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一、概述

近年來(lái)，在新建的110KV及以下變電站中，通常實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守或集控，220KV及以上變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化；老的變電站也大多進(jìn)行了改造。上述技術(shù)升級(jí)和改造主要是針對(duì)變電站電氣二次部分進(jìn)行的，當(dāng)變電站一次設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時(shí)會(huì)直接影響電能的傳輸、變換與分配等問(wèn)題。目前，對(duì)電氣設(shè)備的故障診斷主要依靠計(jì)劃?rùn)z修和平時(shí)巡檢，如果設(shè)備突然出現(xiàn)異常或存在潛伏性故障，事實(shí)上大多情況我們都不能及時(shí)處理，使電力系統(tǒng)供電可靠性降低。利用“在線監(jiān)測(cè)技術(shù)” 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，為迅速排除故障，節(jié)省檢修時(shí)間，提高電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，兩者越來(lái)越多的體現(xiàn)出了融合的特性。

二、系統(tǒng)組成

（一）變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

TOP9000綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是珠海拓普公司根據(jù)變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展實(shí)際需要，針對(duì)目前綜合自動(dòng)化產(chǎn)品在變電站應(yīng)用中存在的不足，遵照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用國(guó)際先進(jìn)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，推出的新一代產(chǎn)品。該產(chǎn)品是一種全新概念的分散、分層、分布式的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可劃分為間隔層、前置層和站控層。

1、站控層：TOP9000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以WINDOWS及SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、畫面編輯、應(yīng)用管理、定值管理、趨勢(shì)查詢、歷史記錄查詢、歷史事件查詢、報(bào)表管理、故障錄波等功能的監(jiān)控軟件。

2、前置層：TOP32系列通信服務(wù)器，以嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，全面采用網(wǎng)絡(luò)IP技術(shù)，廣泛支持多種通訊協(xié)議，是一種高可靠、高性能的通訊處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備。

3、間隔層：TOP系列保護(hù)測(cè)控裝置，采用高性能控制器實(shí)現(xiàn)被保護(hù)對(duì)象的保護(hù)、測(cè)量、控制、聯(lián)網(wǎng)通

信遠(yuǎn)動(dòng)和故障錄波功能。

（二）五防系統(tǒng)

通過(guò)模擬回路預(yù)演，可檢驗(yàn)、打印和傳輸操作票，運(yùn)行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預(yù)演后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，避免正常情況下由于操作順序不當(dāng)而引起各種電氣設(shè)備誤操作，實(shí)現(xiàn)部頒五防要求：防止誤分、合斷路器；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防止帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)）；防止帶接地線（接地開關(guān)）合斷路器（隔離開關(guān)）；防止誤入帶電間隔。

系統(tǒng)具有在線自動(dòng)對(duì)位；唯一操作權(quán)；發(fā)送和存儲(chǔ)操作票；五防閉鎖操作功能；檢修功能；仿真模擬預(yù)演；具有匯報(bào)對(duì)位功能；多任務(wù)操作功能；顯示安全日計(jì)數(shù)、顯示安全操作次數(shù)、應(yīng)顯示主變分接頭位置、斷路器、隔離開關(guān)遠(yuǎn)方與就地應(yīng)設(shè)置閉鎖裝置，且功能與電編碼鎖操作完全兼容等特殊功能。

（三）直流系統(tǒng)

三相交流380V經(jīng)交流配電單元，輸入高頻開關(guān)充電模塊，監(jiān)控模塊控制充電機(jī)輸出直流電壓及電流，按充電曲線完成對(duì)蓄電池均充、浮充的全過(guò)程。控制回路負(fù)載正常由充電機(jī)經(jīng)供電，充電機(jī)退出或交流停電時(shí)，蓄電池組作為供電電源；當(dāng)有合閘操作時(shí)，蓄電池為操作回路提供合閘大電流。當(dāng)直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障（如過(guò)欠壓、接地等），監(jiān)控模塊自動(dòng)完成檢測(cè)及保護(hù)功能，并提供信號(hào)輸出接口。

