電力設備在運行中經受電、熱、機械的負荷作用，以及自然環境的影響，長期工作會引起老化、疲勞、磨損，以致性能逐漸下降，可靠性降低，設備故障率逐漸增大，危機電力系統的安全運行，因此需要對這些設備的運行狀態進行監測。變電設備狀態監測通常有離線檢測和在線監測兩種方式。

1 離線檢測技術

長期以來，電力設備依賴于定期離線檢測，離線檢測可以在設備運行時采集樣本或數據，通過儀器、設備等在實驗室對樣本進行檢測分析或對數據進行分析加工，根據設備運行數據、缺陷記錄、停電試驗等手段發現設備故障的征兆，通過分析設備可能發生故障的原因和部位，從而引出處理的方法。離線檢測具有非實時性的特點，試驗結果有一定的滯后性，不能反映設備運行的當前狀態，只能檢測一些常規數據，在防止事故方面有很大的局限性和不足，不能全過程地反映設備運行條件下的各種狀態，對突發性故障無法提前預知。離線檢測需要停電離線進行，試驗時間長、工作量大，越來越制約電力設備的安全運行。

2 在線監測技術

在線監測的實質是要求分析設備的當前狀態及未來趨勢，在發生故障之前提出檢修計劃，做到防患于未然，是狀態設備的技術基礎之一，在智能變電站中占有越來越重要的地位。在線監測技術指在電氣設備的運行狀態下，通過特殊的試驗儀器、儀表裝置，對被測的電氣設備進行的檢測，用于發現運行中的電氣設備所存在的潛在性的故障。它可以測出電氣設備在所測時刻下的使用狀態，便于及時發現設備的隱患，了解隱患的變化趨勢等，可以發現常見的電氣設備在運行狀態下出現的所有問題。在線監測是智能變電站狀態監測的主要實現技術手段。

3 狀態監測系統在曹植變電站中的應用

220kV曹植變電站是我院設計的第一座智能變電站，該站狀態監測系統主要針對站內主要一次設備包括主變壓器、氣體密封組合電器(GIS)、避雷器等實施狀態監測，監測方式主要以在線監測方式。本變電站規劃3臺主變壓器，本期2臺，均為三相自冷式;220kV側采用GIS設備，采用雙母線接線方式，規劃出線6回，本期2回;110kV側采用GIS設備，采用雙母線接線方式，規劃出線12回，本期6回。全場220kV電壓等級按進出線間隔配置敞開式金屬氧化鋅避雷器。110kV電壓等級按進出線間隔配置封閉式金屬氧化鋅避雷器。

3.1 系統功能結構

本站狀態監測系統采用分層分布式結構，由傳感器、智能組件IED及監測后臺組成，各個狀態監測單元通過統一的IEC61850協議與監測后臺系統通信。監測后臺具有各種監測功能的數據采集存儲、故障報警、故障診斷等功能，系統功能結構如圖3.1-1所示。

圖3.1-1狀態監測系統功能結構圖

傳感器是狀態監測系統的關鍵組成部分，其性能直接決定整個系統測量的準確性。本工程傳感器層包括簡單的電壓電流傳感器，也包括復雜的采集裝置，如油色譜、密度微水傳感器。傳感器采集到監測數據后，通過模擬信號、RS-485通信、網絡通信等途徑，將信息上送到智能組件IED，由智能組件IED對監測數據做初步的分析，然后將監測數據及分析結果通過MMS服務上傳至監測后臺。

依據各監測部分需求的不同，本工程共采用了四種智能組件IED：①油色譜IED，監測七氣、微水;②變壓器監測IED，監測油溫、鐵芯電流;③避雷器IED，監測全電流、阻性電流;④GIS密度微水IED，監測SF6密度、微水。

3.2 變壓器在線監測

(1)系統概述

變壓器在線監測系統完成對變壓器油中氣體，變壓器頂層油溫底層油溫和鐵芯電流的監測任務。

(2)監測子系統

①變壓器油色譜及微水監測。變壓器油色譜及微水前端采集裝置采集H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2氣體含量和微水含量，并將七氣和微水含量原始數據及譜圖通過RS-485通信方式上傳至油色譜IED，油色譜IED將接收到的各種氣體含量通過二次抓峰處理和三比值運算，得出各種氣體濃度值及三比值診斷結論，并將此結果集以IEC61850方式上傳至監測后臺，通過界面方式展示給用戶。

②變壓器油溫監測。頂層油溫監測采用主變自帶鉑電阻溫度傳感器，經主變端子箱內變送器轉變為4-20mA直流信號，接入主變狀態監測系統控制柜內變壓器監測IED。底層油溫監測采用鉑電阻溫度傳感器，傳感器輸出直接引入主變狀態監測控制柜內，經變送器轉為4-20mA信號，接至變壓器監測IED。變壓器油溫監測相