测量的信号。变压器稳定工作时，变压器器身振动是由铁心振动引起，振动大小跟随铁心故障而改变。因此，可据此原理诊断变压器铁心的状况。
（四）采集数据处理
变压器故障时产生的现象与运行状态之间的关系复杂，常规算法无法完成对变压器故障的诊断分析。对于大量信息不完整、不确定的故障，选择运用处理不确定信息的贝叶斯网络建模分析。
基于专家经验系统、现场数据采集、故障样本库等，针对不同工况下的变压器各关键部分的电压、电流、绝缘电阻和变压器的振动、温度和电气参数，采用VC++调用SMILE 构建贝叶斯网络故障监测与分析模型，设计故障监测与分析相关算法，并将关键模块生成DLL文件，基于Lab-View平台调用库函数节点控件调用生成的DIL文件，完成数据处理和变压器运行状态监测诊断。
四、结束语
总而言之，当前需要对变电站一体化监测装置电源系统基本应用情况进行分析，然后通过相应措施进行节能降耗，使得电源电力能够优化，实现低能耗管理，保障装置检测功能稳定运行。
参考文献：
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[3]田宝进, 李鹏, 石涛. 变电站直流电源系统绝缘电阻检测技术的研究与应用[J]. 信息技术与信息化, 2017(12):157-160.
论文作者:张骐
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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