配電變壓器在線監(jiān)測(cè)在配網(wǎng)管理中的應(yīng)用

涂曉剛

摘 要： 本文主要針對(duì)配電變壓器進(jìn)行研究與分析，解析當(dāng)前配電變壓器的管理現(xiàn)狀，指出存在問題，針對(duì)問題指出發(fā)展策略，最終以配電變壓器振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為案例進(jìn)行詳細(xì)解析。

關(guān)鍵詞： 配電變壓器；在線監(jiān)測(cè)；配網(wǎng)管理

1.配電變壓器管理現(xiàn)狀

供配電系統(tǒng)不斷發(fā)展與完善，配電網(wǎng)的建設(shè)與管理也越來越重要。目前的配電管理主要包括10KV和0.4KV、低壓配電變壓器等方面，在整個(gè)供配電網(wǎng)系統(tǒng)以及供電區(qū)域中均有所設(shè)計(jì)。在我國目前配電網(wǎng)建設(shè)中各網(wǎng)電分布分散，而且就供配電管理人手方面相對(duì)有限，因此在電網(wǎng)設(shè)備管理中存在很多難題，不能有效保障電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。目前配電管理人員在進(jìn)行配網(wǎng)管理當(dāng)中主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

1.1自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表

當(dāng)前我國采用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)方式是居民區(qū)集中抄、配變和大用戶抄表和變電站遠(yuǎn)抄，往往出現(xiàn)設(shè)備廠家不同、抄表技術(shù)良莠不齊等現(xiàn)象，另外在其中還有應(yīng)用分散和維護(hù)困難的問題，由此各個(gè)系統(tǒng)的作用不能充分發(fā)揮出來，難以建立統(tǒng)一的應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)。

1.2線損計(jì)算

為實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器運(yùn)行狀況的了解，還經(jīng)常采用配網(wǎng)變壓器月抄表處理，通過每月的抄表數(shù)據(jù)來進(jìn)行線損計(jì)算并制作上報(bào)電壓質(zhì)量合格率，另外還就電網(wǎng)運(yùn)行狀況來制定配電網(wǎng)可靠性統(tǒng)計(jì)報(bào)表等來反應(yīng)配電網(wǎng)變壓器的運(yùn)行狀況。

1.3現(xiàn)場(chǎng)巡視

雖然已經(jīng)開始應(yīng)用現(xiàn)代化檢測(cè)手段來進(jìn)行配電網(wǎng)檢測(cè)，但是仍然很多地區(qū)沒有配備現(xiàn)代化檢測(cè)手段，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且不能準(zhǔn)確的反映配電變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀況。配電網(wǎng)的管理水平較低會(huì)影響二次設(shè)備的運(yùn)行效率，目前配電網(wǎng)的低壓線損問題嚴(yán)重。

2.配網(wǎng)變壓器管理中存在的問題

2.1 過于統(tǒng)一化的通信方式

由于自動(dòng)抄表的范圍覆蓋各種各樣的區(qū)域，有遠(yuǎn)郊、近郊和城區(qū)等，每個(gè)區(qū)域的情況有所不同。而在實(shí)際的遠(yuǎn)程抄表應(yīng)用過程中，通信方式過于追求統(tǒng)一化，雖然這樣方便額電力部門管理和數(shù)據(jù)的收集，但是也必須考慮到在實(shí)際操作中存在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和公用電話網(wǎng)難以到達(dá)的地方。

2.2 技術(shù)與設(shè)備不統(tǒng)一

當(dāng)前我國采用的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)方式是居民區(qū)集中抄、配變和大用戶抄表和變電站遠(yuǎn)抄，往往出現(xiàn)設(shè)備廠家不同、抄表技術(shù)良莠不齊等現(xiàn)象，另外在其中還有應(yīng)用分散和維護(hù)困難的問題，由此各個(gè)系統(tǒng)的作用不能充分發(fā)揮出來，難以建立統(tǒng)一的應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)。

2.3 管理方式和專業(yè)素質(zhì)不足

管理方式的落后導(dǎo)致遠(yuǎn)程抄表過程中人員渙散，不能按照制度整理相關(guān)的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失也是常態(tài)；相關(guān)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表人員的專業(yè)素質(zhì)也是至關(guān)重要的，如果在專業(yè)素質(zhì)上不過關(guān)，往往會(huì)對(duì)該工作沒有足夠的思想認(rèn)識(shí)，采取傳統(tǒng)的方式來解決問題，難以跟上時(shí)代的步伐和人們對(duì)于抄表技術(shù)更便捷、更快速的要求。

2.4 區(qū)域地形差異欠考慮

在實(shí)際應(yīng)用中，采用全電子式電能表的自動(dòng)抄表終端對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力仍然存在很大的不足。在南方地區(qū)的地形也相對(duì)比較復(fù)雜，而且在相對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)往往山高林密，交通信號(hào)相對(duì)落后，對(duì)于這些地區(qū)的一旦出現(xiàn)故障影響電能表正常運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)收集工作受到影響，遠(yuǎn)程抄表工作也就無法正常進(jìn)行，沒有充分考慮區(qū)域問題和地形問題。

