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智能变电站设备状态监测系统平台
&&&& 16:59:47&&&&深圳市爱科赛科技有限公司&&
:产品介绍：&设备状态&是深圳市爱科赛科技有限公司基于多年研发及多行业现场实用经验，运用技术、数据库技术、采集控制技术、视频技术、组态技术、传感技术、IEC61850规约技术、激光检测技术、网络通信技术、无线传输技术自主开发的针对输变电设备的安全生产综合管理平台，系统包括设备运行周边环境、杆塔、线路、GIS、变压器、断路器等设备运行状态监测，并集成故障测距、雷电监测、污秽测报、可靠性分析、电网稳定、无功优化、绝缘监测、变压器在线监测等功能系统，为电网安全生产指挥提供数字化操作平台。智能化变电站综合监控管理系统将给传统管理模式带来深远影响，实现了对资源环境信息的科学管理、综合分析与评价并提供辅助决策，形成了高效的运作体系，通过Internet或Intranet网络实现系统各部门之间的资源环境信息共享。系统工作流程 数据采集层：数据采集层采集各类电力设备在线监测装置、RTU及综合自动化系统的相关数据;数据集中层：对数据采集层的信息集中、整理、上报;对地市供电局调度自动化系统数据断面的获取和上报;从生产MIS系统动态获取设备数据;数据整合层：由部署在地市监测诊断中心的iTSMS二级监控管理平台对来自110KV及以下电压等级变电站的设备数据进行汇总分析、诊断、存储;部署在省公司监测诊断中心的iTSMS一级监控管理平台对来自220KV及以上电压等级变电站的设备数据进行汇总分析、诊断、存储。高级应用层：系统高级应用功能包括：获取并处理输变电设备相关基础资料以及设备实时/历史数据等反映设备健康状态的特征参数，评价设备当前健康状况，预测缺陷发展趋势。对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警信息，并进行有效的故障模式和原因的分析。最终通过综合优化维修策略模型分析，提出维修决策建议，并将决策建议传送到生产MIS系统，有效支持状态维修和调度优化工作的具体实施。
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第1分标：2级单相智能电能表
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京公网安备：智能变电站在线监测专家——常州梓铭电力科技有限公司
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版权所有&常州梓铭电力科技有限公司 苏ICP备号&　　[摘 要]在对变电站设备智能状态监测系统的构成进行论述的基础上，探讨了电力设备智能状态监测技术的应用。同时分析了电力设" />
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智能变电站状态监测技术及应用
2014年27期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　[摘 要]在对变电站设备智能状态监测系统的构成进行论述的基础上，探讨了电力设备智能状态监测技术的应用。同时分析了电力设备智能状态监测专家系统的应用，并为智能变电站状态检测系统的运行管理提出了相关建议。 中国论文网 /1/view-6205253.htm　　[关键词]智能变电站；状态监测技术；运行管理 　　中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：X（6-01 　　0、引言 　　电力变电站是电力部门的骨干企业，其担负这电力线路的架设与生产，其站内的电气设备联系紧密、线路复杂，且存在着大量的节点、大型变压器等，是电力部门安全防范及生产运行质量控制及管理的关键部门。