超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)方案研究

董武亮

（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450000）

隨著超高壓變電站檢測系統(tǒng)的發(fā)展，變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)對設(shè)備信息的數(shù)據(jù)采集、傳輸、共享等基礎(chǔ)技術(shù)得到穩(wěn)定提高，遵循著“三層兩網(wǎng)”的體系，建立并完善了高電壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)。

1 超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)架構(gòu)

狀態(tài)檢測系統(tǒng)需將整體檢測流程以及檢測報告規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足變電站的各方面需求。系統(tǒng)架構(gòu)體現(xiàn)在兩部分，分別是硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件架構(gòu)主要體現(xiàn)了狀態(tài)檢測系統(tǒng)的閉環(huán)自動測試硬件網(wǎng)絡(luò)環(huán)境布局，實現(xiàn)了數(shù)字測試儀的裝置鏈路及控制端的搭建。

數(shù)字測控裝置控制模板的設(shè)計。狀態(tài)檢測系統(tǒng)的設(shè)計要求是能夠針對不同廠家的設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動，并且可以適用于各種不同的應(yīng)用場合。為解決這一問題，向各大廠家的設(shè)備進(jìn)行收集測試，收集數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納出狀態(tài)檢測系統(tǒng)的通用方法，并且建立了系統(tǒng)控制的標(biāo)準(zhǔn)化抽象方法，在此之上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)檢測功能的集合，形成狀態(tài)檢測系統(tǒng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2 超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)特點

（1）變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。超高壓變電站設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要采用分層分布式的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，其由變電站內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)這兩部分組成，針對變電站的變壓器、斷路器、互感器、電容器、GIS等超高壓設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測。超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)匯集到數(shù)據(jù)管理中心，進(jìn)行分析處理。結(jié)構(gòu)上由狀態(tài)數(shù)據(jù)采集層、狀態(tài)數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)問題診斷層三個層面組成。

（2）變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)的子系統(tǒng)。變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，分別是離線試驗系統(tǒng)、帶電巡檢系統(tǒng)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)，三個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，互相配合完成檢測任務(wù)。離線試驗系統(tǒng)是使用移動終端，以固定的軟件錄入數(shù)據(jù)報告，傳送至狀態(tài)分析主控室。帶電巡檢系統(tǒng)是通過設(shè)備專屬移動終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，同樣傳送至狀態(tài)分析主控室，大量的圖像數(shù)據(jù)會由專門負(fù)責(zé)的工程師處理錄入。在線監(jiān)測系統(tǒng)的分層分布式結(jié)構(gòu)，在抗干擾性方面格外突出，在擴(kuò)展性和整體性能方面也有很大的先進(jìn)性，它的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)后處理及數(shù)據(jù)存儲功能，由各單元分層組成控制。

（3）SIM監(jiān)測系統(tǒng)。SIM監(jiān)測系統(tǒng)是超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)重要的組成成分。SIM監(jiān)測系統(tǒng)是通過就地安裝的LC-PD局放單位來實現(xiàn)對GIS及斷路器等局部放電這一設(shè)備性缺陷的監(jiān)測。此監(jiān)測系統(tǒng)采用的是世界上最先進(jìn)的超高頻檢測技術(shù)，它外置的UHF傳感器，可以接受盆式絕緣子或套管法蘭縫隙輻射出來的電磁波信號，既實現(xiàn)了對局部設(shè)備的檢測和定位，還保證了設(shè)備不受外界的環(huán)境影響，保持了良好的信噪比和靈敏度。國外在監(jiān)測GIS放電高頻信號時，采用的是老式的體內(nèi)傳感技術(shù)，這種傳感方式雖然有靈敏度保證，同時也可以有效的抑制GIS外部干擾，但是會額外增加很多密封點，而且，必須在GIS制造之前安裝，無法監(jiān)測已經(jīng)投入運行的GIS設(shè)備。由此可見我國使用的SIM3監(jiān)控系統(tǒng)比國外先進(jìn)很多，使用了具有定向接收功能的UHF電磁波傳感器。

