智能变电站及二次设备状态监测技术

智能变电站及二次设备状态监测技术

发表时间：2017-11-07T11:37:48.620Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：张建水李玉珍

[导读] 摘要：变电站二次设备状态检修是强化变电设备安全管理及电网可靠性运行的重要举措。也是智能变电站发展的必然趋势。在电力系统设备中，不仅要重视一次设备的状态监测，二次设备也同样需要进行全面的状态监测，这样才能保证智能变电站的安全和效率。智能变电站状态监测系统通过对全站关键一次设备运行状态进行实时监测，保存历史监测数据，综合实时监测数据和历史监测数据对一次设备运行状态进行评估分析，给出预警信息和诊断结果。

（国网河南省电力公司南阳供电公司河南南阳 473000）

摘要：变电站二次设备状态检修是强化变电设备安全管理及电网可靠性运行的重要举措。也是智能变电站发展的必然趋势。在电力系统设备中，不仅要重视一次设备的状态监测，二次设备也同样需要进行全面的状态监测，这样才能保证智能变电站的安全和效率。智能变电站状态监测系统通过对全站关键一次设备运行状态进行实时监测，保存历史监测数据，综合实时监测数据和历史监测数据对一次设备运行状态进行评估分析，给出预警信息和诊断结果。本文对智能变电站二次设备状态监测现状及技术研究、状态监测发展的必要性进行分析与探讨。

关键词：智能变电站；二次设备；状态监测

随着电网规模的不断扩展和智能变电站技术及电力市场的发展，使越来越多的供电公司出现继电保护设备校验工作量激增、继电保护人员超负荷工作、继电保护检修成本增加等一系列问题，这就需要强化设备状态监测设备配置，才能尽可能减少上述问题的发生。

1 智能变电站状态监测现状及技术

1.1状态监测现状

目前我国智能变电站状态监测系统监测的对象主要包含主变压器、断路器和GOS等高压开关设备、金属氧化物避雷器等性设备，监测项目涵盖油中溶解气体监测、主变压器铁芯接地电流监测、容性设备介质损耗监测、局部放电监测、SF6微水密度监测、开关机械特性监测等。智能变电站状态监测系统是一个专业性强、覆盖面广、一二次电力设备技术结合紧密的监测系统。

1.2状态监测技术

1.2.1断路器机械特性监测

监测断路器分合闸线圈、储能电机工况，统计断路器分合闸次数，辅以分段电流，估计动触头电寿命。

1.2.2GID特高频局部放电监测

通过采用GIS内部特高频信号，监测GIS密闭气室内局部放电情况，定位放电气室，为GIS设备检修方案提供可靠依据。

1.2.3SF6微水密度监测

监测GIS、SF6断路器气室中SF6气体压力、温度、密度、微水、判断SF6气体绝缘工况。

1.2.4金属氧化物避雷器绝缘监测

检测系统运行时流过MOA的泄露电流、阻性电流、阻容比，判断MOA绝缘老化状况，为是否检修、更换避雷器提供参考。

1.2.5特高频局部放电监测

局部放电指绝缘结构中由于电场分布不均匀，局部场强过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或击穿现象。局部放电是造成绝缘恶化的主要原因，也是恶化的重要征兆。因此，对局部放电的在线监测对于电力设备的安全运行具有重要意义。

1.2.6变压器油中溶解其他监测

监测变压器油中溶解的微量CH4、C2H2、C2H6、C2H4、CO、CO2、H2等其他和微水，用于分析判断变压器内绝缘状况，及时发现过热、发电等安全隐患。

1.2.7变压器铁心接地电流监测监测变压器铁心接地电流，判断变压器铁心是否发烧两点及多点接地，及时发现变压器铁心的安全隐患。

2 二次设备状态监测发展的必然性

随着智能变电站工程建设不断推进，设备状态监测领域内凸显一些待解决的问题：状态监测功能的集成度和一体化水平不高，部分功能虽然得到整合，但是数据未得到重复融合和利用；装置硬件屏体不同意，通用性差，设计不不规范，限制了进一步提供系统的可靠性和适应性；装置可靠性差、误报率高，投入生产效应比差；一次和二次之间的信息交互动较弱等。二次设备和一次设备之间的最大不同是与电力没有没直接的联系，所以二次设备的定位是辅助性设备，虽然二次设备的主要作用是辅助一次设备的运行，但是在智能变电站的电力设备运行中同样有着重要的作用。在电力使用高峰期，一次设备会发生故障，这时候二次设备的重要性就能得到体现，有了二次设备对一次设备的辅助，发生故障时能够及时的进行调节和控制。所以，进行状态监测，二次设备运行的故障率也会大幅度的减少，才能保证电能稳定的输送给客户。