为了确保变电站中的安全稳定运行，各级供电企业在每年的运营过程中都投入了大量的人力、物力等资源来维护变电站的安全运营。在通常情况下，检修人员通过色谱监测、微水密度监测、设备温度监测等检修工作来保证设备的正常运行。在开展这些工作的过程中，都需要检修工作人员持检修设备到每个站点对设备进行逐一检修，存在着工作量大、工作任务繁重的特点，而且不能实现24小时监测，存在着较多的安全隐患。 　　随着通信技术的应用及发展，状态检测技术在电力系统的生产及管理工作中的应用日趋广泛，成为了当前电网稳定运行的重要技术途径。近几年，全国开始有步骤的建立智能变电站状态监测系统，在一定程度上为人们所关注的设备运行状态参数提供了有效途径。 　　1、变电站设备智能状态监测系统的构成 　　变电站设备的智能状态检测就是通过使用传感器。计算机、通信网络技术等方式及时的获得变电站中设备的综合特征参数，并结合对应的专家系统软件对所运行的系统设备进行分析处理，最终对设备的可靠性、剩余寿命等进行预测。从而能够及时的发现系统中潜在的故障，实现供电系统运行可靠率的提高，为变电站设备状态监测及检修工作提供依据，并为及时发现其中的设备存在的异常状况，确保变电站的安全稳定运行。因为变电站中的电力设备种类较多，而且结构功能各异，状态检测的类型也存在较大的差别。但是，任何类型的检测系统那个都需要通过数据信号采集、数据传输以及数据的分析处理与诊断三个程序才能完成系统检测工作。 　　在信号检测及采集过程中，主要是针对不同故障所产生的气体进行检测，如表1所示。在状态检测系统构建中需要根据检测对象故障类型的不同采用对应的检测设备。 　　表1 不同故障类型所产生的气体种类 　　变电站中的电磁环境相对复杂，所采集得到的模拟信号在传输的过程中容易受到来自外界各种电磁干扰而产信号失真的问题。为了能够解决模拟信号在远距离传输过程中导致的信号失真问题，现在多将微弱的模拟信号进行就地转化，通过使用现场总线技术，将信号交由主机技能型循环检测、处理。 　　根据IEC61850中关于变电站功能、通信网络以及整体系统的构造分层设定等相关论述。将智能变电站的整体结构分为三层，即过程层、间隔层和站控层。其中，通过分层分布的结构方式应用模块化设计方式以及现场总线控制技术，将变电站的数据采集以及数据处理系统设置在主控室中。之后，通过网络将多个变电站监测所得到的诊断数据及结果进行汇总，最终得到变电站电气设备的状态监测数据。 　　2、电力设备智能状态监测技术的应用 　　因为变电设备的状态检测工作是一个跨部门、跨系统的大型综合管理信息系统。例如某供电公司的变电站状态监测系统的监测涉及到的相关部门包括了生产技术部门、调控中心、安监部门、监控中心等多个部门。同时，涉及到的系统包括PMIS，SCADA，EMS等。而涉及到的变电装置有变压器综合管理系统、GIS监测装置、避雷设备检测装置以及断路器监测装置等。因此，在应用智能状态监测技术建设状态监测系统的过程中，不但要考虑各个子模块相对独立的功能以及开放性要求，同时还必须考虑其与其他相关模块的集成性能。 　　以变电站的一次设备状态监测系统的构建为对象，设计了如图1所示的监测系统功能，该结构功能图涵盖了变电站中主要的一次设备的状态监测项目。 　　3、电力设备智能状态监测专家系统的应用 　　所谓的专家系统（Expert Systems），就是利用人工智能技术而针对某型具体的功能需要而构建的一套智能化策略构建体系。通俗的讲，其即为关于某一类专业问题求解工作的一种智能软件。该系统在对应的领域当中具有与相关专家等同水平的智能程序系统，通过综合该领域中专家多年累积的经验知识，模拟人的思维特点，为相关问题提供决策。专家系统通过知识的推力，在问题领域当中构建一个满意的答案，即通过“知识+推理”的模式进行设计决策。 　　该种模式与传统的计算机程序所采用的“数据结构+算法”模式相比，其能够实现“智能监测、智能决策、智能管理、智能验证”的最终目的。