3 超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)與傳統(tǒng)檢測方式相比的優(yōu)越性

超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)運用新型可視化技術(shù)檢測變電站的設(shè)備運行情況，實現(xiàn)了絕緣設(shè)備的CT掃描，從根本上解決了傳統(tǒng)檢測方法可靠性低、不全面等問題。

傳統(tǒng)的檢測設(shè)備的方式，因檢測范圍較小，必需有人工配合加以判斷檢測的結(jié)果，所以研發(fā)運用一種新型可視化技術(shù)檢測超高壓絕緣設(shè)備。該新技術(shù)利用紅外及紫外成像法，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的破損，發(fā)熱情況，甚至是其污穢狀況。這些數(shù)據(jù)通過后臺軟件平臺，建立出綜合了成像技術(shù)匯總的圖像特征信息的可視化仿真模型。這項新技術(shù)還可顯示出超高壓設(shè)備的內(nèi)部情況，結(jié)合實際情況進(jìn)行人工智能分析。相較于傳統(tǒng)的檢測方式，無論從速度還是準(zhǔn)確度，都大大提高，可以更加有效的預(yù)防超高壓變電站設(shè)備的閃絡(luò)、擊穿、炸裂、掉串等故障,大幅度提高超電壓變電站狀態(tài)的檢測效率和準(zhǔn)確率，降低了人的工作強(qiáng)度，提升了我國電力設(shè)備帶電狀態(tài)設(shè)備的檢測水平。

4 運用變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)預(yù)處理問題

（1）超高壓變電站的初始狀態(tài)。變電站技術(shù)人員掌握設(shè)備各項性能時，主要依靠的是變電站初始狀態(tài)信息，狀態(tài)信息還可以幫助員工檢測設(shè)備是否達(dá)到了預(yù)計的運行狀態(tài)，以及各項的參數(shù)是否達(dá)到規(guī)劃值。工作人員通過對比分析，針對變電站未達(dá)到要求及時做出反應(yīng)，查找原因，完善參數(shù)。根據(jù)超高壓變電站狀態(tài)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，判斷問題的來源，若是內(nèi)部的質(zhì)量問題，技術(shù)人員就可調(diào)整項目的進(jìn)行方向進(jìn)行積極的調(diào)控。若是外部因素造成的，就需前后考慮這些因素對變電站后續(xù)的工作是否有影響，并做出分析決策，便于日后及時解決問題。

（2）超高壓變電站利用初始狀態(tài)信息處理問題的先進(jìn)性。從以上幾點可以看出通過超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)對超高壓變電站設(shè)備的初始狀態(tài)的掌控，對確保變電站日后正常工作起到了非常重要的作用。在超高壓變電站投入運行后，也許應(yīng)用超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行檢測，并加以維護(hù)，可以定期對各個項目檢查記錄，然后結(jié)合實際狀態(tài)的參量，及時做出對比反饋。利用超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢修，是對超高壓變電站穩(wěn)定運行的強(qiáng)力保障。

5 狀態(tài)檢測系統(tǒng)的智能檢修技術(shù)

（1）設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)分類。檢測超高壓變電站電氣設(shè)備的使用狀態(tài)，主要依據(jù)其使用過程中性能良莠的體現(xiàn)和使用時間與使用壽命的對照，狀態(tài)檢修過程大體上分為線上監(jiān)測、故障診斷、檢修這三個步驟，通過這三個步驟的嚴(yán)格完成便可以實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的全面檢測。

