(國(guó)網(wǎng)湖南省送變電工程公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析

唐快成

(國(guó)網(wǎng)湖南省送變電工程公司湖南長(zhǎng)沙410000)

智能變電站一次設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)σ淮卧O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的獲取，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其自動(dòng)的診斷，進(jìn)而確保智能變電站安全和可靠運(yùn)行。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)以及智能變電站在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，提出了以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

智能變電站；一次設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；IEC61850

引言

智能變電站一次設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)的主要作用是為智能變電站一次設(shè)備提供一種安全、可靠、故障診斷的維護(hù)手段，從而能夠?qū)σ淮卧O(shè)備的運(yùn)行狀況以及故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，保證一次設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，能夠?yàn)樽冸娬竟?jié)省大量的人力和財(cái)力。

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是根據(jù)國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，同時(shí)將其納入到智能變電站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，該系統(tǒng)能夠有效的實(shí)現(xiàn)智能變電站一次設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸、匯總和診斷分析。

在智能變電站的現(xiàn)場(chǎng)中各系統(tǒng)的傳感器、監(jiān)測(cè)單位、電源和通信模塊主要是利用間隔匯控柜進(jìn)行防治，并且根據(jù)電壓等級(jí)對(duì)全部間隔狀態(tài)的監(jiān)測(cè)匯控柜進(jìn)行組合，之后將其匯總到變電站保護(hù)室狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屏，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和狀態(tài)的分析，

智能變電站一次設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)采用的是分層分布式結(jié)構(gòu)。站控層設(shè)備主要是在線監(jiān)測(cè)的站內(nèi)后臺(tái)機(jī)，對(duì)站內(nèi)的全部的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集同時(shí)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化模型的轉(zhuǎn)化、分析和存儲(chǔ)等，并并遠(yuǎn)程控制和維護(hù)命令進(jìn)行接收。間隔層設(shè)備通常是對(duì)某一批設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集、整合、分析和存儲(chǔ)等進(jìn)行負(fù)責(zé)。在過程層中具有傳感器和現(xiàn)場(chǎng)采集單元，所有類別的傳感器都是由變電站一次設(shè)備廠家安裝在設(shè)備的內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)采集單位都是按照監(jiān)測(cè)功能的要求進(jìn)行配置，比如局部放電監(jiān)測(cè)、鐵芯電流監(jiān)測(cè)、套管監(jiān)測(cè)、避雷器監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)、機(jī)械特性監(jiān)測(cè)、SF6氣體監(jiān)測(cè)、GIS局部放電監(jiān)測(cè)、電壓監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。所有的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集單元都是通過ICE61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接入到狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)子站中。如圖1為智能變電站一次設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)框架圖。

圖1 智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖

在智能變電站中必須設(shè)置一套獨(dú)立的綜合狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣才能夠有效的避免給站控層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備帶來巨大的負(fù)擔(dān)，確保整個(gè)站控系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)具具有的功能主要包括單元配置、采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、ICE61850數(shù)據(jù)接口、故障報(bào)警和診斷等，對(duì)變壓器、斷路器等一些設(shè)備的狀態(tài)信息進(jìn)行全面的采集，從而實(shí)現(xiàn)智能變電站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)可視化之后將其上傳到狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站，與此同時(shí)對(duì)主站給故障設(shè)備分析和診斷的結(jié)果和建議進(jìn)行接收，從而為之后的狀態(tài)監(jiān)測(cè)一次設(shè)備的綜合管理提供重要的數(shù)據(jù)支持。

二、智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過程

該系統(tǒng)的主要工作過程是各類傳感器對(duì)各電力功能原件的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)采集單元?，F(xiàn)場(chǎng)采集單元主要是安裝在變電站的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器自動(dòng)實(shí)時(shí)的通信，并且對(duì)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行上傳。

