摘要：在智能化变电站不断发展的背景下，各种一次设备的健康状况以及运行状态对整个电力系统的安全性有直接的影响。通过在线监测系统能够实现对一次设备各种运行数据的实时监测与分析，提高变电站运行的安全性与可靠性，从而为电力企业的发展奠定良好的基础。本文对智能变电站一次设备在线监测系统及其应用进行了简单介绍。
关键词：智能变电站；一次设备；在线监测系统；应用
引言
电力是各项生产、生活活动的必备能源，电力设备尤其是变电站设备需长时间连续运行，容易出现设备故障、绝缘老化等一系列问题，而且故障征兆不明显，设备维护困难。在电力技术的推动下，智能电网获得飞速发展，智能变电站一次设备在线监测系统作为变电站设备状态可视化的重要依托，对保证智能变电站的可靠运行至关重要。智能变电站一次设备在线监测要能整合一些相关设备的状态信息，并能对该设备的运行状态进行评估与分析，从而保证变电站的智能化。智能变电站是应时代需求而生的产物，而它的一次设备在线监测系统就要更加的精准，积极应用网络信息化、计算机数字化、网络平台化等先进技术，提升系统的整体性能。
1智能变电站一次设备在线监测系统
1.1总体设计思路
按照国家电网公司的智能化变电站的相关设计规范，智能变电站一次设备在线监测系统需要满足IEC61850的标准，同时还纳入了智能化变电站的统一数据平台。因此，各类设备的状态监测的智能终端模块均统一运用IEC61850的标准实施建模，这样就可以实现全站各种设备的状态监测相关数据的传输、整合以及诊断分析。在变电站的现场各个系统的通信模块、电源、监测单元以及传感器是通过间隔汇控柜进行放置的，把所有处于间隔状态之下的监测汇控柜依照电压等级的不同实施区域组合，并汇总到变电站保护室的状态监测的系统屏上，然后再采集数据与状态分析。
1.2系统结构分析
智能变电站具有分层原则，因此，一次设备在线监测系统也需要进行分层，即站控层、间隔层和过程层。站控层设备主要是在线监测的站内后台机(子站)，负责收集站内所有的在线监测数据并进行标准化模型的转换以及统计分析功能和数据存储、预警等功能。另外还应向上一级及时上传相应的数据，并接收远程控制和维护命令等；第二，间隔层设备一般为现场监测功能组的主IED，负责某一类或一批设备的在线监测数据收集和整合、分析及就地存储等，并向上一级后台机按照MMS协议上传数据、接收上级发来的控制和配置命令等；第三，过程层设备是相应的监测单元或传感器，主要完成原始数据的采集和数字化功能，并提供一定的就地存储功能，通过串行总线协议或IEC61850规约向主IED上送数据，响应主IED下发的控制和配置命令等。
1.3系统运行原则
在线监测的目的是在一次设备故障发生前发现存在的安全隐患，属于预防性监测范畴。根据各种在线监测技术发展应用的实际情况，需要注意以下几点：第一，传感器之间的整合，指的是类似或相同或监测同一对象的传感器可以整合到一起或一起整合到同一个装置之中，从而减少传感传感器物理数量，增加一致性和稳定性；第二，传感器与在线监测装置整合。即传感器部分融入监测装置部分，取消传感器与采集器之间的接线，实现二者紧密稠合；第三，在线监测装置间的整合，考虑将统一类型的多个监测装置进行整合，将不同类型的监测装置在可能的前提下进行整合，将在线监测装置与传统表计整合等。
2智能变电站一次设备在线监测系统的应用
2.1变压器在线监测
变压器在线监测系统的主要组成部分如图1所示，主要包括油色谱监测、微水及油温监测以及局部放电监测三个单元的采集功能模块。第一，油色谱监测模块主要是监测分析变压器内部故障，尤其是在变压器运行过程中，油和固体绝缘材局部过热、局部放电或是其他内部故障等，对变压器油中溶解气体的监测能够监控变压器的运行状态；第二，油微水和油温监测模块主要针对变压器冷却器和内部发热故障，根据变压器的检修经历得知，当变压器内部故障时，发热导致温度升高超过阑值时，变压器油分解速度会随着温度升高而加快，产生的各种气体会降低油绝缘性能；第三，局部放电监测模块主要反映变压器内部产生的放电故障，局部放电时如果放电量超过2万电荷时，此时变压器的绝缘性能低于持续运行的标准要求，存在绝缘击穿的可能，局部放电监测模块能够实时监测放电量，避免变压器故障停运。
图1变压器在线监测系统组成部分
2.2高压断路器在线监测
高压断路器是智能变电站中进行控制操作的开关设备，可以有效保障整个电路的安全性能，对于电力系统的稳定运行发挥着重要作用，因此，加强高压断路器的在线监测是一次设备在线监测系统的一个重要应用。首先，高压断路器的机械性能在线监测，高压开关故障的一个重要原因就是断路器的机械性能故障，通过在线监测技术，对各级断路器的震动波形峰值大小和时间差进行分析，如果波动较大，则说明断路器出现了故障；其次，高压断路器触头电寿命的在线监测，断路器在控制电流开断的过程中会造成触头的电磨损，根据不同开断电流状态和断电次数，建立相应的等效磨损曲线，从而对每台断路器开关触头的磨损情况进行总结和分析，并根据触头累计磨损量对其电寿命进行准确判断。此外，高压断路器的在线监测还包括分合闸线圈通路、灭弧室以及灭弧电磨损等方面的监测。
2.3GIS设备在线监测
为了减少变电站的占地面积，积极发展和应用六氟化硫全封闭组合电器（GIS）。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。GIS设备应用在线监测系统的原理是将超高频UHF传感器装设在GIS设备上面，通过传感器监测GIS内部有无放电信号，并同步进行数据的分析和传输，站控端故障诊断系统完成放电源识别和定位功能。GIS放电生成电磁波，传感器能够将局部放电产生的电磁波信号转变成电压信号，进而将电压信号滤波、放大，最后将其储藏于采集控制单元，主控计算机将其逐步处理并由运输网络传输到远程客户。在GIS设备上安装有多个传感器，当GIS某一点发生故障时，故障点相邻的两个传感器能够监测到放电信号，但两个传感器获得信号的时间不同，可以利用两个传感器的时间差计算出局部放电的确切位置。
结束语
总而言之，随着科学技术的发展，智能变电站的运行功能将更加完善，为了进一步确保一次设备的运行质量，电力企业要加强智能变电站一次设备在线监测系统的研究和应用，针对主要的电气设备做好在线监测和状态检修，及时排除故障，确保智能变电站的安全、可靠运行。
参考文献
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[2]董烨,李永斌,张勋.智能变电站一次设备在线监测系统建设方案[J].科技信息,2011,(22):797+799.
[3]高明华,王冬,王学峰,张勇.智能变电站设备在线监测系统[J].山东电力技术,2011,(01):18-21.
论文作者:崔锦秀
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
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