智能变电站变电设备在线监测系统分析

李宁

摘要：变电站变电设备状态监测分析装置需要整合成稳定、开放、规范、统一，满足国家智能导则，并能够向检修平台传输准确、可靠状态信息的系统。对于在线监测系统的设计需要结合实际情况合理挑选传感器，科学布置IED，确保监测数据的真实性、可靠性，为变电站的稳定、安全运行保驾护航。

关键词：智能变电站;变电设备;监测系统

引言

本文以智能变电站变电设备在线监测系统为主题展开讨论，首先简要阐述智能变电设备在线监测系统应用现状，然后分析智能变电站变电设备在线监测系统设计，最后提出在线监测系统发展建议。

1智能变电设备在线监测系统应用现状

智能变电站的建设是采用经济、可靠、低碳、集成和环保设备，实现结构设计的紧凑化、功能高度集成，共享标准信息数据、借助网络技术进行数据传输和通讯、设备自动、智能运行，能够对变电站变电设备运行状况显示在终端界面，直观的判断设备运行是否存在异常，为电力系统实时监测分析、控制提供相应对策，确保变电站以及整体电力系统安全、稳定运行，提升电力企业经济效益和社会效益。应用在线监测技术对变电站变电设备的运行状态全面掌握，近些年来我国一直致力于在线监测系统的研发，期望可以对监测变电设备的绝缘状态加以实时、准确的判断检测。监测系统组成如下图所示。当前，高新技术的发展进步以及通信技术的普及应用，多数设备在线监测系统逐渐成熟。当前市场常见在线监测系统分为单一监测和综合监测两种类型。单一性能在线监测系统仅能够对某一类设备、少量绝缘参数进行实时监测，例如用于变压器油色谱装置监测，局放装置监测的设备。科学技术发展进步，单一性能在线监测系统逐渐向集成化方向发展，变电设备监测单元借助现场总线和上位机的主机连接，监测单元的主要作用是采集数据，进行初步整理分析，将分析数据传输至上位机，进行数据深度处理，自动生成数据报表或者图形，为管理人员提供信息参考，并将所收集的数据信息自动存储到数据库。变电设备在线监测系统能够对变压器、断路器、电抗器、高压套、GIS以及容性设备运行状态进行实时监测。

变电设备在线监测系统组成

2智能变电站变电设备在线监测系统设计

按照我国国网企业技术导则和相关规范对于智能变电站智能化系统的建设需要遵循IEC61850规约，信息数字化、通信网络化。传统的变电涉笔监测系统能够满足数字化需求，但是相关厂商生产制造监测系统时，对于通信网络的设置依然为对立状态，网络体系单独应用，以传统的串行中心为主，因此，变电站对于通信协议的建设应当按照IEC61850规约。另外，智能变电站变电设备在线监测系统能够对预试、缺陷等有关设备的状态信息加以整合，分析、评估设备综合状态，满足可视化需求，使系统根据不同设备状态选用对应措施，确保变电站稳定运行。

2.1主要功能

变电站变电设备在线监测系统中应用不同类型传感器件，通过就地监测组采集设备运行数据，就地分析处理，获取可用状态数据，之后借助网络把获取数据信息、分析结果传输至终端进行深度分析、存储。主机可以准确向检修平台传输准确、可靠的状态信息，提供基础参数。根据智能化要求，站内便需要完成状态评价。但就当前状态检修作业实际开展情况，多数评价工作难以通过自动化技术进行，依然需要人工介入，所以，在线监测系统的应用主要是对状态信息进行采集与初步分析。

2.2网络配置

按照智能变电站变电设备在线监测数据分区原则，监测数据需要在安全Ⅲ区，不可与Ⅰ区、Ⅱ区存在关联，所以，监测系统应当独立组网，独立配置各层装置和交换机[1]。因为在线监测系统具备非易失性储存功能，保证系统存储数据完整、准确，提升系统运行的安全性与稳定性，只需要配备单星形以太网，其余网络、装置单套配置。

2.3系统分层

变电站在线监测系统依照通用分层相关原则，将系统设计为三层，包括过程层、站控层和间隔层。过程层、站控层组成监测网络，将站控层、过程层和间隔层有效连接。系统中站控层相关设备主要为后台机，主要作用是收集站内监测到的数据参数，标准化模型转换、统计分析、存储数据参数、预警。同时向主站实时传输数据信息，接收维护命令，实现远程控制。间隔层通常为监测组IED，主要是收集、整理分析、存储某类或者同一批次设备运行参数数据，向后台机按MMS协议传输参数，接收控制命令与配置命令。过程层设备主要为监测单元和不同类型的传感器，负责原始数据信息采集，将信息信息转变为数字化信息，并就地储存，借助串行总线将数据传输至IED，相应IED下发控制与配置命令。