（2）一次、二次狀態(tài)檢修技術(shù)。超高壓變電站電氣設(shè)備有一次設(shè)備和二次設(shè)備之分，相應(yīng)的設(shè)備檢修技術(shù)也分為一次設(shè)備檢修技術(shù)和二次設(shè)備檢修技術(shù)。一次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)主要是針對斷路器、GIS、變壓器等設(shè)備的監(jiān)測。檢測并采集一次設(shè)備的溫度、壓力、密度等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對超高壓變電站電氣設(shè)備運行狀態(tài)的了解掌握，從而對多個設(shè)備實施實際有效的維護(hù)檢修，來提高設(shè)備的運行效率。二次設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)括含了監(jiān)控、繼電保護(hù)裝置和遠(yuǎn)動裝置三部分，針對直流控制、信號系統(tǒng)、交流測量采樣、繼電保護(hù)裝置等進(jìn)行監(jiān)測。二次設(shè)備若是發(fā)生故障，會直接影響威脅一次設(shè)備的正常運行，甚至造成停電事故。

6 狀態(tài)檢測系統(tǒng)的實際應(yīng)用

超高壓變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)極大地提高了設(shè)備檢修維護(hù)的技術(shù)手段，且該技術(shù)的實施為超高壓變電站設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和收集提供了便利，進(jìn)一步的為設(shè)備管理模式更新奠定了基礎(chǔ)。超高壓設(shè)備是極其脆弱的，當(dāng)設(shè)備在變電站運行一段時間后，會暴露許多潛在的隱患和各種不利于安全的因素。這時通過設(shè)備的運維人員調(diào)取設(shè)備的監(jiān)測及維護(hù)的數(shù)據(jù)，再利用專業(yè)技術(shù)人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)以研判設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)，提前預(yù)防或者采取及時有效的手段進(jìn)行檢修。

超高壓變電站設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的范圍和目標(biāo)。主要范圍是以各變電站配置的典型變電器為準(zhǔn)，以正在運行的斷路器、隔離開關(guān)、GIS設(shè)備的運行狀態(tài)、設(shè)備的健康狀況為重點進(jìn)行檢測，確保變電站設(shè)備的穩(wěn)定運行。通過超高壓變電站設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)，構(gòu)建變電設(shè)備專業(yè)化聯(lián)合巡檢的常態(tài)化機(jī)制來督促良好單位變電設(shè)備狀態(tài)的維持，杜絕年久失修現(xiàn)象的出現(xiàn)。熟悉掌握超高壓變電站設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，建立設(shè)備狀態(tài)趨勢圖，分析設(shè)備故障或異常的主要原因，針對各類緊急性問題提前建立問題處理預(yù)案。該系統(tǒng)對超高壓變電站設(shè)備的穩(wěn)定運行狀態(tài)提供技術(shù)保證，為設(shè)備的檢修提供參照案本，認(rèn)定出設(shè)備缺陷類型，并找出嚴(yán)重缺陷產(chǎn)生的原因，探索建立科學(xué)、合理的設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備的技術(shù)改造、運行維護(hù)提供詳細(xì)數(shù)據(jù)依據(jù)，提高綜合性管理水平。

7 結(jié)語

超高壓交流變電站設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的建立更新非常重要且必要。電氣設(shè)備在運用了大量新技術(shù)、新材料后，使超高壓變電設(shè)備水平總體提升。狀態(tài)檢測系統(tǒng)中檢修系統(tǒng)的建立使變電站設(shè)備的檢修和維護(hù)有了技術(shù)支持。該自動檢測系統(tǒng)的智能化使設(shè)備檢測人員從人工的慢效率，不同人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計格式不統(tǒng)一等問題中解放，提高了檢測工作的效率，使人工干預(yù)的影響大大減弱。在超高壓交流變電站的設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對設(shè)備管理模式進(jìn)行的更新?lián)Q代，不僅可以對變電設(shè)備進(jìn)行全面的有側(cè)重點的專業(yè)化巡視檢查，查找現(xiàn)場設(shè)備存在的隱患、缺陷及評估設(shè)備狀態(tài)，更是為年度設(shè)備狀態(tài)檢修提供了決策基礎(chǔ)。

[1]蔣欣峰,朱濤,張靜．超高壓變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)方案研究[J]．科技展望,2016,(35)．

[2]嚴(yán)淮,胡炎,邰能靈等．基于離群點檢測的超高壓變電站設(shè)備溫度監(jiān)測告警方法,CN 104135074 B[P]．2016．