田 赟，冯李军，吴明锋

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

0 前言

在线监测改善了常规预防性实验周期长、不能实时了解设备变化趋势的缺点，能及时发现设备的隐患，为设备状态诊断分析、状态预警提供辅助决策分析依据。国家电网公司自2009年8月启动输变电状态监测系统建设以来，已完成2批28家网省级单位的部署，各个网省公司因地制宜，各具特色。陕西电网以视频监测为主，通过视频、图像监测多次发现线路陷患，采取措施杜绝了异物引起线路跳闸的外力破坏故障。湖南电网注重覆冰在线监测研发，成立覆冰在线监测国家重点实验室，通过覆冰监测系统发现多处线路及杆塔覆冰险情，有效指导了电网抗冰工作。山西电网作为全国第一批在线监测试点单位，2010年12月部署完成山西电网输变电设备状态监测系统，杆塔倾斜监测等监测方式得到了很好的发展和应用[1]。

1 输电线路在线监测

1.1 山西输电线路在线监测概况

输电线路在线监测技术发展较快，山西电网目前已安装、接入输电监测装置7类155套，覆盖1 000 kV、500 kV、220 kV及110 kV 4个电压等级的线路。输电线路在线监测装置多分布在核心骨干网架的重载线路、战略输电通道等区域，布点过程中不仅宏观上根据区域的特点进行布点，还注意了线与点合理配置装置类型[2]。如安装覆冰监测装置时，同时选择了视频监控以便定型与定量判断导线覆冰状况。

在传输方式上，如图1所示，线路上状态监测代理装置CMA（Condition Monitoring Agent）采集到的信息通过短信等公网形式传到厂家，如西安同步、西安金源等，再通过Internet传到位于省检修公司的前置子系统，到达前置子系统后通过内网的安全平台接入，再接入主站系统。数据通过生产厂家再传入国网内网系统的传输方式对监测数据准确性、及时性均有影响，有部分厂家为避免数据准确性考核，在厂端服务器修改监测数据，大大降低了监测数据的真实性。由于现有输电监测装置采用公网传输方式，需要租用移动、联通、电信等第三方运营商通信通道，这些通信运营商的通道建设往往是以城镇通信业务为主要需求对象，并不能满足电网信息通信覆盖面广、偏僻区域多，高带宽、高实时性、高可靠性要求；特别对于输电线路视频监控业务，使用第三方通信通道存在诸多弊端，目前较好的解决思路是采用电力光纤架空地线复合缆OPGW（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire）光纤通信等新型数据传输方式，增加数据传输的可靠性。

图1 输电在线监测装置数据传输流程

目前，接入在线监测系统的装置可靠性正处于提升过程中，数据有效性较差，存在大量的无效、不连续数据，部分数据的准确性无法得到验证，影响在线监测在状态监控、评价等工作中的应用效果。因导致数据无效的情况极其复杂，山西电网制定了线路监测数据判断方法，开展在线监测数据有效性判断，对海量的监测数据通过横向数据对比、纵向历史数据分析等数据挖掘算法筛选，判断数据是否有效，减轻人工判断的工作量，为后续人工判断提供参考。开展在线监测数据有效性判断为后续的报警、趋势预测等应用功能等提供依据，将合理的数据列入数据报警、趋势预测等二次处理的范围，不合理的数据不进行二次分析，避免无效数据应用产生的负面影响。

1.2 杆塔倾斜在线监测

山西地区因采空区、沉降区较多，杆塔倾斜监测为最重要的输电在线监测方式。杆塔倾斜装置是通过将双轴倾角传感器安装在塔顶和2/3杆塔高度处，测量计算杆塔在沿线路方向和垂直线路方向的倾斜度，最终得出杆塔综合倾斜度。目前，山西电网使用较多的为国网富达、西安同步等厂家的杆塔倾斜监测装置，均为高精度传感器，装置精度和准确度较高，但是传感器与线路杆塔连接时存在连接不紧密，传感器难以反映杆塔的实际倾斜程度的问题。传感器装置连接片做工粗糙，安装过程厂家安装工艺简陋，安装完成后监测装置已有初始值。针对这一现象，一方面只有生产厂家不断优化装置的安装设计，才能实现真正意义上监测质量的提升；另一方面，山西电网修改装置系统内实测值设置，在日常监测中创新性采取“初始实测值+监测变化值”的监测模式，安装装置后测得初始值，作为测量值的基础，减少了安装误差，有效地确保了杆塔倾斜监测的准确性。