2.4配置传感器

传感器属于智能变电站变电设备在线监测系统数据源头，传感器选用稳定性、安全性、准确性将对监测系统的运行效果、数据监测质量存在直接的影响。所以智能电站的监测系统的设计应当结合实际情况选用传感器，并确保配置方式的合理性、科学性，保证系统运行可靠性、准确性。现阶段，传感器主要内置和外置两种类型。对于传感器配置应当考虑以下几点：首先，对于内置类型传感器应当由高压设备厂商制造生产中植入，设备出厂试验需要在內置类型传感器安装后进行，传感器和外部的检测单元联络通道需要满足高压设备密封要求。其次，和高压设备绝缘介质互通外置类型传感器，机械杂质的含量、密封性能需要满足或者超过高压设备性能要求。最后，需要根据智能化要求选择传感器精度，按照设备重要情况合理选择使用何种传感器。

2.5 IED布置

根据智能变电站需求和配置在线监测系统性能特点，例如测点数、监测设备的分布情况、测量复杂程度，对IED合理布置，确保在线监测系统结构清晰明了并尽可能减少成本投入。通常情况下，在线监测系统后台需要设置在二次设备管理室，和数据网共同接入屏柜，便于两者网络连接，IED需要设置在现场对应设备或者间隔控制柜内，或者按照在线监测系统功能组规模，独立设置在线监测系统汇控柜，监测单元根据形势不同或布置在控制柜，或布置在设备本体，同时主IED和子IED设置距离应当尽可能靠近，便于集中布置与网络连接。

2.6接口和通信协议

在线监测系统的站控层网络设置选择IEC61850 MMS协议，过程按照装置支持程度，能够选择MODBUS或者MMS[2]。若选择MODBUS协议，需要选择使用同一寄存器规范。主IED和子IED间借助报告服务交换数据，子IED需要支持品质变化、周期、数据更新、总召唤等触发模式与文件传输等服务。主/子IED和传感器件需要借助MODBUS 10H、06H、04H、03H交换数据，或者借助A/D采集数据。间隔层主IED与站控层的后台间通过报告服务方式交换数据，IED需要支持品质变化、周期、数据更新、总召唤等触发模式与文件传输等服务。后台和远方主站间以WebService方式按照对应通信规约交换数据。

2.7软件设计

在线监测系统的软件设计应当选择模块化、分层设计，便于扩展和更新升级，模块灵活配置，同时模块性能具备高内聚性。层次接口间需要简洁明了，具有较强的扩展性、兼容性，保证某层次技术改造升级不会对其他层次产生影响。其次，对于系统软件的设计应当有通信、采集信息、数据分析、预警、维护管理、储存数据、信息的展示与导出以及实时监测功能。

3智能变电站变电设备在线监测系统发展建议

在电网运行中应用在线监测技术需要确保监测信息准确性、有效性，提升设备实用性，促使电力行业持续发展。同时将传统技术和在线监测系统融合应用，实现一体化功能，为系统提供监测、计算、检修以及保护功能。充分共享变电站信息数据，设备间构建通信机制，保证设备稳定、可靠运行。对在线监测系统分析功能深入开发，具备状态评价、寿命评测、故障修复等功能，对在线监测系统智能化水平不断提升，提升系统评估准确性，缓解技术人员工作疲劳度。充分利用采集参数数据，包括断路器的电流、容性设备系统电压[3]。监控主机能够按照数据库存储统计数据，例如报表统计，丰富功能内容，实现在线监测系统的高效应用，确保电力系统稳定、安全运行。

总结

综上所述，智能变电站发展逐渐成熟推动电网智能加强建设。变电设备在线监测系统的应用依靠先进检测技术和通信技术，对变电站相关设备的运行参数进行实时监测，对变电站运行是否存在异常和运行环境智能化采集，整理分析变电站关键设备运行参数，实时跟踪、监测设备运行状态，发布检修信息和故障警告，避免变电站运行过程中出现故障问题，保证电网系统的稳定、安全运行。

参考文献

[1]侯雨辰， 田瑛. 智能變电站设备在线监测系统[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2016.

[2]万顺， 许强， 张谢，等. 智能变电站辅助综合监控系统中的IEC61850应用[J]. 中国科技纵横， 2016（16）：2.

[3]黄炳珊. 智能变电站主设备在线监测系统的研究与设计[J]. 水电水利， 2019（3）：2.

3746501908252