3 智能变电站二次设备状态监测技术的应用

3.1分布式数字化

目前，在我国的变电站中，需要监测的对象主要是装置的电压和电流，装置本身的检测活动包括看门狗的检测、装置的启动次数、动画程序的次数编写、扇区的健康情况等，装置的遥控功能和遥信功能，装置的直流逆变电源的具体情况等。在变电站中，运用数字化保护装置能够更加全面、科学地监测二次设备的状态。它与传统变电站有明显的不同，实现变电站的智能化能够更加高效的进行状态监测，提高变电站的工作效率，保证其运行质量。

根据变电站的相关标准框架，我们可以实施变电站整体数字计划，借助电子式互感器将其中的模拟信号准确转化成数字信号，将光纤作为主要的媒介完成相应的传送任务。光纤则是根据IEc61850的具体标准，由合并器加工形成的，主要用于传送信息，让保护装置顺利接收到相关信息。与传统的变电站工作方式不同，在输出保护工作的信息之后，会通过光纤以太进行网络传输，而不是以前的调合闸接点。

安装分布式保护装置时，要保证保护装置本身具有LED的功能，每一个间隔都要安装独立的过程接口和继电保护装置。对于发挥重要作用的保护装置，还要实行双重配置，比如说母线间隔、主变间隔等。

随着科学技术的发展，实现对数字化保护装置的状态检测并不是一件特别难的事情。这主要是因为变电站中运用了电子式互感器，数字信号能够进入保护装置，避免了电压输入、AD采样和二次电流的出现，从而轻松完成状态检测。另外，保护装置还可以接收SMV采样值，随时监视采样数据。如果在接收过程中出现了数据丢失等不正常的情况，可以马上警报，及时解决问题，以提高工作效率。

实现智能开关的数字化就是借助计算机的软件编程来操作的二次控制系统，以此实现系统的智能化。利用该功能能够实现在线监测，解决了传统变电站操作所不能解决的问题，以便随时监测继电保护。同时，传统的铜缆已经被光纤所取代，这样就不用加派人手来监测回路的绝缘情况。使用光纤技术提高了变电站的工作效率，让变电站的状态检修工作变得更加可靠、灵活，促进了变电站的健康发展，为我国电力事业的蓬勃发展作出了积大的贡献，有十分重要的现实意义。

3.2集中式数字化

使用集中式的数字化保护装置能够满足很多台装置的LED功能性。采用集中式保护装置可以同时监测多条线路的运行情况，保证工作的稳定性和可靠性。当有问题发生时，能够及时发现并解决。一般来说，集中式数字化需要双套保护装置。它与分布式数字化有所不同，集中式减少了监测对象，操作更加方便，内容一目了然，大大提高了工作效率。

实行双套的保护适配是为了绕过装置与自检之间的互动检测，使整个过程更加简便。通过集中保护能够将呈分布状态的装置理解为不同的监测个体，每一个装置上面都有装置的自测、电源的监测、软压板的监测等不同功能，而这些功能现在又全部集中在一个装置上，大大减少了需要监测的对象，只需要通过一个监测端口就可以将所有情况尽收眼底，减少了工作量，提高了工作效率。同时，工作人员还能够及时发现问题，解决问题，做好维护工作。比如，通过集中式的保护能够减少电源的数量，有利于二次设备监测，让监测工作更加便捷，不会因为对象繁多而出现很多问题，导致工作混乱。

4 结语

因为变电站具有智能化的特点，所以，它能够实现信息的数字化、网络通信平台化和信息共享等。在此基础上，发展二次设备的状态监测技术具有十分重要的意义。运用集中式的保护装置能够大大减少监测对象，避免监测过程中出现接连不断的烦琐问题，使得监测工作简单明了、一目了然。另外，在监测过程中，工作人员能够及时发现问题、解决问题，大大提高了工作效率，促进了变电站的健康发展。

参考文献

[1]罗洪治.浅析智能变电站及二次设备状态监测技术[J].电力与资源,2013.

[2]琚军,施中郎,赖秀炎,楼枫丹.关于二次设备状态检修若干问题的探讨[J].浙江电力,2010.