一、概述

近年來，在新建的110KV及以下變電站中，通常實(shí)現(xiàn)無人值守或集控，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)

TOP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：TOP變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以WINDOWS及SQL Server數(shù)據(jù)庫為基礎(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：TOP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、浮充的全過程?？刂苹芈坟?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)倉庫，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它的安全工作界限為根據(jù)。但是無法預(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)

通過在線的監(jiān)測(cè)避雷器的容性電流來在線監(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。