3.配電變壓器在線監(jiān)測(cè)在配網(wǎng)管理中的應(yīng)用策略

3.1實(shí)時(shí)信息在線監(jiān)測(cè)技術(shù)解析

隨著信息技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)信息在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)并陪應(yīng)用。在配網(wǎng)管理中引入智能化監(jiān)控管理，能夠保證供電的可靠性，而且還能夠有效的改善供電質(zhì)量，對(duì)于配網(wǎng)管理水平的提高具有重要意義，目前實(shí)時(shí)信息在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為了智能配網(wǎng)建設(shè)中的重要構(gòu)成部分之一。對(duì)于當(dāng)前的配網(wǎng)系統(tǒng)而言，雖然采用了自動(dòng)化的智能配網(wǎng)技術(shù)，但是投資先對(duì)較大，而且建設(shè)周期較長，在未來發(fā)展中需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.2配電變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與負(fù)荷管理系統(tǒng)分析

在配電變壓器的管理中引入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)引入負(fù)荷管理系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提高效率。將兩大系統(tǒng)結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)公用配變各項(xiàng)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡井?dāng)中待進(jìn)一步分析和應(yīng)用。為進(jìn)一步提高管理水平在系統(tǒng)建設(shè)中還采用標(biāo)準(zhǔn)化的終端硬件，這樣有利于系統(tǒng)的維修、改造和升級(jí)。

主站對(duì)于接受到的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行分類保存，并進(jìn)行統(tǒng)一管理，與此同時(shí)還能夠保證不同功能模塊之間的獨(dú)立性。在目前主站的管理中往往采用分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)一步拓展了公用配變的在線監(jiān)測(cè)功能。

3.3數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)措施

在當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展當(dāng)中，大數(shù)據(jù)特征越來越明顯，為進(jìn)一步健全數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組。以此來保證能夠?yàn)楣门渥償?shù)據(jù)提供準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)，另外通過數(shù)據(jù)挖掘還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行深入采集從而拓展系統(tǒng)功能。

4.配電變壓器振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)證解析

4.1硬件平臺(tái)

本文以配電變壓器振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為例來進(jìn)行解析，硬件平臺(tái)構(gòu)架如圖1所示。該系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)采集、故障判斷等功能。按照功能需求，在硬件選擇中采用了壓電式加速度振動(dòng)傳感器、信號(hào)調(diào)理器、通道保護(hù)板、PC 104數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)等元件。

（1）振動(dòng)傳感器對(duì)變壓器器身的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解其振動(dòng)情況，當(dāng)出現(xiàn)變壓器振動(dòng)的時(shí)候，傳感器將采集到的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，采用電信號(hào)傳遞。

（2）信號(hào)調(diào)理器的主要功能是對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行二次處理，能夠過濾采集信號(hào)中的噪聲。

（3）通道保護(hù)板的主要功能是保護(hù)PC采集卡以及主控機(jī)。在當(dāng)前配網(wǎng)的變壓器當(dāng)中往往涂有相應(yīng)的絕緣漆，目的在于提高變壓器的絕緣性能。但是在實(shí)際的配電變壓器運(yùn)行當(dāng)中，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е陆^緣漆脫落，這樣會(huì)讓變壓器器身電流傳遞到工控機(jī)當(dāng)中，導(dǎo)致其損壞。

（4）采集卡的主要功能是進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將采集到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)以進(jìn)行下一步處理。

（5）工控機(jī)的主要功能也是進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換還原為振動(dòng)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析作為變壓器故障診斷依據(jù)。

4.2軟件方案

本平臺(tái)的開發(fā)當(dāng)中采用通用的VC語言進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)將Microsoft VisualStudio2008作為開發(fā)工具。希望設(shè)計(jì)的平臺(tái)最終能夠在Windows XP＼Vista＼Win7等運(yùn)行環(huán)境中使用。

變壓器振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)處理成相應(yīng)的特征矢量。系統(tǒng)對(duì)矢量進(jìn)行分析，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比來判別變壓器故障情況，了解變壓器的工作狀態(tài)。

如圖2所示，變壓器振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的主要作用是對(duì)變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集相應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，將采集到的信號(hào)在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)于配網(wǎng)中的變壓器而言，出現(xiàn)故障應(yīng)該是一個(gè)漸變的過程，因此在實(shí)際的信號(hào)采集當(dāng)中設(shè)計(jì)相應(yīng)的觸發(fā)條件，只有當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到其滿足觸發(fā)條件時(shí)，系統(tǒng)才對(duì)該幀振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，通過這種方法可以解決小波變換計(jì)算復(fù)雜、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)。使用小波變換對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到該組數(shù)據(jù)的特征矢量后，與故障判據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到變壓器繞組工作狀態(tài)的診斷結(jié)果。

4.3應(yīng)用效果分析

采用該系統(tǒng)對(duì)配電變壓器的運(yùn)行振動(dòng)狀況進(jìn)行分析，并在實(shí)際公用配電變壓器的管理中進(jìn)行應(yīng)用，最終取得了極佳的效果：

（1）進(jìn)一步提高了配電變壓器的利用率，而且在很大限度上節(jié)約了設(shè)備采購資金。

（2）進(jìn)一步提高了配網(wǎng)安全運(yùn)行的可靠性，而且對(duì)于配網(wǎng)當(dāng)中的異常問題和故障問題處理極大改善，節(jié)約了時(shí)間。

（3）有效改善了配網(wǎng)線損問題，對(duì)于提高配網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)水平具有重要意義。

（4）通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用也進(jìn)一步發(fā)揮了預(yù)警優(yōu)勢(shì)，有利于防患于未然。

（5）進(jìn)一步提高了供電服務(wù)水平，有效降低了配電變壓器的故障率。

結(jié)論

對(duì)于當(dāng)前配網(wǎng)建設(shè)以及配網(wǎng)管理而言，需要不斷提高其管理水平。對(duì)于配電變壓器而言也需要引入新技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和問題并及時(shí)處理，最終提高供電水平。

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