劉杰

摘要：電能由于經(jīng)濟(jì)、便捷、清潔等特點(diǎn)已成為是當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)和生活的主要能源，而變電站中的電力設(shè)備因其連續(xù)運(yùn)行容易出現(xiàn)氣（液）體泄漏、局部放電、絕緣老化、機(jī)械卡阻等故障，故障后不僅維修周期長(zhǎng)還影響電力系統(tǒng)運(yùn)行。因此通過(guò)搭建一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有效緩解以上問(wèn)題，使運(yùn)行維護(hù)管理模式由事故、故障檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。文章介紹了110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分;闡述了一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容;分析了一次設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：110kV變電站;設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè);系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

0引言

電網(wǎng)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任是提供優(yōu)質(zhì)、高效、可靠、足量的電能。由于變電站在電網(wǎng)中的電壓轉(zhuǎn)換和電能分配作用使得其在保障電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全可靠運(yùn)行的占據(jù)重要地位，尤其以110kV變電站布點(diǎn)數(shù)量多，與配電網(wǎng)緊密聯(lián)系顯得更為突出。因此，為保證無(wú)人值班運(yùn)行模式下的110kV變電站一次設(shè)備的安全高效運(yùn)行[1]，避免設(shè)備事故的發(fā)生就必須通過(guò)搭建設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而分析判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及安排日常維護(hù)或定期修護(hù)。

1一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分

110kV變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由狀態(tài)采集單元（含信號(hào)處理單元）、網(wǎng)絡(luò)傳輸單元、監(jiān)測(cè)主機(jī)（含專用軟件）三部分組成。

狀態(tài)采集單元包含安裝在設(shè)備本體或者附近的與一次設(shè)備密切相連的各類傳感器及信號(hào)變送、處理模塊，主要功能是監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的相關(guān)物理量表征信息。網(wǎng)絡(luò)傳輸單元包含以太網(wǎng)交換機(jī)、各類串行總線控制器、無(wú)線傳輸設(shè)備。監(jiān)測(cè)主機(jī)主要用于接收各種狀態(tài)采集單元發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷、存儲(chǔ)，并按規(guī)則向監(jiān)測(cè)主站報(bào)送相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。

2一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容

針對(duì)戶內(nèi)GIS和敞開式變電站不同的布置方式和設(shè)備型式的，狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容亦有所不同。對(duì)于油絕緣設(shè)備主要配置油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置、鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)裝置、變壓器中性點(diǎn)直流電流在線監(jiān)測(cè)裝置、無(wú)線測(cè)溫裝置等;對(duì)于開關(guān)柜設(shè)備配置測(cè)溫光纖/表面聲波在線監(jiān)測(cè)裝置、高壓帶電顯示裝置;對(duì)于氧化鋅避雷器配置泄漏電流在線監(jiān)測(cè);對(duì)于容性CVT、CT及變壓器套管配置介損及電容量在線監(jiān)測(cè)裝置;針對(duì)GIS設(shè)備配置局放在線監(jiān)測(cè)裝置和SF6泄漏監(jiān)測(cè)裝置。

3一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能是了解和掌握運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)，包括采取各種檢測(cè)、測(cè)量、監(jiān)視、分析方法，結(jié)合歷史、現(xiàn)狀、設(shè)定參數(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估、判斷其處于何種狀態(tài)并進(jìn)行顯示和記錄，對(duì)異常狀態(tài)做出告警以便運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。從而為設(shè)備的故障分析、性能評(píng)估、合理使用和安全工作提供信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，減少停電時(shí)間和節(jié)省管理維護(hù)成本。

3.1布線系統(tǒng)物理鏈路設(shè)計(jì)

狀態(tài)采集單元至監(jiān)測(cè)主機(jī)可采用光信號(hào)或電信號(hào)的有線以太網(wǎng)絡(luò)、串口網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線個(gè)域網(wǎng)進(jìn)行信號(hào)傳輸。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)自動(dòng)傳輸技術(shù)能有效解決信號(hào)衰減問(wèn)題[5]，利用無(wú)線個(gè)域網(wǎng)傳輸技術(shù)可將信號(hào)發(fā)射頻段提高到100MHz之上，能有效避免傳輸信號(hào)受電磁環(huán)境干擾。

