在線監測信息在大電網安全監控中的作用

摘 要

長期以來，我國電力系統對電力設備執行定期檢修制度，即根據計劃的時間周期對設備檢測和維護，這樣就存在檢修過度和檢修不足的弊端。本文結合大電網安全的現狀，提出利用在線監測信息評估電氣設備和電網的安全狀態，并分析了在線監測的具體操作，以期為大電網安全監控提供一些有意義的參考。

【關鍵詞】大電網安全 在線監測 信息數據收集

1 大電網安全與在線監測信息概述

1.1 大電網安全相關問題

近年來，隨著我國大電網建設的不斷發展，對大電網的穩定與節能提出了越來越高的要求，特別是電網安全問題到得到了國家的高度重視。一般情況下，電氣設備或因未盡早發現元件故障隱患而出現故障，或因氣象環境影響造成電氣設備退出運行，從而進一步引發區域性的故障跳閘等電網安全事故，對大電網的安全穩定運行造成了巨大的威脅。在現階段，由于電網調度EMS系統中，只有正常和故障兩種反映電氣設備的安全狀態，只能根據可靠性的規范要求以及電網故障統計歷史結果，對故障進行篩選，難以顧及故障隱患和氣象環境等因素對大電網運行安全的影響。

1.2 電氣設備的在線監測情況

電氣設備在線監測技術，是指在電氣設備正常運行狀態下，通過對常規絕緣特征參數進行測量，從而發現電氣設備運行中的問題的技術。當前，我國許多學者都在努力研究電氣設備的在線監測技術，在變壓器、換流閥等方面取得了突出的成果，并已經投入現場實際運行。通過在線監測等狀態監測方式，根據實時監測的電氣參數，將其與標準參數進行對比，以此來判斷電氣設備的狀態，從中發現電氣設備內部的故障隱患，并對設備加以檢修維護。然而，這一技術的研究成果，基本是應用于電氣設備的檢修和維護，仍被局限于具體的設備應用階段，并沒有發揮其在大電網安全管理中的作用。

1.3 大電網中的在線監測信息

通過在線監測信息技術的運用，將電氣設備的安全狀態，從正?；蚬收蟽煞N狀態，調整為大數據狀態，從而運用故障篩選和重點監控的方法，實現大電網的安全分析、安全控制以及風險預警。與大電網安全具有直接或間接關系的在線監測信息，主要包含以下幾類：第一類是導線舞動方面的幅值、絕緣子泄漏電流方面的幅值、桿塔和地線的傾斜與偏差以及環境氣象等與輸電線路相關的信息；第二類是絕緣油的各種屬性狀況、局部放電、鐵芯和繞組的情況以及套管、接頭開關等與變壓器相關的信息；第三類是機械特性的屬性、電氣特性的數據以及氣體微水含量等與斷路器相關的信息；第四類是晶閘管各項指標、換流閥電壓及冷卻水等與換流閥相關的信息。

2 利用在線監測信息確定安全狀態的方式

2.1 在線監測的現行問題

在理想狀態下，充分運用在線監測數據，對電氣設備出現問題的可能性實行實時評估，從而更加有效地確定電氣設備的安全狀態。但是，從目前情況來年，因受技術和設備的限制，在線監測數據并不能完全保證其的準確性與可靠性，如果只是單方面地指望在線監測數據，將其作用電氣設備故障概率評估的唯一依據，并不符合當前大電網電氣設備安全保障的實際。

2.2 在線監測的相應輔助

為了彌補在線監測的現行缺陷，應將專家經驗納入其中，構建一套模糊層次的評估方法，從而更好地確定電氣設備的安全狀態。通過通信網絡，將輸電線路等電氣設備的在線監測數據傳輸并匯集到數據采集模塊，根據每個監測項目的正常值域范圍，結合其相應的故障特征，將在線監測數據用一個區間而非具體數值進行表示，然后集中傳輸到在線評估模塊。之后，由具有較高水平和能力的行業內專家進行評審，結合他們的意見和結論，再進行進一步的估值，從而更加準確有效地確定電氣設備的安全狀態。

