基于分層分布的變電站帶電運維智能化技術及應用

焦萍 樊宏偉 聞玉鳳 車雨霞 楊振宇 李運華

【摘 ?要】近年來，隨著我國社會經濟的不斷發展，電力系統在人們的生產和生活中發揮著越來越重要的作用。變電站是電力系統的重要組成部分，變電站中設備的安全穩定運行關系到整個電力系統的穩定運行。變電站的運行維護水平影響著變電站乃至整個電網的可靠性。目前變電站運維主要依靠人工巡視與檢修的方式，導致運維周期長、時效性差和效率低。帶電檢測技術對于變電站的運維有重要影響，采用帶電檢測技術進行變電站運維能夠發現人眼和耳朵不能發現的問題，可以提前發現變電站運基金項目;國家電網公司科技項目資助運維中存在的安全隱患，無需停電，不會影響變電站周邊的用戶用電，同時帶電檢測操作安全、便捷，結果準確、可靠。變電站設備的帶電檢測工作可以與日常巡視同步進行，大大提高變電站運維的效率和可靠性。

【關鍵詞】變電站;分層分布;帶電檢測;運維

引言

智能化變電站是電力系統的關鍵構成，是連接發電廠與電力用戶的重要一環。為保證電力系統的安全穩定運行，必須做好智能化變電站的運維，因此電力系統維護人員要認真及時地完成智能化變電站運維工作，有效防止智能化變電站故障導致的電力系統損失。智能化變電站相較于傳統變電站運行效率更高，但管理也更加復雜，因此必須深入探討智能化變電站的運維，以確保電力系統的安全穩定運行。

1概述

變電站的工作狀況，影響著整個電網的供電能力，而變電站運維管理就是對變電站日常運行及維護的管理工作，提高變電站運維管理工作水平，有利于保障變電站運行的穩定性，進而達到提高供電質量、保證用電安全的目的。變電站在日常運行中，常常受到硬件故障、自然災害等因素的影響，變電站運行出現故障，就會讓局部地區失去電力供應，對社會發展、經濟發展產生巨大的影響。使用智能化技術進行變電站的運維管理，可以大大降低工作難度，減少人力資源的投入，計算機的信息處理能力更強，可以顯著提升運維管理工作的工作效率，這樣可以實現對電力系統的優化。

2帶電檢測系統

帶電檢測系統作為本地監測層，主要實現對帶電檢測傳感器的數據進行采集，并將數據發送到智能運維裝置?？山尤氲膸щ姍z測傳感器包括紅外成像測溫儀、局部放電檢測儀、工頻電場檢測儀、噪聲檢測儀和紅外攝像機等。

2.1紅外成像測溫儀

紅外成像測溫儀將紅外探測模塊和成像系統集成在一個傳感器上的新型帶電檢測測溫傳感器。紅外成像測溫儀通過紅外熱成像的技術檢測目標對象的溫度，能夠快速發現變電站設備的局部過熱缺陷。其主要包括紅外探測單元、信號采集單元、紅外圖像處理單元、通信單元和供電單元五個部分。紅外探測器上的鏡頭將目標物體發出的紅外光進行匯聚，紅外探測器將采集的紅外信號發送至信號采集單元，紅外圖像處理單元對采集的紅外圖像數據進行處理，并通過紅外測溫算法轉換成溫度數據，通信單元將數據發送到帶電檢測系統，供電單元為整個系統提供電能。

