智能变电站在线监测
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智能变电站在线监测
一、 智能变电站在线监测的背景意义
1.1 智能变电站在线监测的背景
据国外变电站的统计发现，高压电力设备的事故率比低压来的 更高，如德国的统计。
1980-93德国产设备的事故率（每年、每100
设备名称 断路器
有载分接开关 隔离开关 接地刀闸 变压器 PT CT 组合互感器 避雷器
110kV
监测系统间隔层
过程层
RS485/CAN
变压 器监 测单
元
断路器 GIS监 测单元
光缆/电线/无线
容性设 备及避 雷器监
测单元
油 温 传 感 器
油 位 传 感 器
局 放 传 感 器
油 色 谱 传 感 器
接
气气
地
位体体
电
移密压
流
传度力
传
感传传
感
器感感
器智能变电站在器线监测器
温 度 传 感 器
容泄 性漏 电电 流流 传传 感感 器器
3.1.1.变压器监测监测单元
⑦⑧
⑨
② ④⑤⑥
③⑦
10
11
①
⑦
智能变电站在线监测
1－局部放电 2－油中气体 3－油中水分 4—套管绝缘性能 5－铁芯接地电流 6－运行电压/电流 7－油温及环温 8－绕阻热点温度 9－有载调压开关 10- 冷却器状态 11- 绕组变形
2.2 智能化设计优化完善建议
智能变电站在线监测
2. 局部放电监测单元
• 局部放电监测单元是利用超声传感器将局部放电信号转换 成电信号，并经现场处理单元的A/D转换等，最终以数字 信号的形式通过CAN总线发送到局部放电IED进行处理。
远动终端 一体化信息平台
主IED 一体化接口机 网络打印机
IEC61850
变压器局部放 电IED
SF6气体、微水 IED
容性设备（含 避雷器）IED
GIS局部放电 IED
断路器机械特 性IED
开关柜温度IED
物联网通信
变压器局部放电监测终端 SF6气体、微水监测终端 容性设备（含避雷器）监
测终端 GIS局部放电监测终端
智能主变压智器能功变电能站在结线监构测示意图
1. 油色谱监测单元
油色谱在线监测装置利用气相色谱原理，在线监测充油变压器油中溶 解的故障气体的含量和变化趋势。油色谱在线监测单元一般由油气分离 装置、混合气体分离检测装置和数据现场处理单元组成。
油气分离装置与变压器之间通过一根取油管，一根回油管相连，用自 动控制油循环的方法循环取油。采用真空脱气的方式，利用真空将油样 中溶解的特征气体分离开来。
间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干个二次 子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔
层设备的就地监控功能。
变压器油IED
变压器油监测终端
过程层由互感器、 合并单元、智能终端等 构成，完成与一次设备 相关的功能，包括实时 运行电气量的采集、设 备运行状态的监测、控
制命令的执行等。
国内的统计也相似，断路器的事故率最高，但引起的 非计划停运时间却以变压器最高。
变压器、断路器、架空线路非计划停运情况
项目
架空线 路
变压器 断路器
220kV 次数 时间 224 1.64 176 6.74 1068 1.98
330kV 次数 时间 12 8.20 12 1.63 18 0.59
500kV 次数 时间 16 2.55 15 36.27 28 0.67
SF6气体
元
可 IED
监
现场处理单 元
测 多
断路器IED
个
现
现场处理单 场 容性设备
元
监 IED
测
现场处理单 单 MOA监测
元
元 IED
智能设备
主IED
IEC61850
过程层（智能终端）
智能变间电隔站在层线监（测IED） 站控层（主IED）
三、 系统分层介绍
3.1 过程层
系统过程层包括变电站高压设备、传感器和现场处理单元。 根据变电站内部电气设备的不同，监测系统的过程层可分为变 压器监测终端、断路器GIS监测终端以及容性设备和避雷器监 测终端三个部分。
保测控计检 护量制量测 单智能变单电站单在线单监测 单 元元元元元
智能设备
二、变电站在线监测与故障诊断系统介绍
站控层由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子 站和其他各种功能站构成，提供站内运行的人机联系界面，实现
管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心， 并与远方监控/调度中心通信。
智能变电站在线监测
ห้องสมุดไป่ตู้.3 智能变电站及智能设备的构成
智能设备：一次设备+智能组件
智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，其功能由1～5个功能