監(jiān)測(cè)中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行控制和管理，同時(shí)對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，并且全面診斷和分析站內(nèi)各個(gè)電力功能單元原件的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全部有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)合，建立健全運(yùn)行和檢修管理數(shù)據(jù)庫，利用ICE61850協(xié)議實(shí)現(xiàn)和監(jiān)控后臺(tái)之間的通信，同時(shí)將各電力功能原件狀態(tài)信息提供給運(yùn)行人員，并且實(shí)現(xiàn)是對(duì)可能發(fā)生的故障的預(yù)警。

已經(jīng)經(jīng)過整合之后的變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一個(gè)全局狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)庫，是設(shè)備狀態(tài)信號(hào)發(fā)布的重要平臺(tái)，該系統(tǒng)同時(shí)也是故障診斷、運(yùn)行和檢修維護(hù)的咨詢管理平臺(tái)。不但能夠?qū)C合數(shù)據(jù)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的利用，還能夠?qū)⑵涮峁┙o變電站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行使用，從而為變電站一次設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警分析提供重要的數(shù)據(jù)支持。

三、智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)單元和項(xiàng)目

(一)油色譜監(jiān)測(cè)單元

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置主要是根據(jù)氣相色譜的原理，在線監(jiān)測(cè)充油變壓器油中溶解的故障氣體的含量和變化趨勢(shì)。該單元通常由三個(gè)部分組成，分別是油氣分離裝置、混合氣體分離監(jiān)測(cè)裝置以及數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理單元等。一根取油管和一根回油管將油氣分離裝置和變壓器之間實(shí)現(xiàn)連接，利用自動(dòng)控制油循環(huán)的手段實(shí)現(xiàn)循環(huán)取油。利用真空脫氣的手段，通過真空將油樣中溶解的特征氣體分離開來。

(二)局部放電監(jiān)測(cè)單元

局部放電監(jiān)測(cè)單元主要是通過超聲傳感器進(jìn)行局部放電信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，同時(shí)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)處理單元的A/D大轉(zhuǎn)換，最終以數(shù)字信號(hào)的形式通過CAN總線將其發(fā)送到局部放電的IED進(jìn)行處理。

(三)機(jī)械特性監(jiān)測(cè)

斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)單元首先是通過轉(zhuǎn)角位移傳感器和交流骨干器以及直流互感器對(duì)斷路器的行程和三相電流的模擬量進(jìn)行采集，同時(shí)通過電纜將這些模擬信號(hào)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)處理單元，等待處理。在現(xiàn)場(chǎng)處理單元接收到模擬信號(hào)之后，通過濾波、放大以及數(shù)字化等一系列的處理之后實(shí)現(xiàn)信息判斷，之后將處理之后的結(jié)果傳輸?shù)较到y(tǒng)間隔層，等待進(jìn)一步的處理。

(四)SF6氣體監(jiān)測(cè)

數(shù)字式密度監(jiān)測(cè)單元是直接安裝在開關(guān)設(shè)備上的，利用電子式壓力和溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體壓力和溫度值的數(shù)字量進(jìn)行直接的監(jiān)測(cè)，能夠通過計(jì)算直接的求出氣體的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。不但能夠得到實(shí)時(shí)密度的數(shù)字量，還能夠?qū)F6壓力、溫度值等進(jìn)行隨之的監(jiān)控，能夠更加全面的對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行了解。

(五)開關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)

開光柜溫度在線監(jiān)測(cè)主要是采用紅外傳感器測(cè)溫并且實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換傳送的手段，其主要原理就是利用紅外測(cè)溫儀特殊的光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)中的目標(biāo)物體紅外輻射能力，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器中并且將其轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的電信號(hào)。

四、結(jié)語

隨著現(xiàn)代智能變電站的不斷發(fā)展，對(duì)變電站系統(tǒng)運(yùn)行安全和可靠性的要求不斷提高，做好變電站一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)變得越來越重要。通過智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)能夠?qū)崟r(shí)的掌握一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀況，有效的提高變電站的安全性和可靠性，不斷的促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展。

[1]董燁,李永斌,張勛.智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方案[J].科技信息,2011(22):807+809.

唐快成(1982-)，男，大專，主要從事變電一次安裝工作。

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