2.3 在線監測信息對大電網安全監控的影響

（1）通過在線監測，將重點監控對象通過高亮顯示、趨勢判斷、警示信息等方式，對其進行突出管理并確定安全預控方案，更可以區分短期預警和長期監控的對象，使大電網安全監控更加具有針對性。

（2）將故障篩選的依據由統計故障概率改為實時故障概率，從而實現實時調整大電網安全分析的掃描周期，對安全分析的計算量與安全掃描之間的相互不利影響降到最低。

（3）采用更加實用的概率模型，使風力發電、太陽能發電等新能源波動特性能夠得到清晰明確的表征，從而使大電網安全監控具有普遍性和通用性。

3 在線監測信息進行大電網安全監控的具體操作

3.1 在大電網安全監控中在線監測信息的操作模式

利用在線監測信息實現大電網安全監控，主要采取以下兩種模式：第一種操作模式，是直接建立一個統一的調度主站，負責所有在線監測信息的匯總，并對電氣設備安全狀態進行具體評估，以及實現大電網安全的實時監控；第二種操作模式，是將電氣設備安全評估與大電網安全監控進行分別處理，即在調度主站之前先設置一道關卡，即所有的在線監測信息都先在變電站集中，在此處完成電氣設備安全狀態的評估等工作，評估結果生成后再傳送到調度主站，由此再完成大電網安全監控。第一種模式在于效率高、中轉環節少，而第二種模式的優點是區分處理，能夠提高大電網安全監控的針對性和監控質量。由于在線監測信息中的氣象環境數據，通常是單獨處理和建設，因此采取第一種操作模式更加適宜，當然條件合適的情況下也可以對上述兩種模式進行折中處理。

3.2 在線監測信息的數據收集方式

在大電網的輸電主干網上，包括輸電線路、變壓器、斷路器、換流閥等主要電氣設備，都需要進行全方位的監測信息數據收集，因此上述設備都應該安裝在線監測裝置。對于架空輸電線路的在線監測裝置，可以根據實際情況，沿線在線路的首末兩端、條件比較嚴苛或歷史統計故障較多的輸電桿塔處等進行選點安裝，并將獲取的監測數據上傳到其中一邊的變電站或調度主站進行在線評估。輸電線路通常采用GSM/CDMA公網等通信方式，將在線監控數據傳輸到數據采集終端；除輸電線路以外，其他電氣設備通過采用RS485、TCP/IP網絡等近距離通信方式傳輸。

3.3 在線監測信息的氣象數據收集范圍

氣象環境數據是大電網安全監控在線監測信息中的重要組織部分，對大電網安全特別是多回架空輸電線路具有一定的影響，主要包括宏觀氣象和微氣象環境兩類數據。其中，宏觀氣象指的是某一地區降雨、風力等整體氣象條件，一般可通過聯網氣象局數據方式獲得。雷電、雨量、風速、覆冰等微氣象環境數據，則可以采用就地傳感器獲取。

4 結論

隨著電網全國聯網的不斷加強，大電網在線實時監控與安全狀態動態分析的作用日益突出，該技術的研究與應用已不能滿足于電力系統運行的實際工作需要。我們必須緊緊圍繞信息化和大數據的時代變化，研究利用在線監測信息實現大電網安全監控的方法，并將其運用到實踐中，為大電網的安全監控作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]王瑞祥，夏瑩，熊小伏.計及氣象因素的輸電線路維修風險分析[J].電網技術，2010（01）.

[2]廖瑞金等.變壓器狀態評估指標權重計算的未確知有理數法[J].高電壓技術，2010（09）.

作者簡介

喬進軍（1971-），男，河南省濟源市人。大學?？茖W歷。現國網濟源供電公司工程師，從事電網監控專業。

作者單位

國網濟源供電公司 河南省濟源市 454650