而智能变电站的故障诊断环节是智能变电站工作的一个重要内容，其依据变电站中的电气设备，例如断路器、变压器、避雷器以及其他的容性互感器等一次设备进行对应的开发和研究，利用数学模型与专家评估模型两个数据模块对智能检测模块的智能模型进行改进。从而将历史数据库当中监测得到的数据进行推理和分析，诊断得到变电站中电力设备的运行情况，为变电站设备的运行状况监测提供数据依据。 　　在具体的应用过程中也可以通过使用人机交互诊断的混合式推理策略，为变电站的运行及状态监测工作提供最终的目标与技术。 　　4、智能变电站状态检测系统的设计、运行管理建议 　　当前，电力系统中依然有相当一部分的变电站是采用有人值守与定期检修相结合的方式进行管理的。而通过建设智能变电站系统则能够有效的改善这种情况。但是，在设计、调试、运行管理等工作中却存在着较大的挑战，为了保证智能变电站的状态监测系统能够正常运行，应该注意如下几个方面： 　　（1）智能变电站状态检测系统的检修工作必须按照顺序控制和工作票自动管理系统进行综合处理，然后通过自动生成设备及网络安全处理卡的方式形成有效、可靠的安全隔离。 　　（2）工作票自动管理系统必须按照系统方式进行黑的调度、安排，最终自动生成对应的内容及步骤，并进行持续的自校核、监控等。 　　（3）通过综合应用在线状态检测以及实时数据分析技术，可以对变电站中的主要一次设备的运行状况进行监测。通过建立完整的数据统一信息平台，为各高级应用系统进行统一、标准及规范的数据存取访问与传送。其中，信息一体化平台可以用来作为变电站的信息输出接口，能够完成变电站的监控工作。为了保证变电站信息的安全性，信息一体化平台必须与当前的监控体系相互独立，不能影响变电站中设备的正常运行及控制。 　　结语： 　　在智能变电站的实际运营管理过程中，必须加强智能设备的接入检测、管理等工作，这主要是由智能变电站相关设备及技术处于发展阶段所决定的，通过建立完善的检测、检定体系才能够切实提供设备的整体智能化水平。 　　参考文献 　　[1] 陈红许.智能变电站二次设备的状态检监测技术研究[J].企业技术开发，2012（9）. 　　[2] 金逸，刘伟.智能变电站状态监测技术及应用[J].江苏电机工程， 2012（02）. 　　[3] 许万军，孝小昂.智能变电站综合状态监测系统的研究与应用[J].陕西电力，2010（10）.
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状态监测系统在智能变电站中的应用
发布时间：日 & & & & &
来源：华英电力XYZ
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　　0、前言
　　电力设备在运行中经受电、热、机械的负荷作用，以及自然环境的影响，长期工作会引起老化、疲劳、磨损，以致性能逐渐下降，可靠性降低，设备故障率逐渐增大，危机电力系统的安全运行，因此需要对这些设备的运行状态进行监测。变电设备状态监测通常有离线检测和在线监测两种方式。
　　1、离线检测技术
　　长期以来，电力设备依赖于定期离线检测，离线检测可以在设备运行时采集样本或数据，通过仪器、设备等在实验室对样本进行检测分析或对数据进行分析加工，根据设备运行数据、缺陷记录、停电试验等手段发现设备故障的征兆，通过分析设备可能发生故障的原因和部位，从而引出处理的方法。离线检测具有非实时性的特点，试验结果有一定的滞后性，不能反映设备运行的当前状态，只能检测一些常规数据，在防止事故方面有很大的局限性和不足，不能全过程地反映设备运行条件下的各种状态，对突发性故障无法提前预知。离线检测需要停电离线进行，试验时间长、工作量大，越来越制约电力设备的安全运行。
　　2、在线监测技术
