邵伟洲

【摘 要】随着电力系统和电力市场的发展，传统变电站高压设备检修方式已经不能满足新时期的需求，本文针对变电站高压设备状态检修技术进行分析探讨，并结合智能技术在变电站高压设备监测系统中的应用作了分析。

【关键词】变电站;高压设备;在线监测系统设计

1 引言

随着社会经济的发展，城乡电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，这对保证变电站供电可靠性提出了越来越高的要求。

远动机作为变电站自动化系统中一个重要的二次设备，其主要功能是在获取变电站设备的电气量数据同时，将数据送往远方的地调、省调等调度自动化系统。如果远动机运行异常，上送到调度自动化系统的数据和信息真实性无法得到可靠保证，并可能导致调度自动化系统应用模块的分析和判断产生错误结果，导致调度产生错误决策，发出错误的控制和运行命令，损害变电站的设备，对变电站安全生产产生危害。

2 变电站高压设备在线监测系统

在线监测技术是掌握变电设备运行状态的重要手段。如何研制能够真实、可靠地反映变电设备绝缘状态的在线监测系统，20余年来一直是我国电力行业努力追求的方向。近年来，随着计算机技术为数字测量技术的不断发展，很多设备的在线监测技术已经逐渐走向成熟。目前，国内外变电设备在线监测系统在市场上包括具有单一监测功能的系统和具有综合在线监测功能的系统两类。单一功能的在线监测系统只能实现对一类设备单一或部分绝缘参数的监测功能，如专门用于监测变压器油的色谱装置或专门用于监测变压器的局放装置。随着技术的不断发展，各类单一功能的在线监测系统趋向集成，各种变电设备的 监测单元通过现场总线与上位机主机相连，监测单元负责数据采集、初步分析，并将数据上传至监控 上位机，主机对数据进一步处理，统一生成图形、报表，并将数据存人数据库。

2.1功能设计

变电站高压设备在线监测系统应包括如下的功能：

2.1.1数据采集功能：能够在线自动采集氧化锌避雷器、电容性设备、断路器及电力变压器等设备状态信息，并在系统一次主接线图上实时显示各电气设备的电流、电压、开关状态和频率等各种状态信息;

2.1.2状态诊断功能：根据采集到的高压设备状态信息，采用基于多信息融合技术（专家系统，遗传算法，神经网络，决策树，聚类分析，关联规则等）的综合故障诊断模型，对设备的工作状态做出判断，并评估出设备的剩余寿命;

2.1.3决策支持功能：对可能发生的故障进行预报，对正在发生故障进行分析，对已经发生的故障进行判断，指出故障发生前的征兆、发生时的后果及发生后的措施总结，提出相关的预防故障发生、控制故障发展和消除故障的措施;

2.1.4报警功能：监测到参数出现异常时，如超过极限值、保护动作，产生声光报警;

2.1.5数据管理：提供包括避雷器、互感器、断路器、变压器等设备的状态信息，提供系统设置（整定值输入和修改），手工录入实验数据的功能，在线监测系统采用浏览器方式实现，查询设备相关数据和设备工作状态，并可对设备数据进行分析、计算和判断。

2.2系统结构设计

系统采用先进的分层分布式系统结构，通过安装在变电站内部的采集装置采集主要高压设备的状态信息，通过网络传送到上级系统，便于及时方便地了解并掌握变电设备的健康状态，系统包括几个方面：变压器状态监测，断路器监测，容性设备监测和避雷器监测。

2.3软件设计

系统软件是在Windows xp下采用了 Visual c++6.0 程序编程进行开发，诊断数据来源是历史数据与在线数据，通过对历史数据进行数据挖掘，挖掘出各种关联关系、聚类关系和决策树规则，然后再利用这些规则对在线采集数据（各个保护测量单元的模拟量、开关量、保护动作、电度量等信息）进行综合分析判断，从而准确评估了变电站设备的运行状况。为了完成监测及诊断任务，系统软件分为主控程序、通信服务程序、数据采集程序、数据库处理程序、分析判断程序等几部分，其中主控程序与数据库、系统硬件及上级调度通讯进行通信，实现对高压电气设备的巡检任务，完成现场信号采集任务，并把站内的各种装置所提供的数据信息，按照需要归整成 CDT 规约的通讯报文，在上级调度需要时上传，通过设置监测警戒值，采用神经网络结合专家系统和模糊理论判断故障类型，一旦监测到设备的数据超过警戒值时，程序立即通过声光报警的形式通知值班人员及时处理;Visual C++利用ODBC 提供的接口访问后台数据库，后台数据库包括监测诊断数据库及辅助数据库，监测诊断数据库用来存放监测诊断结果，方便查询和制定检修策略，辅助数据库用来存放高压设备的通用参数以及下位机的各监测参数（如：设备的名称、型号，报警限值等）;服务程序包括实现数据库的维护管理（查询、播入、删除、修改、权限控制等），波形打印等功能，通过使用 VC 语言控制 Excel 完成数据从SQL Server数据库读取到 ExceL，完成波形打印功能;分析程序主要是以傅立叶变换为数学基础，对所采集的数字化波形按照监测结果要求进行波形处理，根据设置的各参数标准，分析诊断出结果并传输给主控程序，在 VC 中采用树形控件存放各层次需要监测的参量，层次清晰，现对一次设备状态的显示，实时曲线和历史曲线的显示，方便所转换需监测参数，各参数实时变化情况，达到了在线监测的目的。

3 故障诊断

在线监测的目的是为了故障诊断，将综合智能技术应用到变电站高压设备检测中，其主要包括4个层次。

3.1在线数据的预处理：由于现场数据在采集过程中，收到外部干扰，比如：电磁干扰，强噪声干扰等，使得数據存在虚假点，因此，必须剔除虚假点，常用剔除虚假点的方法有：53H法和一阶差分法，系统利用53H法结合曲线拟合法剔除虚假点。

3.2征兆集的提取：对征兆集进行提取，常见的方法有时间序列分析法，概率统计法，相对比较法和趋势分析法，综合考虑到数据的随机误差和动态特性的影响，采用了时间序列分析法和相对比较法。

3.3故障类型的确定：常见的方法有自适应神经网络、节约覆盖集理论和模糊数学，由于在故障诊断中同时存随机性和模糊性，使用自适应神经网络解决这个难题;

3.4决策层：决策层是故障诊断的最底层，利用基于Web的故障诊断专家系统进行故障诊断，根据诊断结果，采用所掌握的关于设备的知识和经验进行推理判断，判断电力设备是否能继续正常运行，从经济效益角度考虑检修时间和周期等。

4 结束语

综上所述，随着我国电力系统的快速发展，电力运行安全性问题也逐渐引起了人们的关注，特别是将现代化的电子信息技术应用于变电站设备在线监测过程以后，能够为变电站设备的安全运行奠定良好的基础。目前变电站设备在线监测已经越来越向着数字化、智能化、自动化的方向发展。

参考文献：

[1] 宋洋，王慧敏.500kV变电站高压设备在线监测系统的应用研究[J].启明星辰，2012，10（9）：99-100.

[2] 陈安伟.智能变电站一次主设备在线监测系统工程实现[J].电力系统自动化，2012（13）.

[3] 王德文.智能变电站状态监测系统的设计方案[J].电力系统自动化，2011（18）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）