陈 珉，刘浩军， 何文林， 郑 宏，江 军

（1.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，杭州 310014；2.杭州柯林电力设备有限公司，杭州 310011；3.江苏省新能源发电与电能变换重点实验室（南京航空航天大学），南京 211106）

0 引言

变电设备带电检测是当前电力系统内大力推行的检测手段[1-2]，为规范和指导各单位做好带电检测工作，国家电网公司在2013年对《输变电设备状态检修试验规程》进行了修订，增加了大量带电检测项目[3-4]。然而现行的带电检测工作需要投入大量人力开展设备检测工作，特别对于检测中发现的异常设备，需要检测人员频繁到现场处理，消耗大量人力物力，且无法保证全天候不间断监测[5]。安装在线监测装置虽然可实现全天候不间断监测，但存在装置成本和售后服务成本较高、数据接入复杂等现实问题。运用单台仪器开展带电检测，检测工作效率低下，现有检测设备的数据不能通信上传、远程存储，因此检测设备的利用率低下，带电检测工作无法大量快速地开展[6-8]。另外，当前类型相近的仪器种类繁多、现场布线复杂、测试速度慢、效率低，也是无法开展大规模、高效率的带电检测的原因[9-12]。

因此，有必要设计一套多参量变电设备集成型带电检测系统，并开发相应的带电检测装置，以一台主机配置不同传感器进行多参量的带电检测工作，同时对解决各类变电异常设备长时间、无人跟踪带电检测的难题[13-14]。

1 多参量集成化硬件方案

为了开发变电设备的通用型多参量带电检测系统，实现一次布置到位，对多台异常设备进行连续自动跟踪检测，按照模块化的思路，设计了多参量集成化硬件方案，主要包括现场模块化传感器、状态量数字化模块、集成远程通信管理的集成平台3个部分，如图1所示。其中，模块化传感器适用于容性设备、主变压器（简称主变）设备、氧化锌避雷器等在内的多种变电设备。

该硬件方案可满足对电压、电流信号等多参量综合分析处理，实现对不同信号的同步差异化处理和参量采集。针对主变铁心、主变中性点、主变套管、电流互感器、CVT（电容式电压互感器）、氧化锌避雷器等变电设备的不同特性，通过测量泄漏电流、末屏电流、接地电流、母线TV（电压互感器）电压等模拟量进行传感器模块化处理，并采用通用型硬件组件进行电流、介损、电容量等设备多参量的分析处理，并设计了变电设备带电检测集成系统。

方案针对现场不同被测设备的不同状态量，主要配置了两种传感器，实现不同变电设备不同检测参量的全范围覆盖。包括：

（1）有源零磁通电流传感器，交流检测范围：0.1～10 000 mA，相位精度 0.02°，介损误差0.001，TA（电流互感器）穿芯孔径Φ30 mm，IP65防护等级，如图2所示，可用于容性设备、主变套管、氧化锌避雷器等不开合结构固定式安装在末屏引下线装置中。

图2 有源零磁通电流传感器外观与结构参数

图1 多参量集成式系统硬件结构示意

（2）霍尔型开合结构电流传感器，TA口径120 mm×20 mm，IP55防护等级，如图3所示；交流检测范围：1 mA～200 A，准确度1%±1 mA；直流检测范围：±200 A，准确度1%±0.1 A；用于主变铁心和中性点扁铁电流测量。

图3 霍尔型开合结构电流传感器外观与结构参数

为方便不同量程参量的就地检测分析，两种传感器在接口设计上，把二次信号输出接口规格进行统一，状态参量数字化模块可以用同一接口匹配两种传感器，参量数字化模块可按现场需求进行灵活组合，每模块集成就地传感器接入信号显示，设计的4路检测通道至少满足三相设备的同时带电检测。

现场采用无线方式通信，免除了现场布线的繁琐，大大提高了测量的效率，可同时测量多组设备数据量，系统集成度高、通用性强，可自由组合，灵活性好。由多个电流传感器及检测模块组成的可移动型短期在线检测装置实物见图4。

图4 可移动型短期在线检测单元实物照片

在通信设计方面，模块通过现场串行通信总线RS485或高速CAN（控制器局域网络）总线与集成平台通信，测试时现场仅需1条通信线和1条电源线，现场布局简单测试高效。

2 多参量带电检测集成系统软件方案

带电检测平台，用于对变电设备的某个、多个状态参量、整站同类变电设备进行连续监测，可按要求以较短的周期进行定时在线检测。带电检测系统一般采用总线式的分层分布式结构，分为过程层、间隔层和站控层。

图5 软件平台内部组件设计

系统仪器平台软件设计有MySQL数据库，能按被测设备类型、间隔相别、采集时间等自动索引，可长时间记录运行数据，形成趋势分析、告警记录等远程自动监控功能。

变电设备带电检测集成系统以现有IEC 61850通信规约为基础，结合数据采集、接收、存储、和发送的需要与特点建立不同电压、电流传感器信息传输规约和通信协议，规范就地采集单元与通用带电检测装置数据传输标准。

系统通信上采用3层拓扑架构，由过程层、间隔层、站控层组成。

（1）过程层。

过程层是传感器，包括容性设备、避雷器、主变套管、主变铁心、主变中性点等用于一次设备监测的传感器。监测装置从高压设备中安全地抽采被测的信号，通过传感器将变电设备的被测电量状态参数转换为可测的二次信号。该传感器装置一般安装在现场变电设备的下方，过程层传感器二次信号连到信号采集模块。

（2）间隔层。

间隔层设备未标准化的信号采集模块，状态量数字采集模块，与传感器可以一体化布局在被测设备下方，可以实现某一相或整个间隔三相设备的状态监测，实现被监测设备的信息采集，就地数字化上送到站控层仪器平台。间隔层主要是传感器智能化单元或采集模块，具备模拟量采集、智能化数据加工、通信上传功能，通信主要为现场总线RS485或CAN总线。

综合监测单元实现在线监测与站端监测单元通信。

（3）站控层。

站控层为整站带电监测站控端汇集平台，是多参量带电检测系统的仪器人机交互平台，实现整个带电检测系统的运行控制，汇集所有状态量的检测数据、综合分析、故障诊断、监测预警、数据展示、存储和标准化数据远程等功能。装置通信协议统一转换为IEC 61850，通信规约满足《输变电设备状态监测主站系统（变电部分）I1接口网络通信规范》要求。

在现场长时间可靠运行后获得带电检测数据，数据显示界面如表1所示。

3 结语

针对变电设备种类较多、特性不一、参数类型多、量程范围广等难题，设计了一套多参量变电设备集成型带电检测系统。首先在参量检测方面，采用模块化思路，主要配置了2种传感器，实现不同变电设备不同检测参量的全范围覆盖；基于模块化检测，设计通用型接口规格，按需组合，使得布局简单高效，构建了集成式硬件系统；以现有IEC 61850通信规约为基础，组建了包含过程层、间隔层、站控层3层架构，设计了多参量带电检测集成系统软件方案。

现场对不同变电设备进行了测试并开展了长时间多参量带电状态检测，实现了变压器铁心接地电流、避雷器阻性电流、容性设备介损及电容量等在内的带电检测，测试结果表明多参量变电设备集成型带电检测系统能够满足测试需求，提高了变电设备的检测和检修效率。

表1 远程长时间多参量带电状态检测数据