　　在线监测的实质是要求分析设备的当前状态及未来趋势，在发生故障之前提出检修计划，做到防患于未然，是状态设备的技术基础之一，在智能变电站中占有越来越重要的地位。在线监测技术指在电气设备的运行状态下，通过特殊的试验仪器、仪表装置，对被测的电气设备进行的检测，用于发现运行中的电气设备所存在的潜在性的故障。它可以测出电气设备在所测时刻下的使用状态，便于及时发现设备的隐患，了解隐患的变化趋势等，可以发现常见的电气设备在运行状态下出现的所有问题。在线监测是智能变电站状态监测的主要实现技术手段。
　　3、状态监测系统在曹植变电站中的应用
　　220kV曹植变电站是我院设计的第一座智能变电站，该站状态监测系统主要针对站内主要一次设备包括主变压器、气体密封组合电器(GIS)、避雷器等实施状态监测，监测方式主要以在线监测方式。本变电站规划3台主变压器，本期2台，均为三相自冷式;220kV侧采用GIS设备，采用双母线接线方式，规划出线6回，本期2回;110kV侧采用GIS设备，采用双母线接线方式，规划出线12回，本期6回。全场220kV电压等级按进出线间隔配置敞开式金属氧化锌避雷器。110kV电压等级按进出线间隔配置封闭式金属氧化锌避雷器。
　　3.1系统功能结构
　　本站状态监测系统采用分层分布式结构，由传感器、智能组件IED及监测后台组成，各个状态监测单元通过统一的IEC61850协议与监测后台系统通信。监测后台具有各种监测功能的数据采集存储、故障报警、故障诊断等功能。
　　传感器是状态监测系统的关键组成部分，其性能直接决定整个系统测量的准确性。本工程传感器层包括简单的电压电流传感器，也包括复杂的采集装置，如油色谱、密度微水传感器。传感器采集到监测数据后，通过模拟信号、RS-485通信、网络通信等途径，将信息上送到智能组件IED，由智能组件IED对监测数据做初步的分析，然后将监测数据及分析结果通过MMS服务上传至监测后台。
　　依据各监测部分需求的不同，本工程共采用了四种智能组件IED：①油色谱IED，监测七气、微水;②变压器监测IED，监测油温、铁芯电流;③避雷器IED，监测全电流、阻性电流;④GIS密度微水IED，监测SF6密度、微水。
　　3.2变压器在线监测
　　(1)系统概述
　　变压器在线监测系统完成对变压器油中气体，变压器顶层油温底层油温和铁芯电流的监测任务。
　　(2)监测子系统
　　①变压器油色谱及微水监测。变压器油色谱及微水前端采集装置采集H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2气体含量和微水含量，并将七气和微水含量原始数据及谱图通过RS-485通信方式上传至油色谱IED，油色谱IED将接收到的各种气体含量通过二次抓峰处理和三比值运算，得出各种气体浓度值及三比值诊断结论，并将此结果集以IEC61850方式上传至监测后台，通过界面方式展示给用户。
　　②变压器油温监测。顶层油温监测采用主变自带铂电阻温度传感器，经主变端子箱内变送器转变为4-20mA直流信号，接入主变状态监测系统控制柜内变压器监测IED。底层油温监测采用铂电阻温度传感器，传感器输出直接引入主变状态监测控制柜内，经变送器转为4-20mA信号，接至变压器监测IED。变压器油温监测相关的数据分析功能为温度告警。
　　③变压器铁芯电流监测。变压器铁芯电流监测采用2级量程穿芯式电流互感器，互感器输出信号直接接入主变状态监测控制柜内，接至主变监测IED。变压器铁芯电流监测相关的数据分析功能为铁芯电流越限报警。
　　④变压器负荷电流监测。通过变压器的负荷电流采样值信号，对负荷电流进行监测，为变压器过负荷报警。
　　另外，基于变压器负荷温度曲线等基础数据，采集负荷电流、油温、油中气体等运行状态，通过负荷电流及油温数据，估算变压器带负荷的能力;通过油温及油色谱分析，对变压器绕组是否存在过热点进行分析判断。
　　3.3GIS密度微水在线监测
　　(1)系统概述
　　GIS微水密度在线监测系统对水分控制采取水分对SF6气体体积比(10-6)的形式，内置的密度微水传感器通过RS-485总线将监测数据远传到微水监测站，能够实时准确测量SF6气体微水含量。
