变电站在线监测诊断系统应用

浅析变电站在线监测诊断系统的应用摘要：设备的安全是电网安全、可靠、稳定运行的基础，对设备进行有效、准确的监测与诊断，是提高供电可靠率及电网运行智能化水平的重要途径。

在全网范围内建设统一的、智能化的电力设备远程监测诊断中心系统。

全面掌握电网设备的状态信息，消除信息孤岛，统筹考虑电网安全、环境影响和经济效益等重要因素，为设备维修和调度计划提供决策依据，以期实现高效节能、环境友好和提高供电可靠性的目的。

关键词：电力设备远程监测诊断中心系统、在线监测系统、局部放电监测
引言
随着西电东送能源战略的实施和广东社会经济持续稳定发展，广东电网规模也实现了跨越式增长，广东电网是全国最大的省级电网，通过“8交5直”的500kv交直流并联输电线路、±800kv特高压直流输电与周边电网互联，因其特有的交直流输电混合运行、网外电力依存度高、受端系统大、环境压力大等特点，是世界上最复杂的电网。

随着科学技术的不断发展，各种电力设备均已具备较为成熟的监测与诊断方法，以此为基础建立起来的不同规模的电力设备监测与诊断系统也相继在国内外出现。

1电力设备监测系统现状
广东电网公司一直非常重视相关理论与技术的发展。

开展了在
线监测试点工作，试点实施项目主要包括两方面的内容，一是在试点变电站和架空输电线路安装、配备必要的在线或带电监测设备；二是有针对性地进行了监测诊断专家系统的研究开发。

这些工作取得了良好的应用成果。

广东电网公司电力科学研究院目前已有雷电定位系统、架空线路在线测温系统、广东电网覆冰监测网、电能质量监测系统、变压器绝缘油在线监测系统、变压器中性点直流电流监测系统等六类专业监测系统投入运行。

广东电网公司下属的部分供电局也试点安装了变压器局部放电在线监测系统、变压器振动在线监测系统。

这些专业系统对电网设备安全和可靠运行起到了重要的作用。

但是由于覆盖范围小，系统功能单一，数据无法互通和集中，因而未能充分发挥其应有的作用。

2 电力设备在线监测诊断系统结构
解决影响广东电网公司长治久安的电力设备安全问题，创建国内领先、国际先进的电力设备远程监测诊断中心，整体提升广东电网的智能化运行水平。

实现全省220kv及以上电压等级输变电设备的远程监测与诊断，建立完善的、运作协调的电力设备远程监测诊断体系，实现电力设备准确、有效的故障诊断、状态评价与风险评估，为公司生产管理信息系统提供维修策略，有力的支撑广东电网运行调度和控制模式从自动化向网络化和智能化全面转换，使公司的电力设备监测与诊断达到国际先进水平。

远程中心示范变电站在线监测装置（系统）的主要功能定义为：
获取采集输变电设备相关的在线监测数据，并将数据上传至远程中心站端综合处理单元；同时具有相应的监测预警和故障诊断功能，以便有效支持远程中心工作的具体实施。

远程中心系统业务功能框架如图所示。

3 变电站在线监测系统功能及配置
3.1总体功能要求
综合性：能够对变电站所有核心高压设备的绝缘状况进行监测，监测项目和参数是全面和多样的。

准确性：准确可靠地连续监测、记录被监测设备的绝缘及状态参数，即特征信息采集，监测数据应能够反映设备状态。

可靠性：作为在线监测装置（系统），应用良好的环境适应性能，能够在变电站户外现场环境长期可靠工作。

安全性：整套监测系统需安全、可靠、安装牢固，不能对高压一次设备的安全造成任何潜在威胁。

3.2主要监测装置的配置
3.2.1 gis局部放电监测装置：监测的参数应包括局部放电幅值（含最大放电幅值、平均放电量）；局部放电相位；局部放电次数。

3.2.2变压器色谱在线监测单元：包括变压器油中气体色谱在线监测单元及油中微水在线监测单元，可同时监测变压器油中溶解的氢气(h2)、一氧化碳(co)、甲烷(ch4)、乙烯(c2h4)、乙炔(c2h2)、乙烷（c2h6）等六种气体组分，并通过计算获得总烃的含量、各组
份的相对增长率以及绝对增长速度；并提供原始谱图。

