摘要：智能变电站是传统变电站改革的重要方向，能够实现变电设备运行监控、配电数据分析、变电信息采集和发布等工作，在智能电网中发挥着十分重要的作用。智能变电站一次设备在线监测系统能够采集一次设备的状态信息，并能对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运行效益。本文简单分析了智能变电站一次设备在线监测系统的设计，并探讨了具体一次设备在线监测中的应用。
关键词：智能变电站；一次设备；在线监测系统
引言
在科学技术的推动下，构建智能电网成为我国电力行业的重要发展目标，变电站是电网的重要组成部分，加强智能变电站运行维护的研究，有利于提升电网输配电质量，为广大电力用户提供安全、高效的电力服务。智能变电站的核心理念是通过系统融合和设备整合，采用一体化监控概念，对变电站进行综合监测和故障诊断，并提供故障解决方案。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，能够实现变电设备状态运行检修管理，提升输变电专业生产运行管理精益化水平，对保证智能变电站的可靠运行至关重要。电力企业要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，提升智能变电站一次设备在线监测系统的整体性能。
1智能变电站一次设备在线监测系统设计
1.1总体设计思路
按照国家电网公司所发布的智能化和在线监测规范要求，智能变电站一次设备在线监测系统需要满足IEC61850的标准，同时还要纳入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。智能变电站一次设备在线监测系统的设计要遵循平台化、一体化、全景化、网络化、数字化、模块化、标准化的原则，设置针对各类变电站一次设备的智能汇控柜，将各监测组件、控制组件以及合并单元等按模块化的标准组件形式实现全景式的在线诊断与智能诊断系统。
1.2系统结构分析
智能变电站一次设备在线监测系统结构分为站控层、间隔层、过程层，如图1所示。第一，站控层设备主要是在线监测的站内后台机，它可以接收各类监测装置数据，实现各类设备的数据采集、存储，并具有故障告警、故障诊断等功能，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，过程层设备主要包括主变压器、断路器、GIS设备、电容型设备、金属氧化锌避雷器等一次设备的采集传感器，实现变电设备状态信息自动采集、测量等功能。
图1智能变电站一次设备在线监测系统示意图
1.3系统技术特点
智能变电站一次设备在线监测系统的技术特点体现在以下几个方面：第一，信息共享平台化，支持信息一体化平台化的要求，站内数据信息共享，满足集中监控、顺序控制、状态检修等要求，并且站控层一体化平台和电力数据网相连；第二，信息展现一体化，站内系统信息平台把经过整合的信息资源展现给用户，提供给用户最全面、全方位的监测和故障诊断信息，大大提高了信息系统的运行效率；第三，监测目标全景化，对整个变电站的关键设备（例如变压器、开关设备等）进行全面的状态监测，实现监测目标全景化；第四，设备状态可视化，系统基于自监测信息和经由信息互动获得的其他信息，通过智能组件的自诊断功能，以智能电网其他相关系统可辨识的方式表述自诊断结果，使设备状态在电网中实现可观测。
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，油色谱监测主要是监测和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等，同时，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，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阈值时，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，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，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。
2.2避雷器在线监测
避雷器在线监测系统利用避雷器运行时的接地电流作取样装置的电源，将泄漏电流的大小转换成光脉冲频率的变化，采用光纤取样、微机数据处理和数据通讯等一系列高科技手段，解决了避雷器泄漏电流测量、传输中的无源取样等问题。针对应用较多的氧化锌避雷针，应用在线监测系统，主要是通过运用基波法来对110kV及以上的变电站内的氧化锌避雷针阻性电流以及泄露电流来实现对避雷针工作状况的动态监测，其中基波法主要是采用模拟滤波技术以及数字滤波技术从采集至避雷器末屏所泄露的总电流中来找出其中阻性电流基波部分，然后按照阻性电流对避雷针的绝缘状况进行判断。
2.3断路器在线监测
断路器相关动作特性的在线监测系统主要是采用专用霍尔电流式的互感器，断路器的合、分闸线圈以及储能电机运行数据、电流互感器的二次传感所采集的数据等经过断路器的在线监测终端对所采集的数据实施综合性的计算与分析，然后经由RS485总线把其远传到后台状态监测软件上，这样用户就可以对合、分闸线圈动作波形、软件对该断路器具体工作状况的评估以及分析结果、储能电机具体工作状态等进行实时查看。针对断路器的监测包括两个方面，一方面是机械性能在线监测，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；另一方面，触头电寿命的在线监测，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，准确判断触头电寿命。
结束语
总而言之，智能变电站一次设备在线监测系统可以对变压器、避雷器、断路器等各种变电设备进行实时在线监测，有利于智能变电站的安全、可靠运行。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，运用分层分布式的系统结构以及模块化设计和总线控制技术原理，使该系统测量的稳定性、准确性以及抗干扰性能等均得到了较大的提升，进而极大地满足工业现场的实用要求。
参考文献
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论文作者:耿萱
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
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