摘要:在新形勢下要保證電網系統的安全性與可靠性運行，必須要做好變電站一次設備的在線監測工作，在智能化變電站不斷發展的今天，各種一次設備的健康狀況以及運行狀態對整個電力系統的安全性有直接的影響，通過在線監測實現對一次設備各種運行數據的實時管理與分析提高電網運行的安全性與可靠性，為電力企業的發展與進步打下良好的基礎。

引言

電力工業將來的發展方向是智能電網，在智能電網規劃的推動下，智能變電站將成為新建變電站的主流。根據智能變電站技術導則，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。這就對原有變電站狀態監測系統提出了更高的要求，需要更加可靠、高效的實時監測系統來實現智能變電站設備在線監測。

1.在線監測系統結構

按照國家電網公司所發布的智能化和在線監測規范要求，目前智能變電站在線監測系統層次結構，系統按照裝置(IED)分為4層包括站端監測單元、主IED、子IED和傳感器(或監測裝置)。站端監測單元是全站的后臺負責變電站的監視和管理:主IED按監測設備類型配置，子IED負責部分監測數據的采集及轉發;或與傳感器一體的監測裝置，直接與被檢測一次設備連接。

2.智能變電站一次設備在線監測系統的工作過程

狀態監測系統的工作過程是，各類傳感器對不同電力功能的元件的狀態信息進行實時采集，并點對點傳輸到現場采集單元，通常在變電站的監測現場會安裝有現場采集單元，通過現場總線來實現和監測中心服務器的自動化與實時的通信，并把相關狀態參數上傳到系統中。其中監測中心對各個監測單元進行有效的管理與控制，同時還負責各種狀態監測數據的采集以及存儲工作以此來對站內的各個電力功能元件運行狀態實施必要的診斷以及分析還要和相關的數據實施融合，從而建立起運行和檢修管理的數據庫，通過IEC61850協議來實現和監控后臺的通信，然后給運行工作熱暖提供各個電力功能元件的狀態信息以及對可能出現的各種故障進行預警。對系統進行整合之后，全站的狀態監測系統實際上就是一個數據庫，該數據庫可以反映出全局的狀態信息，同樣也是一個設備的狀態信號的發布平臺，還能夠實現對設備運行、檢修維護以及故障診斷等的咨詢與管理。這不僅可以綜合化平臺上的各種數據得到充分的利用，同時還可以為變電站提供自動化的系統，其中自動化的系統報表不但包括保護動作與開關開合之類，同時還包括電力設備的各種狀態信息，可以為變電站的各種設備的實時狀態預警分析工作提供有效的支撐。

3.在線監測項目

3.1容性設備絕緣、氧化鋅避雷器在線監測

容性設備絕緣在線監測系統通過監測110kV及以上變電站內電氣一次設備(如電流互感器、電壓互感器、變壓器套管、變壓器鐵芯、耦合電容器及CVT等高壓設備)的末屏泄漏電流，經分析計算后得到設備運行狀態下的等值電容及其變化率、介質損耗。

系統分兩個部分，即由傳感器和監測終端構成數據采集、測量和計算單元。任一個監測終端出現問題都不會影響其它終端的運行然后終端將數據上傳至服務器進行分析處理保存，最后接入MIS網。

氧化鋅避雷器在線監測系統通過利用基波法測量110kV及以上變電站內氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流來實現動態監測避雷器的工作狀況。基波法是采用數字濾波技術及模擬濾波技術從采集到的避雷器末屏泄漏總電流中找出阻性電流的基波部分，并根據阻性電流來判斷避雷器的絕緣狀況。該方法可以有效地抑制電網的諧波干擾，真實反應實際情況。