变压器色谱在线监测系统能根据检测气体含量和增长率自动进行故障预警。

3.2.3变压器油中微水监测单元：可同时监测变压器油中微水（h2o）的含量、各组份的相对增长率以及绝对增长速度；高精度的定量分析，检测数据可与实验室库仑滴定法对比。

3.2.4变压器特高频局部放电监测装置：要求在变压器底部放油阀或者手孔盖板处安装传感器。

需监测的参数应包括局部放电幅值（含最大放电幅值、平均放电量）；局部放电相位；局部放电次数。

3.2.5变压器铁芯接地电流监测装置：变压器铁芯接地电流监测采用外置式穿芯ct传感方式，主要监测参数：变压器铁芯或夹件接地电流。

3.2.6 sf6断路器监测装置：监测的参数有开断时三相电流、累计开断次数、开断动作时间及累积开断电流；储能电机的启动频度、通电时间；分合闸线圈动作电流波形。

3.2.7容性设备在线监测装置：对运行中的容性设备介损tanδ、电容电流及电容量在线监测采用在末屏出线安装外置式穿芯ct传感器。

3.2.8 sf6电流互感器湿度、密度监测装置：选用电子式sf6气体湿度、密度在线监测仪表，能在线监测sf6电流互感器中sf6中气体的水分含量及压力。

3.2.9避雷器监测装置：避雷器全电流和阻性电流在线监测采用在避雷器接地引下线处安装外置式穿芯ct传感器或采用在避雷器
计数器两端抽取泄漏电流的传感方式。

3.2.10环境监测装置：环境监测装置对高压设备现场运行环境的监测有助于对绝缘状况的综合判断，提高状态诊断的准确性。

主要监测参数：环境温度、环境相对湿度、泄漏电流。

3.3监测装置的软件要求
所有设备监测装置的数据均通过站端综合处理单元上传至远程中心供数据展现和分析诊断。

本技术条件书中所有在线监测装置（系统）的软件均应能免费提供给远程中心平台进行安装使用，具备分析诊断、预警功能。

1、数据统计图分析功能：
具有在线监测信号数据的各种横向、纵向比对，能对数据图进行分析处理功能。

2、数据远程传输、分析和诊断功能
需与远程中心高级应用软件集成，具有数据显示、故障诊断预警等功能。

数据显示应具有列明传感器位置及布置图功能。

故障诊断预警功能必须有智能诊断软件对各种缺陷进行自动辨认，系统自动将采集到的信号进行算法处理，能判断出不同类型监测信号，包括变压器局部放电信号，铁芯接地电流，sf6断路器动作特性，容性设备的介损tanδ、电容电流及电容量，避雷器的全电流和阻性电流，环境信息量，以及不同类型的干扰信号。

诊断系统能准确有效地找到故障现象的直接原因，其诊断方式在数据信息不完全的情况下也应能够工作，最大限度地避免误、漏报警。

诊断系统应当对
普通现场检修人员隐藏系统的复杂细节，明确提示报警信息和诊断结论，提高综合诊断系统的易用性；而对高级用户则应强调诊断系统配置的灵活性和诊断结果的自说明性。

应实现远程控制、诊断、查询、访问等功能，通过站端综合处理单元将数据实时传送到远程中心进行统一管理及诊断。

用户可通过网络方式在任何时间接入系统，查看最新的监测诊断结果。

监测系统还需要提供数据回放功能，以了解故障发生的前后事件判断。

对远程中心高级应用软件中状态评价结论为异常或重大异常的设备，以及状态监测报警的设备，可利用故障诊断方法诊断设备可能存在的故障原因和故障部位，并给出依据和解释等，为处理故障提供参考。

3结束语
设备远程监测诊断中心系统将对公司的主干线路和枢纽变电站实施全面在线监测，实现对电网关键设备状态的实时监控，提高电网运行的稳定性和可靠性。

本系统将与公司生产管理及调度管理实现一体化，实现电网设备资产的全生命周期管理。

采用集中建设模式，全网共享统一的软硬件平台，采用统一的技术架构，数据在公司统一分析和存储，实现对设备状态评价的统一管理。

本系统具备数据整合、监测预警、故障诊断、状态评价、风险评估、维修策略等高级服务功能，提供高效的维修、调度决策支持，通过全方位可视化管理界面实现各业务部门的信息共享、协同管理和资源优化。

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。