電力一次設備在線監測系統的研究

楊熠鑫

國網寧夏電力公司銀川供電公司變電檢修室

電力工業的發展方向是智能電網，而智能電網的起步引領電力系統向著更高速、高效、安全以及資源優化配置的方向發展。監控系統的實施保證了電力系統的安全，如何更好的開發、利用監控系統，優化一次設備的安全監控成為以后電力系統實踐的發展方向。實施對電力設備和電力系統進行狀態監測，就可以及時發現早期故障的征兆，以便于維護人員采取有效的監測手段并加以維護，將安全隱患扼殺在萌芽狀態，從而避免惡性事故的發生。

1 電力一次設備智能化

科技時代發展步伐的不斷加快，帶動了這個時代的文明。生活中處處都滲透著科學技術，科學信息不停的更新換代。比如多媒體的普及，電網功能的不斷強大，電腦的一代代更新，手機功能的不斷強大等等。如今，人們形象的將這個時代稱為電力時代，是因為電力系統方面的發展更為突出。現代生活離不開電力資源，電力系統的相關產業也在不斷的更新、轉型。電力一次設備智能化的廣泛應用就是電力系統轉型成功的一個具體實例，通過改革，改變原有的不足，提高生產效率，促進了生產力的發展。

所謂一次設備是指發、輸、配電的主系統上所使用的設備。如發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、母線、電力電纜和輸電線路等。與傳統的電氣設備不同，傳統電器設備的制作形式在保護、控制和計量上都是由一些獨立的配件來完成的，用戶所需的配電產品以及每個配件彼此之間的功能與鏈接也是通過此種形式來完成的。一次設備可稱為一次回路或者一次接線系統，在控制、保護和計量上是一個整體，直接完成發電、輸電和配電任務，直接用于生產。例如一體化電源，以直流電源為核心，與其他電源（直流電源、電力用交流不間斷電源（UPS）和電力用逆變電源（INV）、通信用直流變換電源（DC/DC））所構成的組合體，構成的一體化電源設備。整體模塊具有監控功能，且不依賴總監控單元獨立工作，具備人機對話功能，支持與總監控單元通信、接收并執行監控裝置的指令，并具有短路保護的功能等等。

一次設備智能化是電力設備轉型的重要標志之一。一次設備智能化采用標準的數據接口，將狀態監測、實時保護、通訊信息等技術融為一體，滿足整個電網電力流、信息流一體化需求。智能化一次設備利用自身的優勢，診斷自身的運行狀態，通過先進的監測系統識別故障，并對故障分析，通過自動化控制設備排除故障。但是智能一次設備還處于初步發展階段，還未能夠與二次設備很好的融合，檢測設備還處于試驗階段，因此需要開發一次設備的綜合管理系統，才能保障電力企業的質量，提高一次性設備的智能化水平。

2 電氣設備在線監測技術的研究與發展

電氣設備實施在線監測的目的在于能夠及時的發現設備故障，發現早期征兆，以便維護人員對設備進行維護，將事故扼殺在萌芽狀態，避免惡性事故的發生。隨著電力系統市場化，節約電力成本。減低檢修費用越來越受到企業的重視。早期的規程已經完全不能滿足現實的需要。針對現實的電力設備情況，建立一次設備在線監測與狀態監測制度，是電力系統運用先進技術，企業走向科學化的重要改革。

據調查，設備施行實時狀態監測和診斷，可以使設備的故障率減低75%，大大降低了設備的維修費用，具有顯著的經濟效益。近年來，傳感器技術逐步發展，信息技術日益成熟，在電力設備智能化研究上有巨大的推動作用。如建立了神經網絡和專家系統，組成高智能化的電力設備在線監控系統。由此可見，店里一次設備的在線監控系統已經跨入了智能化新時代。

電氣設備在線監測通過實時提取故障的特征信號，分析信號的特征值，為故障診斷打下基礎，正確的故障診斷為狀態維修提供了檢修依據。在線監測的目的是通過測量在運設備的健康狀況，識別其現有的和即將出現的缺陷，分析、預計檢修的時間，以有效地減少設備損壞。

