探讨智能变电站在线监测系统的运行实现
来源:用户上传
作者:
摘 要：智能变电站的运行设备状态监测主要是在线监测，真实准确地反映运行电压下的一次设备工作状态，可以基于IEC61850的110 kV变电站进行运行分析，实时采集、分析、存储、上传一次设备的在线监测数据，并构建智能变电站在线监测系统数据库，进行设备异常状态的及时预警，确保智能变电站在线监测系统的运行可靠性。
关键词：智能变电站;在线监测系统;运行
面对当前智能变电站快速扩张的态势，要引入智能变电站一次设备状态监测系统和技术，利用各类传感器获取一次设备的监测数据，进行数据的分析、处理、存储，实现数据传输的标准化、状态监测信息的共享化，为状态检修提供决策参考和依据。
1 基于IEC61850的110 kV变电站在线监测分析
1.1 110 kV变电站在线监测系统网络架构
智能变电站在线监测系统由站控网和过程网构成，其中，过程层设备由现场监测单元和传感器构成，实现对原始监测数据的实时采集和数字化处理、存储，响应并接收由主IED（Intelligent Electronic Device，智能电力监测装置）下发的控制及配置指令。间隔层设备，即一次设备现场在线监测组件柜的主IED，实现对监测数据的预处理、分析、上传和存储，并接收子站下发的控制及配置命令。站控层设备也即在线监测系统的站内后台系统，进行监测数据的上传、转换、分析、存储和异常告警，接收并响应主站的远程控制指令。
1.2 智能变电站状态监测方案设计
可以采用一次设备、监测单元和测量控制相分离的方案，状态监测的设备包括主变铁芯、氧化锌避雷器、主变油色谱单元、容性高压设备监测单元、金属氧化锌避雷器监测单元、变压器铁芯电流监测单元等，对智能变电站的各个组件单元进行独立配置，采用控制电缆连接设备本体及站内自动化系统，在室内智能控制柜内就地安装状态监测系统的子IED，考虑到功能性及成本因素，可以选取带有过滤器风扇通风系统的双层中空智能控制柜，并采用分层分块设计的方式，进行状态监测系统的后台软件设计，进行数据的实时采集、监测、分析、处理和存储，体现出灵活配置、可扩展性、高内聚性的特点[1]。
2 智能变电站在线监测系统的功能设计及运行实现
2.1 主变油色谱在线监测系统
可以利用物理分离技术分离变压器油中溶解的气体，鉴定和测量变压器油中溶解气体的浓度，主要是通过油气分离器装置分离变压器油中的特征气体。在强制油循环导入定量室内的载气作用下，分离出故障特征气体，辨析变压器油中特征气体成分，根据油中气体的产气速率判断特征气体的含量和成分。
该系统的运行工作步骤主要为：通过油路循环的方式有效防止连接管道处残余的变压器油，进行油气分离和油样定量工作，并在载气作用条件下，由色谱柱分离出采样气体。同时，数据采集模块则采集气体检测的电信号数据，将其转换为数字信号。嵌入式现场控制和处理单元则进行采集数据的监测、分析和存储。
2.2 避雷器在线监测系统
可以采用主机+从机的方式进行系统配置，选取功耗小、性能稳定、高速的SamsungS3C2440A板作为主机，选取高精度、低功耗、集成度高、大容量的TMS320F28335一体板作为从机。同时，系统基于私有协议进行MOA在线监测装置和避雷器监测IED间的通信，在线监测并获悉MOA氧化锌避雷器全电流、阻性电流、容性电流和雷击时刻，及时进行故障预警和排查。监测系统运行的相关参数有：工作电压、共模、差模、静电放电、电磁场辐射干扰、快速瞬变干扰、绝缘电阻、脉冲电压测试等。
2.3 容性设备在线监测系统
该系统采用分布式结构，由中央监控器控制本地LU的工作状态，进行正常运行数据及异常数据的读取、上传、诊断和分析。包括电流互感器在线监测装置、电压测量取样装置、耦合电容器在线监测装置、变压器套管在线监测装置等，实现对母线电压、电流、等值电容量、谐波分量的实时在线监测。
容性设备在线监测系统的运行原理为：由本地测量单元LC1检测母线PT的二次电压信号Un，由本地测量单元LC2检测电容型设备Cx的末屏电流信号Ix，由中央监控器SC控制LU1、LU2，同步启动、采样传感器输出的模拟电压信号，并对其进行FFT变换处理，获得输入信号Un、Ux相对于工作电源Us的基波相位Ph（n-s）、Ph（x-s），计算获悉电容型设备的介质损耗Tanδ、电容量Cx等绝缘参数[2]。
2.4 在線状态监测及故障诊断系统
局域端主站的OMDS在线监测系统软件采集一次设备的状态参数，通过分布式管理的方式在线实时查询监测数据，诊断一次设备的绝缘状况，跟踪变电站内被测设备的故障缺陷。系统运行的不同层级包括：（1）数据接入层。该层完成在线监测主站及各个变电站间的数据通信。（2）数据分析服务层。该层进行数据处理和分析，检查数据的可靠性、超变化率，剔除无效数据，采用容性设备的介损类比分析方法，完成对设备状态的自动诊断和识别。同时，系统可以对监测数据设置告警限值，如分级设置预警限值、告警限值。（3）应用层。通过Web的方式提供直观可视的人机交互界面，可以进行实时数据、历史测量数据的浏览、告警信息发布等。
3 结语
综上所述，智能变电站在线监测系统为状态检修提供数据支持，通过对油色谱在线监测、避雷器在线监测、容性设备在线监测等，完成数据的实时在线采集、分析、处理和诊断，未来还要加强对GIS设备局放的在线监测和变压器局放的在线监测。
[参考文献]
[1]郭军亮.合肥北城220 kV智能化变电站的设计研究[D].北京：华北电力大学，2016
[2]张悦.智能变电站网络通信在线监测系统[D].南京：南京理工大学，2017.
作者简介：张洪宁（1983— ），男，江苏南京人，学士;研究方向：软件开发。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14954294.htm
