基于分層分布的變電站帶電運(yùn)維智能化技術(shù)及應(yīng)用

焦萍 樊宏偉 聞?dòng)聒P 車雨霞 楊振宇 李運(yùn)華

【摘 ?要】近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站中設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。變電站的運(yùn)行維護(hù)水平影響著變電站乃至整個(gè)電網(wǎng)的可靠性。目前變電站運(yùn)維主要依靠人工巡視與檢修的方式，導(dǎo)致運(yùn)維周期長(zhǎng)、時(shí)效性差和效率低。帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)于變電站的運(yùn)維有重要影響，采用帶電檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行變電站運(yùn)維能夠發(fā)現(xiàn)人眼和耳朵不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，可以提前發(fā)現(xiàn)變電站運(yùn)基金項(xiàng)目;國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助運(yùn)維中存在的安全隱患，無(wú)需停電，不會(huì)影響變電站周邊的用戶用電，同時(shí)帶電檢測(cè)操作安全、便捷，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。變電站設(shè)備的帶電檢測(cè)工作可以與日常巡視同步進(jìn)行，大大提高變電站運(yùn)維的效率和可靠性。

【關(guān)鍵詞】變電站;分層分布;帶電檢測(cè);運(yùn)維

引言

智能化變電站是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成，是連接發(fā)電廠與電力用戶的重要一環(huán)。為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須做好智能化變電站的運(yùn)維，因此電力系統(tǒng)維護(hù)人員要認(rèn)真及時(shí)地完成智能化變電站運(yùn)維工作，有效防止智能化變電站故障導(dǎo)致的電力系統(tǒng)損失。智能化變電站相較于傳統(tǒng)變電站運(yùn)行效率更高，但管理也更加復(fù)雜，因此必須深入探討智能化變電站的運(yùn)維，以確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1概述

變電站的工作狀況，影響著整個(gè)電網(wǎng)的供電能力，而變電站運(yùn)維管理就是對(duì)變電站日常運(yùn)行及維護(hù)的管理工作，提高變電站運(yùn)維管理工作水平，有利于保障變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到提高供電質(zhì)量、保證用電安全的目的。變電站在日常運(yùn)行中，常常受到硬件故障、自然災(zāi)害等因素的影響，變電站運(yùn)行出現(xiàn)故障，就會(huì)讓局部地區(qū)失去電力供應(yīng)，對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。使用智能化技術(shù)進(jìn)行變電站的運(yùn)維管理，可以大大降低工作難度，減少人力資源的投入，計(jì)算機(jī)的信息處理能力更強(qiáng)，可以顯著提升運(yùn)維管理工作的工作效率，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的優(yōu)化。

2帶電檢測(cè)系統(tǒng)

帶電檢測(cè)系統(tǒng)作為本地監(jiān)測(cè)層，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電檢測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能運(yùn)維裝置?？山尤氲膸щ姍z測(cè)傳感器包括紅外成像測(cè)溫儀、局部放電檢測(cè)儀、工頻電場(chǎng)檢測(cè)儀、噪聲檢測(cè)儀和紅外攝像機(jī)等。

2.1紅外成像測(cè)溫儀

紅外成像測(cè)溫儀將紅外探測(cè)模塊和成像系統(tǒng)集成在一個(gè)傳感器上的新型帶電檢測(cè)測(cè)溫傳感器。紅外成像測(cè)溫儀通過(guò)紅外熱成像的技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象的溫度，能夠快速發(fā)現(xiàn)變電站設(shè)備的局部過(guò)熱缺陷。其主要包括紅外探測(cè)單元、信號(hào)采集單元、紅外圖像處理單元、通信單元和供電單元五個(gè)部分。紅外探測(cè)器上的鏡頭將目標(biāo)物體發(fā)出的紅外光進(jìn)行匯聚，紅外探測(cè)器將采集的紅外信號(hào)發(fā)送至信號(hào)采集單元，紅外圖像處理單元對(duì)采集的紅外圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過(guò)紅外測(cè)溫算法轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)據(jù)，通信單元將數(shù)據(jù)發(fā)送到帶電檢測(cè)系統(tǒng)，供電單元為整個(gè)系統(tǒng)提供電能。

2.2局部放電檢測(cè)儀

局部放電檢測(cè)儀采用暫態(tài)地電波檢測(cè)的原理進(jìn)行局部放電檢測(cè)，能夠有效檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、組合電器等多種設(shè)備的局部放電情況。暫態(tài)地電壓的檢測(cè)原理如下：在局部放電的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁波，電磁波通過(guò)設(shè)備傳送到地面會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)電壓脈沖信號(hào)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生局部放電的故障，帶電設(shè)備將電子傳送到相應(yīng)的位置，在這一過(guò)程中會(huì)伴隨著電磁波。電磁波從設(shè)備內(nèi)部向外部傳送的過(guò)程中與金屬物質(zhì)接觸，就會(huì)產(chǎn)生瞬間電壓信號(hào)，即為暫態(tài)地電壓信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)暫態(tài)地電壓信號(hào)就能夠檢測(cè)出設(shè)備的局部放電情況。局部放電檢測(cè)儀主要包括暫態(tài)地電波傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元和供電單元六個(gè)部分。暫態(tài)地電波傳感器檢測(cè)設(shè)備局部放電過(guò)程中的暫態(tài)地電波信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的濾波、放大和包絡(luò)檢波后由數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行信號(hào)采集，采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理得出局部放電的數(shù)據(jù)，通過(guò)通信單元發(fā)送至帶電檢測(cè)系統(tǒng)，供電單元為局部放電檢測(cè)儀各個(gè)模塊提供電能。

