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电力设备运行状态在线监测系统设计实现

摘要:随着电力需求的不断增长,对电网安全的稳定性提出了更高要求。高压电力设备承担着国家战略发展重要任务,其稳定性和可靠性具有重要意义。研究电力设备运行状态在线监测系统的设计方案,为提升电网运行安全性提供参考。

关键词:电力设备;运行状态;监测系统;设计

引言

随着我国经济社会大发展,对电力需求越来越大,加上我国信息化技术、自动化技术的应用,电力设备运行状态在安全和稳定范围内运行,大大提升了电网稳定性和可靠性。电力设备运行在线监测系统具有高度灵敏性,灵敏的传感器监测和采集电力设备异常信息,利用计算机信息技术识别和处理故障信息,在线量化故障信息,引入新的设备特征量,对电力设备运行状态在线故障监测和诊断,让电力设备向着更加安全稳定的方向发展。

1在线监测系统设计思路

1.1在线监测系统的总体规划

电力设备在线监测系统,首先要建立监测基站,选择发电站和发电厂配置相应监测子站。在监测子站中,要采集每一个通过数据采集器收集到的数据,通过数据模块将数据进行转化处理,定时发送到监测子站,存入统一数据库。再由监测子站将数据统一传输到中心站上,并入数据库中进行存储。

1.2在线监测系统的结构目前,电力设备在线监测系统是由监测中心站、变电站子站、水电厂子站等构成,整个监测系统采用光纤通信进行数据传输,子站之间采用监测专线。其监测过程是通过各个子站运行状态下的工作信号,经过通信光缆传输到数据处理器,然后由计算机软件模块进行处理,再通过通信线路传输到监测中心站,实现在线远程监控,调度中心站可以调用任何子站的边缘数据,实现中心站对子站的在线监测。

2电力设备在线监测系统的系统架构

2.1过程层设备监测

过程层设备监测包括变压器、电容器、避雷器、气体绝缘组合电器以及断路器等。目前,我国对电力设备进行了大范围的研究,监测能力和范围不断提升,智能型开关作为过程层设备监测的重要组成部分,一般配置电子设备、数字型通信接口、传感器和执行器,具备在线监测和诊断功能。采用的SF6电气设备绝缘性能是确保安全运行的条件,电气设备运行中会产生放电情况,局部放电是设备状态监测的对象之一。变电站在线监测系统包括智能监测平台、容性设备、断路器等在线监测系统,实时对变电站进行在线运行状态监测,对异常信号及时报警处理。

2.2变电站运行环境监测

运行环境监测一般采用无人值班监测系统,主要包括安全和视频防护监测,运行状态下的实时监测、防盗报警、出入口监测和火灾预警等,实现变电站内部环境湿度温度监测,室外环境温湿度、风速雨量实时观测等,利用红外线、紫外线及电子感烟技术,实现变电站烟雾、明火、漏电情况及进排水实时监测和记录,经过通信网络传输到子站系统,再将视频和安防信号传输到集控中心,密集性排查变电站运行情况。变电站运行环境监测是输电网环境监测信息上传的重要组成部分,一旦出现危机情况,远程视频监控终端自动切换窗口,传输报警信号和图像,自动定位地图报警位置和类型,联动照明、警笛等设备,支持多联动报警机制,视频单元系统将实现险情监控及自我检查,实现全方位智能化联动和跟踪定位事故地点,传输到集控中心,实现及时掌控。

2.3电缆、开关柜测温

电网运行过程中设计电气设备较多,如断路器、变压器、母线、电缆以及开关柜等,设备之间通过引线、电缆连接,如果线路之间传输能力过大,会导致线路热量过高,造成电力设备故障,比如开关柜接触不良、插接偏心不正,则会导致过热现象。高压电缆接头、导体之间接触不良,会加速绝缘线老化情况发生,所以,避免连接处、高压开关柜等电力设备接口过热是规避问题的关键。因此,在线实时监测温控十分必要,它是保证电缆及开关柜安全的保证。在线监测系统中采用光纤布拉格原理分布式光纤测温,利用良好的绝缘和稳定性效果,采用星型拓普布控温度,对开关柜、电缆实时有效监控,如图1所示。光纤开关柜采用迂回布线,解决短路故障。

3对电气设备运行状态在线监测系统实现的建议

3.1强化在线监测管理工作

只有不断强化在线监测工作的管理协调,才能使监测系统设计和应用得到最大限度的发展。近年来,我国电力设备运行状态在线监测发展很快,如何有效实施电力设备在线监测,提升产品功能和稳定性,实现现场安装、设计规范化,电力设备安全、运行稳定成为重点解决的问题。这就需要我国电力部门要建立一套完整的综合性评估监测机制,对电力设备中的技术性能、先进性、可靠性和电力设备生产单位进行综合评价。

3.2完善监控装置的性能

电力设备在线监测系统主要有测量结构不稳定、系统抗干扰能力弱等技术难点,经过我国科学技术的发展,介损测量和阻性电流测量技术已经有很大提升。当前任务难点是解决传感元件自身性能,如何提升线性度问题和提高故障采集及信息传递抗干扰能力,提升信息传递的可靠性和稳定性。另外,要提升电气设备组件的工艺水平和质量,避免误差太大影响监测结果。

3.3提升科研基础能力

电力设备在线监测系统的设计和实现,离不开科研单位、高校的技术支持,利用科学技术实现在线装置的开发,拓宽监控系统功能。还需要大力支持科技创新能力,加大技术研发和研究,尤其是对电气设备元器件、变压设备和气体绝缘设备进行技术攻关。如电力变压器综合性监控设备,能反映故障性质的特征参数,提升综合诊断能力。重点发展局部放电监测系统抗干扰能力研究,引进国外先进技术,结合我国电力设备实际情况,探究出具有我国自主创新能力的在线监测系统,将在线监测技术应用到电力行业中。同时,加大对气体绝缘组合电器在线监测技术的开发,监测故障性放电因子,加大技术攻关,尽早实现监测技术的应用化。

4总结

在线监测系统是将电器设备运行状态进行分析和交流,通过对其的数据采集,将信息传输到处理器中,应用计算机技术处理后,通过光纤通信传输到监测中心站的系统,通过该系统的应用,实现了电力设备的远程控制和操作,为中心基站和工作人员提供了可靠的监测数据,及时排除电力设备故障,提高了电力设备运行的可靠性和稳定性。

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作者:吕丽鸥 单位:山东省冶金设计院股份有限公司

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