開斷故障電流和開斷負荷電流監測

3.2斷路器動作特性在線監測

斷路器動作特性在線監測系統采用專用的霍爾電流互感器采集斷路器的分、合閘線圈、儲能電機等運行過程中的波形和數據以及綜合電流互感器二次傳感采集的電流波形、數據，通過斷路器在線監測終端將采集數據進行綜合計算、分析，通過RS485總線遠傳進入后臺狀態監測軟件用戶可以方便地查勘監測軟件監測的分、合線圈的動作波形、儲能電機的工作狀態以及軟件對斷路器工作工況的評估和分析結果。

（1）斷路器動作時間、速度監測

斷路器分、合線圈是控制斷路器動作的關鍵元件，應用霍爾電流互感器可方便地監測多種信息的分、合閘電流波形。從而分析斷路器分合閘的動作時間，通過預知的斷路器行程從而計算斷路器分、合閘速度。

（2）儲能電機工作工況監測

儲能電機的監測數據主要包括儲能電機的日儲能次數、單次儲能時間長短。如果儲能周期縮短，單次儲能時間變長，則說明儲能系統已出現了問題，如油路或氣路發生泄露、儲能電機出力不夠、管道不暢等。如油泵打壓頻度增加或彈簧儲能不到位等來預告儲能系統液壓油不清潔、閥口密封破壞及泵系統異常、彈簧機構狀態異常等故障。

（3）開斷故障電流和開斷負荷電流監測

開斷故障電流和開斷負荷電流的監測通過監測一次電流的暫態數值和波形分析得出，開斷次數利用監測單元的計數器記錄得出。

3.3無線測溫系統

無線測溫系統是專門用于高電磁干擾環境中可靠工作的無線測溫產品。系統由無線溫度傳感器和無線接收基站構成，基于Zigbee技術，符合IEEE802.12.4通信標準，能實現網絡化的溫度度測量。系統支持無線傳感器數量多，且具有較強的抗干擾能力，特別適用于高壓母線及開關的運行溫度監測，可以實現非接觸溫度測量。

3.4變壓器在線監測

變壓器在線監測項目包括:油色譜在線監測、本體及套管介損、局放、瓦斯氣體、壓力釋放、油流繼電器、油位、變壓器溫度在線監測、接頭溫度紅外監測等。其中，變壓器油色譜氣體監測系統采用用色譜分析原理，將傳感器輸出轉換為標準的4-20mA電信號傳輸到狀態監測服務器。

3.5SF6氣體密度及微水在線監測

SF6氣體密度及微水在線監測系統主要用于實時監測斷路器或GIS設備內部的SF6氣體的微水、密度、溫度及其變化趨勢。當SF6氣體有關指標出現變化時，可以給出其變化曲線;當有關指標達到報警狀態時，系統自動啟動報警裝置。系統的每個監測單元均配置RS485通訊接口，實現將監測數據實時上傳至變電站或上級監控中心功能。

結語

智能變電站一次設備在線監測系統可以對避雷器、GIS以及變壓器等各種變電設備進行實時的在線監測，該系統產品在原有的系統結構、測量方式以及測量原理的基礎上做出了很大的改進，運用分層分布式的系統結構以及模塊化設計和總線控制技術原理，使該系統測量的穩定性與準確性以及抗干擾性能等均得到了較大的提升，極大地滿足了工業現場的實用要求，對于所采集的各種數據信息還可以通過專家診斷系統實施科學的診斷與分析。

參考文獻:

[1]鄭開琦.新一代智能變電站一次設備模塊化設計研究[J].科技創業月刊，2015，28(22):114-116

[2]梅德冬，黃國方，孫軍陵.智能變電站二次設備自動檢測系統設計[J].智能配電系統，2011(2011):43-46

[3]于超.智能變電站一次設備智能化技術研究[J].自然科學:文摘版，2015(9):00039-00039

作者簡介:

申惠琪(1989.03.20)，女，河南，漢族，學歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:變電一次評審技術，單位:國網冀北電力有限公司經濟技術研究院。

陳鵬(1987.08.19)，男，河北，漢族，學歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:電力項目工程管理，單位:國網冀北電力有限公司經濟技術研究院。