（四）電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

電氣主設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在電氣設(shè)備處于正常運(yùn)行狀況下，連續(xù)采集反映電力設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的信息參量，根據(jù)其數(shù)值大小及變化趨勢(shì)，對(duì)設(shè)備的現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，對(duì)剩余壽命做出預(yù)測(cè)，并根據(jù)診斷結(jié)果提出檢修方案，為狀態(tài)檢修提供依據(jù)。由后臺(tái)專家分析系統(tǒng)和智能在線監(jiān)測(cè)裝置組成，采用分層分布式結(jié)構(gòu)。后臺(tái)專家分析系統(tǒng)：采用了先進(jìn)的診斷模型并構(gòu)造了相應(yīng)的診斷算法，建立了完善的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，綜合運(yùn)用智能技術(shù)提取征兆，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)篩選出參數(shù)異常的電氣設(shè)備，自動(dòng)生成包括參數(shù)變化趨勢(shì)圖在內(nèi)的相關(guān)監(jiān)測(cè)信息，顯著提高了設(shè)備維護(hù)的科學(xué)化和智能化水平。智能在線監(jiān)測(cè)裝置包括變壓器、斷路器、避雷器、容性設(shè)備、絕緣子、電纜、環(huán)境等在線監(jiān)測(cè)單元，各監(jiān)測(cè)單元在功能上相互獨(dú)立，直接在被檢測(cè)設(shè)備附近就地安裝，通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)專家分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。主要包括以下幾個(gè)部分：

1、電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫

數(shù)字式溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)數(shù)字溫度檢測(cè)器及當(dāng)?shù)刂鳈C(jī)成，結(jié)合遠(yuǎn)程主機(jī)可組成電氣接點(diǎn)的溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)，其中數(shù)字溫度檢測(cè)器與地主機(jī)采用無(wú)線方式傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)刂鳈C(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)采用RS485/CAN2.0B/以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)通訊。能完成n+1點(diǎn)（電氣設(shè)備度+環(huán)境溫度）的溫度、溫升測(cè)量，并依據(jù)整定的溫度、溫升值及時(shí)發(fā)出預(yù)警和警信號(hào)。同時(shí)具備溫升故障分析及追憶功能。 數(shù)字式溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有抗干擾強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高、隔離好等優(yōu)點(diǎn)。備最優(yōu)的性能價(jià)格比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、功能強(qiáng)，運(yùn)行安全可靠。同時(shí)數(shù)字溫檢測(cè)器體積小，便于安裝，并且對(duì)電氣設(shè)備性能指標(biāo)毫無(wú)影響。

2、電纜負(fù)荷與火警監(jiān)測(cè)

在變電站的電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關(guān)設(shè)備、變壓器、電阻排等電力設(shè)備在長(zhǎng)期的高壓中發(fā)熱而老化引起火災(zāi)。對(duì)于高壓電纜測(cè)溫系統(tǒng)，最大的循環(huán)電流負(fù)載的確定是以確保電纜的絕緣層溫度不超過(guò)它的安全工作界限為根據(jù)。但是無(wú)法預(yù)料的不利熱狀況，像地?zé)峄顒?dòng)、同一地面下其它服務(wù)設(shè)施的安裝、季節(jié)變化、建筑工作等可能導(dǎo)致安全負(fù)載低于理論的設(shè)計(jì)值。采用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)(DTS)對(duì)安裝電纜和它的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，是排除不確定因素并達(dá)到最適宜的、安全的負(fù)載的關(guān)鍵。

3、絕緣子智能監(jiān)測(cè)

通過(guò)監(jiān)測(cè)廠內(nèi)的絕緣子由于絕緣損壞或老化等引起的泄漏電流，同時(shí)與污穢監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)的站內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，能夠有助于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的高壓設(shè)備的絕緣情況作出綜合判斷。

4、避雷器智能監(jiān)測(cè)

通過(guò)在線的監(jiān)測(cè)避雷器的容性電流來(lái)在線監(jiān)測(cè)避雷器的絕緣特性。能夠?yàn)楸芾灼鞯慕^緣情況作出綜合判斷。

5、變壓器智能監(jiān)測(cè)

主要包括變壓器油色譜、套管、鐵芯/夾件、局放等智能組件。油色譜監(jiān)測(cè)單元可以在線分析絕緣油的七種組份及微水；套管監(jiān)測(cè)單元可在線監(jiān)測(cè)變壓器套管的絕緣情況；鐵芯/夾件監(jiān)測(cè)單元可以在線監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部的絕緣狀況；局放監(jiān)測(cè)單元可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的局放絕緣缺陷。

6、斷路器/GIS智能監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)斷路器的分合閘線圈電流波形、監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)的儲(chǔ)能次數(shù)、單次儲(chǔ)能時(shí)間、開斷電流的大小等參數(shù)來(lái)推斷斷路器的電壽命；監(jiān)測(cè)GIS內(nèi)的氣體濕度、實(shí)時(shí)壓力、相對(duì)濕度、密度、溫度等參數(shù)；通過(guò)對(duì)GIS內(nèi)涉筆進(jìn)行局放在線監(jiān)測(cè)，提供準(zhǔn)確的故障點(diǎn)定位。

7、容性設(shè)備智能監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)電容式電流互感器（CT）、電容式電壓互感器（CVT）、電容式套管和耦合電容器（OY）等容性設(shè)備等絕緣特性參數(shù)，有助于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的上述容性設(shè)備的絕緣情況作出綜合判斷。