3.2 狀態(tài)采集單元設(shè)計(jì)

根據(jù)不同設(shè)備的監(jiān)測(cè)要求選擇不同監(jiān)測(cè)方法和信號(hào)處理方式，不同的安裝方式選擇恰當(dāng)?shù)牟贾梅绞?。如針?duì)戶內(nèi)GIS局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)傳感器檢測(cè)GIS內(nèi)部局部放電激發(fā)的電磁波信號(hào)，對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、前置放大、檢波后，由高速數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行采樣、存儲(chǔ)、數(shù)字信號(hào)處理。如針對(duì)充油線圈設(shè)備的油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用氣相色譜分析法對(duì)故障氣體組份進(jìn)行定性、定量分析，獲得氣體組份及其含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的故障診斷。如變壓器鐵芯接地和容性設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用一匝穿芯方式進(jìn)行信號(hào)取樣，在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)實(shí)時(shí)地對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、采集、處理。完成信號(hào)采集后參照MODbus或CDT協(xié)議以報(bào)文的形式經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)上送至監(jiān)測(cè)主機(jī)。

3.3一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置選型注意事項(xiàng)

在進(jìn)行設(shè)備選取時(shí)應(yīng)該至少?gòu)囊韵录胺矫孢M(jìn)行考慮：①信號(hào)測(cè)量方面，傳感器及其處理單元無(wú)故障使用時(shí)間盡量長(zhǎng);②信號(hào)測(cè)量精度上，合理控制測(cè)量精度，即不能太高也不能太低;③使用壽命上，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置使用壽命不短于被監(jiān)測(cè)設(shè)備使用壽命;④在監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置方面，對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)[7]?！?防護(hù)等級(jí)方面，根據(jù)不同安裝場(chǎng)所和氣候條件選擇不同防護(hù)等級(jí)殼體及封裝形式。

3.4一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需具備的功能至少應(yīng)包含監(jiān)測(cè)單元信息配置、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)管理員定義和參數(shù)設(shè)定。因此，在研究110kV變電站一次設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)需要理清各功能模塊間的流程，如圖1所示為一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程圖。

（1）定義系統(tǒng)管理員和用戶信息，包含的信息有：管理員的名稱和標(biāo)識(shí)登陸口令、用戶名稱和標(biāo)識(shí)、登陸口令和權(quán)限等。

（2）對(duì)系統(tǒng)中的所有的狀態(tài)采集單元進(jìn)行信息配置，包含了定義采集單元名稱、網(wǎng)絡(luò)地址以及端口號(hào)、有效測(cè)量范圍等。

（3）從狀態(tài)采集單元里獲取配置文件上傳至監(jiān)測(cè)主機(jī)。

（4）對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元配置文件進(jìn)行解析，在將內(nèi)容保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中;配置信息包含網(wǎng)絡(luò)儀表、儀表地址和傳感器連接接口等。

（5）如配置信息需要修改，需先修改配置信息再進(jìn)行下一步，如果不需要修改可以直接進(jìn)行下一步;如果想要重新定義或者修改傳感器中的信息，須重新更新配置器信息;如修改網(wǎng)絡(luò)儀表中的信息，同樣需要對(duì)配置信息進(jìn)行修改;如重新定義或者修改虛擬表中的配置信息，同樣需要更新配置信息;如重新定義或者修改電力參數(shù)信息，也需要更新配置信息;如重新定義或者修改參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也需要更新配置信息。

（6）一次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)需要在接收到管理員發(fā)送的采集數(shù)據(jù)命令之后再進(jìn)行操作。

4結(jié)語(yǔ)

隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展，110kV變電站的增多使得運(yùn)行維護(hù)所面臨的困難也逐步增多，利用現(xiàn)有的資源和技術(shù)解決這一難題，就必須實(shí)現(xiàn)變電站智能化和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的普及化[8]。110kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行中的高壓設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握其工作狀態(tài)以及可能發(fā)生故障的程度等，能切實(shí)提髙一次設(shè)備的可靠性和電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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