HGIS局部放電傳感分布式在線監測系統的研究

董英華

（南方電網凱里供電局，貴州 凱里 556000）

0 引 言

隨著電力事業的飛速發展，電網運行設備也不斷進行優化與更新。由于原有集控式在擴展性與信號傳輸方面存在明顯不足，為了進一步提高電網運行的安全可靠性，在電力和計算機技術的支持下，針對HGIS等高壓電氣設備進行局部放電在線監測系統的優化設計，不僅用分布式在線監測系統有效替換了原有的集控式在線監測系統，而且還實現了電網運行的智能化，使其無論在信息傳輸精確度上，還是在傳輸效率方面，都得到了大幅度的提升，也由此展現出傳感分布式在線監測系統的精準性和高效性。

1 HGIS局部放電傳感分布式在線監測系統組成

在進行HGIS局部放電分布式在線監測系統設計時，因其不僅具有數據采集量大的特點，還能在一秒鐘內進行數以百萬甚至千萬以上的數據采集。在大型智能化變電站的建設過程中，分布式在線監測系統既能滿足變電站的智能化建設要求，也能有效彌補以往采用集控式在線監測過程中存在的諸多不足。

系統基本組成框架如圖1所示，系統包含監控主機、HGIS設備各監測點、傳感設備等。其中，系統監測主機以分組式管理方式進行各監測點管理；另外系統進行了分組設置，通過多條通信線與主機相連進行監測；而各分組數據傳輸則以級聯方式進行連接，保證了數據連線的簡潔。在實施較短數據連線進行信號傳輸時，能大大提升信號傳輸的抗干擾性，良好解決信號衰減問題[1]。

圖1 HGIS局部放電分布式在線監測系統框架

2 HGIS局部放電傳感分布式在線監測系統硬件設計

2.1 網絡結構設計

在系統網絡結構設計中，分布式在線監測系統的監控主機不僅可以靈活組網，而且還能按端口數量隨意增設分組。此外，傳感器的數量也可以根據實際需要進行合理設定，以全面提升系統的可擴展性。在監控主機通信端口與傳感器通信模塊進行連接后，形成了一點到多點的通信網絡，并可以進行多機在線監測。傳感器主要以并聯方式連接。

2.2 傳感器設計

在設計分布式在線監測系統時，智能傳感器是硬件設計中的一個重要組成部門，它不僅可以獨立進行局部放電信息數據采集，還能智能化進行數據處理、轉換與傳輸。一般情況下，智能傳感器被固定于HGIS電氣設備內部的絕緣盆子上，主要由超高頻傳感器進行局部放電信號采集，將模擬信號進行調整后，通過轉換器轉換為數字信號，進而進行邏輯運算，由此完成數據緩沖與存儲，再由數據接口電路將其傳輸到通信單元。由于傳輸線路較短，不僅可以良好地控制傳感器中模擬信號的衰減問題，也進一步提升了監測信號的抗干擾性，以確保監測數據的精確性。經由智能控制器進行數據處理后，將通過數據傳輸單元中的通信模塊與后臺進行數據連接，利用工控機軟件實現數據信號的在線監測，通信模塊在此起到兩點作用。第一，對總線的一體化保護作用；第二，進一步實現有效隔離，不僅能進行超高壓隔離，而且還具有特性隔離功效。在實行自組網功能下，網絡連接點可多達32個點以上。分布式傳感器既顯著提升了在線監測系統的可擴展性，也有效實現了系統自由分組管理[2]。

3 HGIS局部放電傳感分布式在線監測系統軟件設計

在HGIS局部放電分布式在線監測系統的軟件設計中，離不開兩個核心元件的高效運行。一個是既能進行A/D采集控制，也能夠進行數據緩存處理的FPGA；另一個是進行數據整體采集控制的單片機，它不僅能夠發出采樣信號，而且還能進行采集后的數據讀取、壓縮與發送，能夠及時處理采樣時出現的異常問題。

整個系統軟件的程序流程如圖2所示。由開始進入初始化，再由單片機發出控制信號，進而進行FPGA啟動A/D采集，在采集完成后將數據寫入SRAM，并在單片機空閑狀態下，進行SRAM數據讀取處理，通過RS-422模塊完成最終數據傳輸。這一過程中，由于是以分組方式進行分布式傳感器在線監測，使其在上位機軟件中可以顯示出對每一組傳感器所采集到的有效數據，并將各傳感器地址利用軟件進行明確設置，使其可以在主機中，既能進行清晰的數據監測，又能在放電信號出現異常、超過設定范圍時進行實時報警提示。這一功能的實現，不僅可以有效判定傳感器位置，又確保了對HGIS局部放電在線監測的精確性要求[3]。

圖2 系統主程序流程

4 結 論

綜上所述，在充分了解分布式在線監測系統的優勢作用下，通過采用分組方式進行系統設計，解決了集控式在線監測系統布線復雜、抗干擾性與擴展性差的問題；同時，切實有效地提高了數據監測精準性和高效性，促進了變電站的智能化建設和良好經濟效益的實現。