　　(2)系统结构
　　密度微水传感器通过RS-485通信方式接入密度微水IED，每只密度微水IED可支持8通道，每通道配置8-12只密度微水传感器。CIS每气室配置一只密度微水传感器，不替代原有密度表，就近安装于原密度表旁边。
　　220kV微水密度IED安装于220kV监测控制柜内，220kV监测控制柜与220kVGIS汇控柜并列布置。110kV微水密度IED安装于110kV监测控制屏，110kV监测控制屏放置在GIS室。
　　3.4避雷器在线监测系统
　　避雷器在线监测系统包括传感器和IED两部分。传感器负责采集避雷器全电流和电压信号，用于在线监测避雷器阻性电流大小和动作次数，输出信号接入避雷器IED，主要完成全电流和阻性电流计算，显示及超标告警功能。
　　曹植站状态监测系统中总共配置了6台避雷器监测IED，其中两台用于110kVGIS系统，均安装在110kVGISPT间隔智能监测控制柜内，与柜内的数据交换机相连，与监测后台通信;两台用于用于220kVGIS系统均安装在避雷器附近的户外场所，与220kVGIS智能监测控制柜内的数据交换机连接;两台用于主变系统，均安装在主变智能监测控制柜内，与柜内的数据交换机相连，与监测后台通信。
　　3.5监测后台说明
　　(1)软件架构
　　装置平台软件系统基于成熟的自动化监控技术，在监控系统的核心平台上进行应用开发。系统分为数据采集系统和上层软件应用两层结构。
　　(2)系统用户管理
　　用户可以通过用户管理界面对系统用户进行管理，包括增加、删除、更新用户，更改密码等。
　　(3)高级应用
　　随着对状态监测认识的逐渐加深和基础数据的不断完善，更多的应用功能得以实现，为电力设备的状态检修提供了有力支撑。高级应用是体现状态监测系统价值的重要部分。
　　①油中溶解气体三比值故障类型分析。对油中溶解气体的分析采用的是目前已经成熟的数据模型，如三比值法、大卫三角形、立体图示法。在上层应用中对油中溶解气体测量的历史数据进行三比值分析，并绘制大卫三角形、立体图示，进而给出分析结论。该分析方法具备良好的准确性和稳定性，能够对变压器可能出现的几种故障类型进行有效地分析，包括低温过热、中温过热、高温过热、局部放电、低能放电、低能放电兼过热、电弧放电、电弧放电兼过热等情况。
　　②避雷器纵向对比变化分析。根据氧化锌阀片劣化后全电流变化不大而阻性电流增加的趋势，采取测试数据纵向比较法，比较历次测试阻性电流在相同干扰条件下的变化量，当观测到阻性电流有逐渐升高且增高速度逐渐上升的现象出现时，可判断为阀片受潮或老化，从而及时发现MOA的早期故障。
　　③变压器过负荷时油温、色谱关系综合分析。当变压器过负荷运行时，其油温、色谱均会有变化，对其中的曲线关系进行综合对比分析，能够有效的评估和判断变压器的过负荷能力，在不影响正常使用年限的情况下，能够使变压器负荷能力在全年得到充分利用。
　　GIS系统综合分析。一是GIS密度、微水分析系统。GIS气体密度下降会使SF6气体绝缘性能和灭弧性能降低。水分的凝露会导致设备内的沿面放电，SF6在电弧的作用下分解，和水反应生成剧毒和腐蚀性气体，这些都会危及SF6电气设备的安全运行。二是GIS局部放电分析系统。GIS局部放电IED的数据分析功能可提供各种局部放电类型的发生可能性百分比，实现了对具体发生的局部放电类型提供评判数据，包括移动粒子、浮动电极、突出电极、绝缘缺陷等。通信处理单元作为连接监测IED与监控后台的中间单元，用于处理IED上传的信息，再以文件形式上传给系统平台。
　　4、结论
　　状态监测系统通过各种监测单元实时采集站内主要设备的运行数据，通过RS485总线或以太网与主机相连，实现了对站内主要变电设备的实时在线监测功能，为生产运行提供直接依据和支撑数据，为智能变电站在线状态监测系统的建设提供借鉴。
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