智能变电站自动化在线监测系统的设计 吕学苹

智能变电站自动化在线监测系统的设计吕学苹

发表时间：2018-07-16T10:28:43.953Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：吕学苹[导读] 摘要：智能电网是现阶段电网发展的主要方向，它结合现代化设备实现变电站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化。

国网长治供电公司山西省长治市 046000 摘要：智能电网是现阶段电网发展的主要方向，它结合现代化设备实现变电站信息的数字化、通信平台网络化以及信息共享标准化。智能变电站自动化在线监测系统实现对智能电网的全方位实时监控。该系统可以自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能，提高智能变电站的运行稳定性和安全性。

关键词：智能变电站；自动化；在线监测；系统设计 1导言

伴随着我国智能电网建设的快速发展，智能变电站自动化在线监测系统的应用越来越普遍，其发挥的作用也越来越重要。 2在线监测系统架构设计

智能变电站在线监测系统主要针对变电站内的变压器、断路器、电容型设备以及气体绝缘金属封闭开关进行在线监测。检测系统采用分布式结构进行设计，主要分为过程层、间隔层以及站控层三个部分，智能变电站自动化在线监测系统整体结构框架如图1所示。

2.1站控层

由图1可知，监测系统的站控层是整个系统的核心部分，主要提供信息化一体平台，给在线监测装置和各个综合监测单元提供通信，从而实现对监测单元的数据采集和通信控制。此外，终端监测单元对在线采集的数据信息，按照Q/GDW534标准进行分析整理并进行储存，轻松实现了对整个智能变电站状态的实时监测、数据分析以及故障诊断，然后通过CAC与上层进行数据通信。

图1在线监测系统结构框架图

2.2间隔层

间隔层主要按照智能变电站中设备的类别，设置相对应的监测单元，并通过协议转换功能，对过程层收集到的各种监测信息，按照IEC61850标准协议进行统一建模，实现对站控层的信息互联、数据加工、监测预警以及阈值比较等功能，如果监测装置和站控层采用统一的通信标准，则无需设置综合监测单元，可直接与终端监测单元进行通信连接。

2.3过程层

过程层主要对智能变电站中变压器、断路器等一次设备进行在线监测，然后，采用IEC61850标准协议或者Modbus等协议与间隔层进行信息互联。过程层对智能变电站中各个电气设备的状态信息进行收集和整理，并将这些信息转化成数字信号，对于不符合IEC61850标准协议的在线检测单元，则需要进行相应的数据转换，然后才能接入间隔层的综合监测单元。 3变压器在线监侧技术

3.1变压器油的色谱监测技术

变压器油色谱技术应用较早，在应用过程中，出现了油中溶解气体技术对该技术进行改进和完善。变压器油色谱技术缺点相对明显，受到应用场合的限制，仅仅能在实验室内加以应用且技术较为繁琐、过程较长；油溶解气体在先检测相对于前者技术上的优势是不言而喻的，不受操作的影响，能够实现对整个过程连续的、动态的观察，同时能够更加准确有效的进行监测。

3.2变压器铁芯接地电流在线监测技术

变压器铁芯接地一般采用一点接地的方式，这种接地方式不予以采用。根据检测到铁芯电流的大小，变压器接地电流在线监测技术对变压器是否出现故障进行判断，从而能够有效保证变压器的安全运行。 4GIS在线监侧技术

目前，针对变电站GIS设备的在线监测技术方法较多，主要包括局部放电监测、GIS气体监测以及SF6泄露监测技术171。在此，我们将局部放电监测和GIS气体监测进行简要的介绍。<1）GIS设备的局部放电在线监测技术。通过历史数据来形成曲线走势图，通过对曲线走势图的综合分析来判断GIS设备的故障。（2）GIS气体微水在线监测技术。GIS设备SF6气体中存在水分：GIS设备的接口处也使得一部分水分进入到GIS气室内，这些均会使GIS设备中存在水分，因此对GIS进行水分含量测试提出了更高的要求。为了更加准确的对水分含量进行测试，使得GIS设备使用更为可靠，我们选择了GIS气体微水在线监测技术。 5在线监测系统功能单元模块设计智能变电站自动化在线监测系统以Windows系统为操作平台，采用SQLServer2012数据库，开发环境为JAVA+TOMCAT，以B/S架构进行设计开发，服务器采用IBMX3650M5，其性能指标满足100user/s并发登陆。其主要功能有对站内变压器以及断路器等重要设备进行信息采集、监测、数据共享以及故障诊断等，利用现代化的通信系统，为智能变电站设备运行提供更加安全可靠的信息。智能变电站自动化在线监控系统的功能架构如图2所示。

图2在线监测系统功能架构图

5.1综合监测单元

综合检测单元是在线监测装置和终端监测单元的数据交换的节点，可以汇集在线监测装置收集到的各种数据信息，并且根据IEC61850标准协议生成终端监测单元可以直接使用数据信息，然后，通过抽象通信服务接口提供模型访问、数据获取以及设置服务，完成数据下载和共享。综合监测单元支持监测数据的周期性上传，对于故障预警数据，使用缓存方式进行存储，而对于设备测量类数据，则采用非缓存方式进行存储。该功能主要通过抽象通信服务接口提供数据服务，通过设置报告控制模块的参数，控制智能变电站自动化在线监测系统的数据传输功能。此外，综合监测单元还可以下发控制、参数设置、数据汇总等操作命令，这些功能同样可以通过抽象通信服务接口提供控制、定值等功能来实现。

5.2终端检测单元

终端检测单元在智能变电站内，负责自动化在线监测系统的运行控制和数据采集，同时，完成对上层终端的数据信息传输。其功能具体包括：注册和管理智能变电站自动化在线监测系统和综合监测单元，对相应的参数进行有效配置；使用定时轮询的方式，对变电站内用电设备的运行状态信息，进行实时采集和监测；按照在线监测数据接入规范，建立标准化的数据库，并且将收集到的各种监测信息进行合理转换，并存储到数据库中，实现对智能变电站设备运行状态监测数据的集中管理和图形化展示；该系统拥有CAC功能，可以实现信息互联与共享，同时提供与站内信息一体化平台相交互的各种接口，可以实现对智能变电站内变压器以及断路器等设备运行状态监测数据的综合分析、故障诊断以及预警等功能。

6结语

当前，随着特高压电网的建设，智能变电站的数量会越来越多，因此电力系统的安全可靠运行对变电站的可靠工作提出了更高的要求。而且当前，智能变电站在线监测系统的研究尚未十分成熟，基于以上原因，开发一种能够可靠监测并分析智能变电站内设备的系统是十分必要的。

参考文献：

[1]叶远波，孙月琴，黄太贵，郭明宇，黄勇.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].电力系统保护与控制，2016，44（20）：148-153.

[2]文继锋，盛海华，周强，姜健宁，熊蕙，潘武略.智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J].江苏电机工程，2015，34（01）：21-24+29.

[3]王德文，阎春雨.变电站在线监测系统的一体化建模与模型维护[J].电力系统自动化，2013，37（23）：78-82+113.

[4]鲁东海，孙纯军，王晓虎.智能变电站中在线监测系统设计[J].电力自动化设备，2011，31（01）：134-137.