2.2局部放電檢測儀

局部放電檢測儀采用暫態地電波檢測的原理進行局部放電檢測，能夠有效檢測開關柜、環網柜、組合電器等多種設備的局部放電情況。暫態地電壓的檢測原理如下：在局部放電的過程中會產生電磁波，電磁波通過設備傳送到地面會產生暫態電壓脈沖信號。當設備發生局部放電的故障，帶電設備將電子傳送到相應的位置，在這一過程中會伴隨著電磁波。電磁波從設備內部向外部傳送的過程中與金屬物質接觸，就會產生瞬間電壓信號，即為暫態地電壓信號，通過檢測暫態地電壓信號就能夠檢測出設備的局部放電情況。局部放電檢測儀主要包括暫態地電波傳感器、信號調理電路、數據采集單元、數據處理單元、通信單元和供電單元六個部分。暫態地電波傳感器檢測設備局部放電過程中的暫態地電波信號，經過信號調理電路的濾波、放大和包絡檢波后由數據采集單元進行信號采集，采集的信號經過數據處理單元進行處理得出局部放電的數據，通過通信單元發送至帶電檢測系統，供電單元為局部放電檢測儀各個模塊提供電能。

2.3工頻電場檢測儀

工頻電場檢測儀主要用來檢測變電站中的工頻電場數據，當變電站設備出現一些典型缺陷后會引起工頻電場變化。工頻電場檢測儀采用球形電容工頻電場傳感器的原理進行工頻電場數據采集，其主要原理如下：球形電容工頻電場檢測傳感器采用球形電容檢測感應電壓的方法來檢測電場，將一個空心金屬球殼切割成兩部分，通過絕緣物質將兩個半球連接在一起，并在兩個半球中間并聯一個測量電容，兩個半球分別構成了傳感器的兩個電極。

3分層分布的變電站智能化帶電運維模式

分層分布的變電站智能化帶電運維系統適用于變電站電力設備的日常運維監測，通過遠程主站上運行的運維監測管理平臺，能夠實現對不同設備、不同運維策略和任務的遠程運維操作，根據不同變電站設備的典型缺陷和典型監測量選擇合適數量和種類的帶電檢測傳感器進行系統部署。多種帶電檢測傳感器的實時跟蹤檢測，能夠對變電站中重要設備進行實時跟蹤運維數據監測。運維監測管理平臺對前端采集的數據進行融合處理判決，能夠快速形成運維結果和報告，提高變電站運維的實時性和可靠性。

3.1分層分布的變電站智能化運維的關鍵技術

分層分布的變電站智能化運維的關鍵是對采集的多種帶電檢測傳感器的數據進行融合。變電站在進行智能化運維過程中傳感器采集的數據具有異構性、數據量大和冗余的特點，本文采用D-S證據理論進行融合算法處理，D-S證據理論是一個融合不確定性信息的有效手段，可以對不同數據源，不同類型的數據進行快速地融合。

3.2分層分布的變電站智能化運維的創新

基于分層分布的變電站帶電運維智能化系統，在某供電公司完成了所屬變電站的遠程智能帶電運維，其創新點主要體現在以下幾個方面：1）變電站運維方面，對傳統運維工作中所涉及的檢測項目進行在線監測，增加了部分常規的帶電檢測項目，例如：變電站設備的紅外測溫、電場強度檢測、組合電器的局部放電檢測、開關柜的局部放電檢測和全站設備的紅外監控等。2）運維人員安排方面，分層分布的變電站智能運維系統實現遠程運維操作，在系統部署完成后，運維人員根據不同設備設定不同的運維策略和任務，智能運維系統自動采集數據并進行數據的融合分析處理，快速形成運維報告，運維人員根據形成的報告做進一步處理，不需要工作人員進行現場操作，可以在全天任何時間段執行運維任務，節省了運維工作人員的工作量，提高了運維效率。3）運維效率方面，變電站部署的智能運維系統各個節點同時執行運維任務，可以實現對全站設備同一個時間段的同步運維監測。分層分布式的變電站智能運維系統有效地提升了變電站的運維管理效率和智能化水平，豐富了運維的手段，節約了人力成本，減少了運維工作人員的工作量。

結語

研究了基于分層分布的變電站帶電運維智能化技術，并研制了變電站智能運維裝置和紅外成像測溫檢測儀、局部放電檢測儀、工頻電場檢測儀等新型帶電檢測傳感器，結合分層分布的變電站智能化運維系統實際應用場景提出了智能化帶電運維模式，并進行了推廣應用。

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（作者單位：國網晉城供電公司）