2 变电在线监测

经过20多年的探索实践和发展，国内外已形成相对成熟应用于变电设备的状态监测技术。针对变压器、气体绝缘组合电器设备（GIS）、容性设备等变电站内高压设备，变电在线监测系统设置多项监测单元，实时多通道采集各种运行数据，实现对变电站内高压设备状态的综合数据分析与诊断，在第一时间发现设备内部潜伏性故障，根据综合监测数据的分析结果，为设备安全运行提供可靠依据[3]。

2.1 山西变电监测装置现状

目前，山西电网已安装、接入变电监测装置有5类222套，其中油色谱监测装置117套、视频监测装置28套、局部放电监测装置4套、铁芯接地电流监测装置1套、绝缘监测装置21套、SF6气体压力监测装置7套、SF6气体微水监测装置7套。使用的变电在线监测装置的厂家较多，产品种类也比较多，但大多数产品在技术标准、接口规约上存在各自为政，不尽统一的情况，为了使不同设备更好地接入系统，山西电网采取如图2所示的两种方式进行改造。山西变电在线监测装置分布严格遵循顶层设计，站内过程层监测设备通过设备终端接入间隔层状态信息接入控制器CAC（Condition Information Acquisition Controller），接入变电站内网，经过安全平台最终接入站控层主站系统。

2.2 油色谱在线监测

油色谱在线监测通过对绝缘油中溶解气体的测量和分析，实现了对大型变压器内部运行状态的在线监控，能够及时发现和诊断其内部故障，随时掌握设备的运行状况，弥补了实验室色谱分析监测周期长的不足，为变压器安全经济运行提供了技术支持。山西电网使用的多为北京华电云通、河南中分、宁波理工、上海思源等厂家的油色谱在线监测装置，通过脱气、混合气体分离、气体检测实现油色谱监测。在变压器油气相色谱分析过程中，IEC标准要求油中脱气效率应达到97%[4]，一般情况油色谱在线监测装置难以达到这一要求，这是制约其发展的重要因素；同时，监测装置标气瓶纯度难以保持，实验室进行油色谱试验时标气瓶半年更换一次，现场在线监测装置需要两个月更换一次，增加了运行巡检人员的劳动强度，制约了油色谱在线监测的应用和发展[5]。针对这一问题，山西电网不断研发新的标气瓶误差自动较验技术并在晋中站得以挂网应用，该装置通过误差自动校验功能使变压器油气在线测试数据始终处于动态的误差允许范围内。

图2 变电在线监测装置数据传输流程

3 目前存在的问题及建议

a）监测主站系统功能尚需进一步完善[6]。目前状态监测主站系统功能主要是实现数据基本展示、告警及统计，精细化预警、自动评价、分析等应用功能尚显不足，缺乏支撑运维检修精益化管理的高级应用功能，因此如何提高主站系统的数据分析应用功能，是主站系统建设下一步工作的重要内容。

b）在线监测技术有待提高。在线监测技术虽然运行多年，但是相对于传统的离线方法及仪器而言并未成熟，且运行现场条件较差，获取的传感信号微弱，电磁干扰和稳定性设计不足以及相关诊断标准缺乏，导致系统运行有待提高。输电线路温度在线监测电源问题、避雷器在线监测数据受天气、空间电场干扰以及传感器质量等因素影响波动问题都需要进一步积累运行经验，实现在线监测技术的新突破。

c）装置入网审核急需加强。由于在线监测系统实用化应用是一个长期过程，需要在装置布点、入网审核、数据分析应用各方面进行长远规划，才能产生最大的经济和社会效益。在线监测装置需在生产厂家完成型式试验、出厂实验，送国网电力科学研究院等第三方开展入网检测，进行产品所在省份的网省抽查。目前，只有浙江电网、江苏电网具有入网检测能力，可以开展网省抽检的工作，山西尚没有建成入网检测实验室，入网检测能力有待进一步提高。

[1]武国亮.山西电网输变电状态监测中心的设计实现[J].山西电力，2011（1）：8-12.

[2]黄新波，程荣贵.输电线路在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2012：3-12.

[3]王鹏，连建华，曹静.山西电网变电设备在线监测装置规范化应用探讨[J].山西电力，2012（5）：8-10.

[4]帅军庆，张丽英.电网设备状态检测技术应用典型案例[M].北京：中国电力出版社，2012：41-126.

[5]杨杰，连建华.在线监测技术在山西电网中的应用探讨[J].山西电力，2005（5）：45-53.

[6]黄新波.变电设备在线监测与故障诊断[M].北京：中国电力出版社，2010：6-9.