變電站設備智能監控系統的一種優化方法

范寅秋 車明仁 王輝

摘要：本文提出一種變電站設備全景智能監控系統的優化方法，該方法使得系統具有全息感知，泛在互聯，自主預警，高效互動等特征，能夠全面提升設備狀態和運檢業務的智能化水平。滿足社會用電需求量增長迅速，用電設備不斷增多的場景，解決傳統電網設備健康判斷方法難以有效解決系統數據貫通，監測裝置在線率低及綜合分析能力差等問題。

關鍵詞：全景監視;系統設計

Abstract：With the rapid growth of social demand for electricity and the increasing number of electrical equipment， it is difficult to effectively solve the problems of system data penetration， low on-line rate of monitoring devices and poor comprehensive analysis ability by traditional health judgment methods of power grid equipment. In order to solve the above problems， this paper proposes a panoramic intelligent monitoring system for substation equipment based on optimization. The system has the characteristics of holographic perception， ubiquitous interconnection， autonomous early warning， efficient interaction， etc.， which can comprehensively improve the intelligent level of equipment status and operation and inspection business.

Keywords：panoramic intelligent monitoring; system design

1 引言

隨著我國經濟高速發展，社會用電需求量增長迅速，全國電網規模增長迅速。2019年擴充220kV及以上變電設備容量2.2億kVA;增加220kV及以上輸電通道長度3.77萬km;新增直流換流容量3200萬千瓦。電網設備健康的問題備受關注。傳統方式下，電力一次電氣設備通過停電預防性試驗的結果來判斷其健康程度。傳統方式下電網健康判斷方法其局限性，隨著電網設備的不斷增加，其局限性日益凸顯。隨著計算機技術的發展，電網設備健康判斷智能化已成為新的趨勢，新一代變電站設備狀態監測技術已成為實現智能變電站建設的關鍵支撐技術，更是相關領域建設的核心內容。最近幾年，我國電氣設備制造能力得到了長足的進步，層出不窮的高新技術、創新材料、革新工藝得到大量采用，例如無人巡檢技術、紅外技術、視頻技術、光柵技術等，改變了傳統變電站在線監測系統單一結構化數據的模式，海量、多維數據構成新一代變電站在線監測系統的基本特征。同時運行設備型號，試驗數據、歷史故障信息、維修信息等設備全生命周期信息也是變電站在線狀態分析的重要依據。

我國變電站在線狀態分析從無到有，發展大概經歷了三個階段，尤其在2012年國家智能電網全面建設，得到了長足的發展。但實際運用中還存在不少問題：一，專業系統分散。例如同時監測變壓器運行狀態，由于變壓器局放系統和油色譜系統是各自獨立建設，難以進行信息整合綜合分析;二，數據質量不高。各類傳感器維修、取電困難，數據的完整性、準確性、及時性無法保障;三、系統維護量大。因為專業系統分散，系統架構各異，所以系統維護困難，加劇了系統數據不準確等問題。讓各系統失去了權威性。

本文在對變電站設備狀態在線監測新技術發展等特點研究的基礎上，提出了變電全景智能監控系統的架構[1]，進而從總體架構、軟件架構、技術架構、物理架構四個層面開展了系統架構設計，為實現電力公司運檢業務的便捷化、智能化提供了堅實的基礎。該系統架構不僅使用于變電站，同樣適用于換流站、儲能站。

2 研究現狀

目前變電站相關的各種監測裝置已經廣泛投入使用，為電網企業的工作人員快速了解變電站運行狀態提供了快速便捷的工具。然而，由于電網企業相關系統沒有貫通、監測裝置故障率高、綜合分析功能不足等原因，使得輸變電在線監測裝置還存在一些問題和不足。

（1）各子系統數據沒完全貫通

變電站相關的系統多、業務多、數據量大。目前輸變電在線監測裝置部分與其他業務模塊貫通，運行維護人員獲取相關數據較為煩瑣，且不能獲取全業務數據;各類型的監測裝置由于生產廠商各異，其監控軟件、系統平臺及連接方式也各異，這就限制了各子系統數據的貫通。變電站運行過程中，產生大量的信息數據，數據種類多樣，在未做變準化處理的情況下難以開展數據整理分析。

（2）監測裝置在線率低

變電站電監測裝置的運行環境比較惡劣。在突發的極端天氣條件和復雜電磁環境下，監測裝置發生故障的概率大大提高。部分變電站電監測裝置采用無線通信網傳輸監測數據，容易引起監測裝置誤報、漏報或通信中斷等問題，從而降低了監測裝置實際在線率。產品質量缺陷和實用化程度不高等問題也影響了監測設備的在線率。

（3）綜合分析功能不足

變電站監測方法和手段還相對獨立、不能形成體系，造成設備本體、環境隱患失察、設備故障后不能快速準確定位等問題;對于設備設計參數、運行年限、環境溫度、濕度及設備的安裝、施工、運維等管理數據等，由于沒有及時有效的數據綜合分析，無法快速形成輔助決策建議，提供給工作人員參考。