摘要：变电设备是电网的基本单元，变电设备智能化是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一。智能变电站要求变电设备状态参数自动采集，在线分析，实现状态可视化，并根据设备的状态对设备进行评估、分析，采取相应的应对措施，实现变电站的智能化。上述工作基本上是由变电设备在线监测系统完成，因此对于智能变电站来说，在线监测技术的应用非常关键，进而在这个基础上提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业工作的人员提供出一定价值的参考。
关键词：智能变电站；变电设备；在线监测；分析
引言：智能电网是对电网未来发展的一种愿景，涵盖发电、输电、变电、配电、储能和用电各个环节，以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础、以电网设备间的信息交流为手段，实现从发电到用电所有环节信息的双向交流，具有自愈、安全、交互、协调、兼容、高效、优质、集成的核心特点。变电站作为电网的重要一环，设备的安全运行是实现坚强智能电网的关键。变电站设备检修策略大致经历了三个阶段，即事故检修、计划检修和状态检修。事故检修是一种被动检修，即只在故障发生时才进行检修更新或管理工作；计划检修作为一种预防性检修，在很大程度上降低了设备故障几率，然而，计划检修耗时、耗资，在大多数设备没有任何异常表现时，对设备进行检修、维护，确保设备处在正常状态，该方法并不能保证设备在下次维修之前不恶化和失效。
1.智能变电站
智能变电站作为智能电网的重要组成部分，根据智能变电站技术导则，其定义为：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、通信平台网络化、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的变电站。这个概念使得更加可靠、高效的实时监测和控制设备节点装设在变电站。根据导则，智能设备也被增加到变电站设备之中，其定义为：一次设备和智能组件的有机结合体，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动特征的高压设备，是高压设备智能化的简称，能够实现智能功能并能提供整个系统的监测、控制及管理的普遍IT技术。由于更多自动化、网络化设备的应用，智能变电站尤其应加强自动装置、网络交换机等设备的在线监视，将设备的自检诊断信息、运行工况信息等通过标准协议，送达变电站监控系统进行可视化展示，并通过远传装置发送到上级调度/集控系统为电网实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据的支撑。
2.变电设备在线监测技术发展现状
在线监测技术是掌握变电设备运行状态的重要手段。如何研制能够真实、可靠地反映变电设备绝缘状态的在线监测系统，20余年来一直是我国电力行业努力追求的方向。近年来，随着计算机技术为数字测量技术的不断发展，很多设备的在线监测技术已经逐渐走向成熟。目前，国内外变电设备在线监测系统在市场上包括具有单一监测功能的系统和具有综合在线监测功能的系统两类。单一功能的在线监测系统只能实现对一类设备单一或部分绝缘参数的监测功能，如专门用于监测变压器油的色谱装置或专门用于监测变压器的局放装置。随着技术的不断发展，各类单一功能的在线监测系统趋向集成，各种变电设备的监测单元通过现场总线与上位机主机相连，监测单元负责数据采集、初步分析，并将数据上传至监控上位机，主机对数据进一步处理，统一生成图形、报表，并将数据存入数据库。变电设备综合在线监测系统的形成实现了对变电站变压器、电抗器、断路器、GIS、高压套管、容性设备等变电设备的实时在线监测功能。
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3.智能变电站在线监测
3.1变电站运行环境监测
无人值班变电站运行环境远程监测系统，应包括视频和安防功能，实现运行情况监视、入侵探测、防盗报警、出入口控制、火灾报警、安全检查等；还能够实现室内环境温湿度监测，以及室外环境温湿度、雨量风速监测等主要功能。利用单片机技术、紫外线、红外线、离子感烟等技术，对智能变电站现场的烟雾、明火、绝缘放电、环境温度、环境湿度、瓷套表面污秽泄漏电流、非法入室、小动物侵入、电缆沟进水等情况进行实时监测和记录，并通过通讯网络传输到预警系统主站，作为设备运行工作状况的辅助评估。
3.2过程层设备监测
过程层设备在线监测的主要项目有：变压器、断路器、电容器、MOA避雷器以及气体绝缘组合电器（GIS，Gas Insulated Substation）等。目前国内外对变压器、容性设备、高压断路器等电力设备的在线监测都做了大量深入研究，监测量的范围也越来越广泛。智能开关设备（包括断路器和刀闸）是过程层数字化的重要组成部分。开关设备配有电子设备、数字通讯接口、传感器和执行器，不但具有分合闸基本功能，而且在监测和诊断方面具有附加功能。GIS等SF6电气设备的绝缘性能是确保其安全运行的重要条件。设备内部中的金属微粒、粉末和水分等导电性杂质是引发GIS等设备故障的原因。设备存在导电性杂质时，因局部放电而发出不正常声音、振动、产生放电电荷、发光、产生分解气体等异常现象。因此局部放电是GIS设备状态监测重要对象之一。
3.3电缆、开关柜测温
电力系统的一次电气设备一般由断路器、变压器、电缆、母线、开关柜等电气设备组成，其相互之间由母线、引线、电缆等连接，由于电流流过产生热量，所以几乎所有的电气故障都会导致故障点温度的变化。如：开关柜内部触头接触不良、插接偏心不正等原因导致过热，以致起弧烧坏设备；高压电缆接头、连接器导体部分接触不良引起异常过热，加速绝缘老化导致击穿，这是高压开关柜的主要故障形式，电缆连接处、高压开关柜的动静触头及其他连接处等位置过热是大型事故的征兆，所以电缆接头、高压开关柜的在线实时温度监控，是电缆和开关柜安全的重要保障。目前，国内电力测温主要应用红外点测仪和红外成像仪，但都无法实现开关柜内如断路器、刀闸联接点和触头测温，对全封闭金属铠装柜更是无法触及，所以高压开关的触点等空间有限的电气设备基本上都是处于无监控的状态下运行。
总结：通过上述的内容进行分析研究之后可以得出，智能变电站的发展和成熟对建立坚强智能电网有重要意义。智能变电站在线监测系统运用当前国内外最先进的通信和检测技术，实现对变电站设备各项性能参数的实时监测，达到对变电站设备健康状况及运行环境的智能化实时采集、分析变电站主设备的各项数据，实时对运行设备的状态进行跟踪和监测，及时发布故障告警及检修信息，使智能变电站有效成为智能电网变电环节的重要组成部分。
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论文作者:赵鋆,额日和木,杨宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
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