2.3工頻電場(chǎng)檢測(cè)儀

工頻電場(chǎng)檢測(cè)儀主要用來(lái)檢測(cè)變電站中的工頻電場(chǎng)數(shù)據(jù)，當(dāng)變電站設(shè)備出現(xiàn)一些典型缺陷后會(huì)引起工頻電場(chǎng)變化。工頻電場(chǎng)檢測(cè)儀采用球形電容工頻電場(chǎng)傳感器的原理進(jìn)行工頻電場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，其主要原理如下：球形電容工頻電場(chǎng)檢測(cè)傳感器采用球形電容檢測(cè)感應(yīng)電壓的方法來(lái)檢測(cè)電場(chǎng)，將一個(gè)空心金屬球殼切割成兩部分，通過(guò)絕緣物質(zhì)將兩個(gè)半球連接在一起，并在兩個(gè)半球中間并聯(lián)一個(gè)測(cè)量電容，兩個(gè)半球分別構(gòu)成了傳感器的兩個(gè)電極。

3分層分布的變電站智能化帶電運(yùn)維模式

分層分布的變電站智能化帶電運(yùn)維系統(tǒng)適用于變電站電力設(shè)備的日常運(yùn)維監(jiān)測(cè)，通過(guò)遠(yuǎn)程主站上運(yùn)行的運(yùn)維監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同設(shè)備、不同運(yùn)維策略和任務(wù)的遠(yuǎn)程運(yùn)維操作，根據(jù)不同變電站設(shè)備的典型缺陷和典型監(jiān)測(cè)量選擇合適數(shù)量和種類的帶電檢測(cè)傳感器進(jìn)行系統(tǒng)部署。多種帶電檢測(cè)傳感器的實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)，能夠?qū)ψ冸娬局兄匾O(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤運(yùn)維數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。運(yùn)維監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)對(duì)前端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理判決，能夠快速形成運(yùn)維結(jié)果和報(bào)告，提高變電站運(yùn)維的實(shí)時(shí)性和可靠性。

3.1分層分布的變電站智能化運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)

分層分布的變電站智能化運(yùn)維的關(guān)鍵是對(duì)采集的多種帶電檢測(cè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。變電站在進(jìn)行智能化運(yùn)維過(guò)程中傳感器采集的數(shù)據(jù)具有異構(gòu)性、數(shù)據(jù)量大和冗余的特點(diǎn)，本文采用D-S證據(jù)理論進(jìn)行融合算法處理，D-S證據(jù)理論是一個(gè)融合不確定性信息的有效手段，可以對(duì)不同數(shù)據(jù)源，不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速地融合。

3.2分層分布的變電站智能化運(yùn)維的創(chuàng)新

基于分層分布的變電站帶電運(yùn)維智能化系統(tǒng)，在某供電公司完成了所屬變電站的遠(yuǎn)程智能帶電運(yùn)維，其創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）變電站運(yùn)維方面，對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)維工作中所涉及的檢測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，增加了部分常規(guī)的帶電檢測(cè)項(xiàng)目，例如：變電站設(shè)備的紅外測(cè)溫、電場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)、組合電器的局部放電檢測(cè)、開(kāi)關(guān)柜的局部放電檢測(cè)和全站設(shè)備的紅外監(jiān)控等。2）運(yùn)維人員安排方面，分層分布的變電站智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)維操作，在系統(tǒng)部署完成后，運(yùn)維人員根據(jù)不同設(shè)備設(shè)定不同的運(yùn)維策略和任務(wù)，智能運(yùn)維系統(tǒng)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合分析處理，快速形成運(yùn)維報(bào)告，運(yùn)維人員根據(jù)形成的報(bào)告做進(jìn)一步處理，不需要工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，可以在全天任何時(shí)間段執(zhí)行運(yùn)維任務(wù)，節(jié)省了運(yùn)維工作人員的工作量，提高了運(yùn)維效率。3）運(yùn)維效率方面，變電站部署的智能運(yùn)維系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)執(zhí)行運(yùn)維任務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全站設(shè)備同一個(gè)時(shí)間段的同步運(yùn)維監(jiān)測(cè)。分層分布式的變電站智能運(yùn)維系統(tǒng)有效地提升了變電站的運(yùn)維管理效率和智能化水平，豐富了運(yùn)維的手段，節(jié)約了人力成本，減少了運(yùn)維工作人員的工作量。

結(jié)語(yǔ)

研究了基于分層分布的變電站帶電運(yùn)維智能化技術(shù)，并研制了變電站智能運(yùn)維裝置和紅外成像測(cè)溫檢測(cè)儀、局部放電檢測(cè)儀、工頻電場(chǎng)檢測(cè)儀等新型帶電檢測(cè)傳感器，結(jié)合分層分布的變電站智能化運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景提出了智能化帶電運(yùn)維模式，并進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)晉城供電公司）