单元完成。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、
测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个
装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等。智能组件的概念是灵活的
可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可
以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，
符合现有设备的状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智
能一次设备的概念。 目前设备组成
过渡阶段
未来设备
高压设备 保测控计检 护量制量测 单单单单单 元元元元元
高压设备 （监测单元
可内置）
断路器机械特性监测终端
开关柜温度监测终端
智能站 站变站电站在线监测 站 站 站
站站站
局部放电监 测传感器
油色谱监测 传感器
SF6气体监 测传感器
断路器机械 特性监测传 感器
容性设备监 测传感器
MOA监测 传感器
现场处理单 一 局部放电
元
个 IED
断
现场处理单 元
路 器
油色谱IED
IE
现场处理单
D 应
这些促使各国更加重视从多方面解决，如：设计制造、 运行、维护、试验、检修等。
智能变电站在线监测
智能变电站在线监测
智能变电站在线监测
1.2 智能变电站在线监测的意义
• 智能变电站在线监测系统旨在为智能化变电站提供一种可 靠、安全的在线监测、故障诊断与设备维护手段，实时了 解变电设备的运行状况及故障信息，确保设备安全稳定的 运行。本系统的设计能对变电设备进行全程科学的、智能 的状态在线监测，并将运行信息汇总到站控层控制中心， 可为变电站节省大量的人力和财力。系统的设计符合国家 电网对智能电网、智能变电站的建设、改造要求，能有效 推动国网计划的实施。
220kV
0.238
1.179
0.167
—
0.043
0.089
0.029
0.046
0.365
1.537
0.035
0.068
0.020
0.047
0.049
0.116
0.149 智能变电站在线监0测.329
380kV 2.359
— 0.156 0.027 2.069 0.113 0.147 0.095 0.391
一、 智能变电站在线监测的背景意义
1.1 智能变电站在线监测的背景
据国外变电站的统计发现，高压电力设备的事故率比低压来的 更高，如德国的统计。
1980-93德国产设备的事故率（每年、每100
设备名称 断路器
有载分接开关 隔离开关 接地刀闸 变压器 PT CT 组合互感器 避雷器
110kV
监测系统间隔层
过程层
RS485/CAN
变压 器监 测单
元
断路器 GIS监 测单元
光缆/电线/无线
容性设 备及避 雷器监
测单元
油 温 传 感 器
油 位 传 感 器
局 放 传 感 器
油 色 谱 传 感 器
接
气气
地
位体体
电
移密压
流
传度力
传
感传传
感
器感感
器智能变电站在器线监测器
温 度 传 感 器
容泄 性漏 电电 流流 传传 感感 器器
3.1.1.变压器监测监测单元
⑦⑧
⑨
② ④⑤⑥
③⑦
10
11
①
⑦
智能变电站在线监测
1－局部放电 2－油中气体 3－油中水分 4—套管绝缘性能 5－铁芯接地电流 6－运行电压/电流 7－油温及环温 8－绕阻热点温度 9－有载调压开关 10- 冷却器状态 11- 绕组变形
2.2 智能化设计优化完善建议
智能变电站在线监测
2. 局部放电监测单元
• 局部放电监测单元是利用超声传感器将局部放电信号转换 成电信号，并经现场处理单元的A/D转换等，最终以数字 信号的形式通过CAN总线发送到局部放电IED进行处理。
远动终端 一体化信息平台
主IED 一体化接口机 网络打印机
IEC61850
变压器局部放 电IED
SF6气体、微水 IED
容性设备（含 避雷器）IED
GIS局部放电 IED
断路器机械特 性IED
开关柜温度IED
物联网通信
变压器局部放电监测终端 SF6气体、微水监测终端 容性设备（含避雷器）监
测终端 GIS局部放电监测终端
智能主变压智器能功变电能站在结线监构测示意图
1. 油色谱监测单元
油色谱在线监测装置利用气相色谱原理，在线监测充油变压器油中溶 解的故障气体的含量和变化趋势。油色谱在线监测单元一般由油气分离 装置、混合气体分离检测装置和数据现场处理单元组成。
油气分离装置与变压器之间通过一根取油管，一根回油管相连，用自 动控制油循环的方法循环取油。采用真空脱气的方式，利用真空将油样 中溶解的特征气体分离开来。