在科學技術飛速發展的今天，計算機技術，人工智能技術，電力電子技術為電力系統設備的在線監測提供了堅實的技術支持，高速CPU 集合人工智能技術（專家系統，神經網絡，云技術，模糊邏輯理論等）將用于設備狀態監測和故障實時診斷。這就要求電力企業在追求經濟效益的同時，根據自身的情況，逐步將產品更新換代，運用先進的科學技術促進供電系統和電力設備的不斷提高。

例如專家系統智能檢測系統，電力系統故障診斷一方面由于缺乏數學模型，常規軟件無法實現；另一方面由于檢測到的數據部分較容易從測量、規程和人員的經驗中獲得，且判斷得出的結論數目或待定原因有限，因此可以采用專家系統技術來實現。

另一方面，隨著通訊技術的不斷發展，大型數據庫技術，寬帶數字通訊技術等將基于Internet 平臺融入電力設備故障診斷與在線監測系統中。在監測工程中，設備診斷技術與計算機網絡相結合，實施采集設備狀態數據，通過接口傳輸數據和人交換界面，實時將系統狀態展現在人面前，并實現對電力設備做出故障診斷很及時維修。通過互聯網，還可實現遠程監測，實現全國范圍連網和數據共享.時間上達到數據同步，空間上實現遠程協作，在時間和空間上大大提高了工作效率，提高了企業的經濟效益。

3 電力一次設備在線監測對堅強智能電網的作用

隨著電力網絡與電力市場以及用戶之間的關系愈加緊密，電能質量水平的不斷提高，傳統的電力網絡以及控制措施難以滿足諸多需求。目前，我國形成了以特高壓為骨干網架和以各級電網為分區的中國特色電網，結合風力發電，水力發電、太陽能發電、燃料電池發電等可再生能源的發電技術。也是目前的發展現狀推動我國需要更堅強的電網運行，為此我國提出了發展堅強智能電網的構想，對傳統電網進行改革，對傳統電網升級換代，發展新的控制思路，使電網運行更加穩定，同時也為中國電力市場打下堅實的基礎。

目前，大電網的安全防護已與涉及自然和社會因素的災害防護緊密相連，因此大電網的安全防護受到了美國白宮科技政策辦公室和美國國內安全部的重視。美國政府已于2007年通過了《能源獨立和安全法規（EnergyIndependenceandSecur 檢修yAct）》，有專門一章就是智能電網。

在輸電的每個元件（如開關、變壓器等）、每個變電站和發電廠中皆設置一個具有堅強的操作系統獨立的處理器（processor），也可用作獨立的代理器（agent），在這些處理器或代理器之間能進行雙向快速通信，從而形成一個巨大的分布式平臺。每個代理器必須與相應元部件的傳感器連接，以評估其運行狀況，并用高速寬帶光纖通信系統將傳感器的數據傳送到其他處理器（代理器），各處的代理器既是獨立動作的，又是彼此通信互連的，可以進行協調控制。

4 系統應用實踐價值

統一應用系統監控平臺的實施，對強化運維手段、降低故障發生的幾率、規范管理流程等方面帶來重要的現實意義和價值。

從時間來看價值。提供實際數據，節省定位問題層面的時間；關聯相關數據，節省挖掘問題根源的時間；提供專家建議，節省找尋解決方案的時間。

從問題發生前后來看價值。問題發生前，提供性能下降預警功能，提早讓檢修人員處理，防止問題擴大化，以免造成重大故障和經濟損失；問題發生后，提供詳細分析與判斷，發現引起性能瓶頸的原因、加快性能問題的修復，把檢修人員從煩瑣的問題查找中解放出來。

從企業流程來看的價值。對于技術管理層面的人來說，提供檢視“性能報告”，可以時時掌握應用性能狀況；對操作人員和數據庫管理員來說，透過工具分析報告內的問題點，提高效率和能力。

5 電力一次設備在線監測的發展趨勢

在國家智能電網建設的過程中，一次設備智能化有很大的發展空間，而目前的工程還處于二次設備的智能化，在以后的研究中，隨著一次設備智能化，提高建模技術、智能評估技術、一體化集成技術的發展，在自主研發的基礎上吸取先進技術和經驗，一次設備必定有很大發展。今后，電力系統會加大檢測系統的建設，加大在線監測技術的研究，通過運行中經驗的不斷積累，將使電力設備實現完全智能化。