间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干个二次 子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔
层设备的就地监控功能。
变压器油IED
变压器油监测终端
过程层由互感器、 合并单元、智能终端等 构成，完成与一次设备 相关的功能，包括实时 运行电气量的采集、设 备运行状态的监测、控
制命令的执行等。
国内的统计也相似，断路器的事故率最高，但引起的 非计划停运时间却以变压器最高。
变压器、断路器、架空线路非计划停运情况
项目
架空线 路
变压器 断路器
220kV 次数 时间 224 1.64 176 6.74 1068 1.98
330kV 次数 时间 12 8.20 12 1.63 18 0.59
500kV 次数 时间 16 2.55 15 36.27 28 0.67
SF6气体
元
可 IED
监
现场处理单 元
测 多
断路器IED
个
现
现场处理单 场 容性设备
元
监 IED
测
现场处理单 单 MOA监测
元
元 IED
智能设备
主IED
IEC61850
过程层（智能终端）
智能变间电隔站在层线监（测IED） 站控层（主IED）
三、 系统分层介绍
3.1 过程层
系统过程层包括变电站高压设备、传感器和现场处理单元。 根据变电站内部电气设备的不同，监测系统的过程层可分为变 压器监测终端、断路器GIS监测终端以及容性设备和避雷器监 测终端三个部分。
保测控计检 护量制量测 单智能变单电站单在线单监测 单 元元元元元
智能设备
二、变电站在线监测与故障诊断系统介绍
站控层由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子 站和其他各种功能站构成，提供站内运行的人机联系界面，实现
管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心， 并与远方监控/调度中心通信。
智能变电站在线监测
ห้องสมุดไป่ตู้.3 智能变电站及智能设备的构成
智能设备：一次设备+智能组件
智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，其功能由1～5个功能
单元完成。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、
测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个
装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等。智能组件的概念是灵活的
可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可
以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，
符合现有设备的状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智
能一次设备的概念。 目前设备组成
过渡阶段
未来设备
高压设备 保测控计检 护量制量测 单单单单单 元元元元元
高压设备 （监测单元
可内置）
断路器机械特性监测终端
开关柜温度监测终端
智能站 站变站电站在线监测 站 站 站
站站站
局部放电监 测传感器
油色谱监测 传感器
SF6气体监 测传感器
断路器机械 特性监测传 感器
容性设备监 测传感器
MOA监测 传感器
现场处理单 一 局部放电
元
个 IED
断
现场处理单 元
路 器
油色谱IED
IE
现场处理单
D 应
这些促使各国更加重视从多方面解决，如：设计制造、 运行、维护、试验、检修等。
智能变电站在线监测
智能变电站在线监测
智能变电站在线监测
1.2 智能变电站在线监测的意义
• 智能变电站在线监测系统旨在为智能化变电站提供一种可 靠、安全的在线监测、故障诊断与设备维护手段，实时了 解变电设备的运行状况及故障信息，确保设备安全稳定的 运行。本系统的设计能对变电设备进行全程科学的、智能 的状态在线监测，并将运行信息汇总到站控层控制中心， 可为变电站节省大量的人力和财力。系统的设计符合国家 电网对智能电网、智能变电站的建设、改造要求，能有效 推动国网计划的实施。
220kV
0.238
1.179
0.167
—
0.043
0.089
0.029
0.046
0.365
1.537
0.035
0.068
0.020
0.047
0.049
0.116
0.149 智能变电站在线监0测.329
380kV 2.359
— 0.156 0.027 2.069 0.113 0.147 0.095 0.391