6变电站在线监测管理系统的研发与应用

1、变电站在线监测管理系统的研发与应用刘超蔡忠林赵金林（宝鸡供电局陕西宝鸡721004）【摘要】由于技术发展，目前变电站在线监测装置的种类和生产厂家众多，数据采集、传输、编码规范不一致，在线监测系统整合一直是变电设备管理的难题。本文介绍了典型变电站多种在线监测系统整合的设计方案及实现方式，详细说明了在线监测管理系统的结构、数据组织及各模块功能，为智能变电站建设提供一种思路。 【关键词】在线监测整合智能变电站 1引言变电站主要设备实时在线监测数据，为电气设备提供了科学、方便、连续的状态诊断手段，使变电站的智能化管理水平也因此大大提高，并且是设备状态评价的重要依据，近几年随着设备的进步以及越来越高的可

2、靠性要求，相应的变电站在线检测系统建设也不断增多，但是这些系统的大多都孤立运行，每套在线监测系统只能反映设备的一部分特性，不能实现变电站设备进行统一管理，集中监控。电网企业和系统开发人员追求着系统建设的两大根本目标：稳定的数据集中采集和更低的系统建设和运行成本1。多种在线检测系统和数据如何整合，集中管理，如何对数据进行二次利用，降低管理和运行成本，已成为影响变电站智能化管理的突出问题。同时变电站在线监测装置的种类和生产厂家众多，数据库格式和数据接口不统一，数据不能被为信息系统二次共享分析使用，造成了资源浪费。2解决方案我局330KV段家变由于所处的重要性，采用的在线监测系统较齐全、产品和厂家较

3、多，在该站做试点具有典型性。我们对该站变压器局部放电在线监测、变压器套管绝缘在线监测、变压器铁芯接地电流在线监测、MGA20006变压器绝缘油色谱在线监测、BWH1型绝缘子污秽在线监测数据进行整合，同时将已有的图像监控系统、安防系统等进行集成，建立了变电站在线检测管理系统，实时监测变电站主要设备在线数据的变化趋势，有利于运行、检修单位及时掌握设备的多种信息，同时在线检测数据中心为变电设备状态评价提供数据源，保证了设备状态检修工作科学合理有效的进行。2.1系统采集的数据分类：（1）局部放电数据局部放电数据是反映变压器绝缘状况较灵敏的重要指标，我国110 kV及以上电压等级大型变压器事故中50%是

4、匝绝缘事故，而且基本上都是在正常工作电压下损坏2。本系统读取的在线监测数据是主变本体局部放电量数据，并绘制主变局放趋势图。（2）套管介损对套管的介质损耗因数及电容量进行在线监测，可以及时发现套管电容屏间击穿、绝缘受潮劣化等致命性缺陷。本系统读取的在线监测数据是主变三相高压套管介损、套管电容量、母线电压数据，并绘制主变介损、电容量趋势图。（3）铁芯接地电流对于箱体内异物、内部绝缘受潮或损伤、油箱沉积油泥、铁芯多点接地类型的故障，可以通过铁芯接地电流的监测来发现。本系统读取主变铁芯的泄漏电流、夹件电流数据，并绘制铁芯电流趋势图。（4）油色谱油色谱分析反映在系统正常或非正常运行电压条件下，由于电、热

5、作用引起的变压器绝缘油老化、分解产生的气体成分，长期绝缘老化状态以及以发热为主要特征的各类变压器内部故障反映较为准确。本系统读取氢气、一氧化碳、甲烷、 乙烯、 乙炔、乙烷、总烃、油温、微水等数据，并绘制油色谱趋势图。（5）污秽在线监测装置传统的设备外绝缘污秽监测一般都是在停电情况下进行盐密测量来反映，费时费力，准确性较低3。而BWH1型绝缘子污秽在线数据，通过对对刀闸、电压互感器、母线支柱瓷瓶等设备泄漏电流连续检测的方法实现绝缘子污秽实时状态检测，准确度较高。读取的数据包括：泄漏电流、温度、湿度等，并计算泄漏电流平均值、泄漏电流最大值、超过3毫安次数、超过10毫安次数等，形成报表和趋势图，以便

6、进一步分析。（6）报警管理该模块读取实时报警信息，显示被检测设备当前报警数据和历史报警数据，并按照局部放电、套管介损、铁芯电流、油色谱、变电污秽分类管理，实时显示，运行人员可以及时掌握设备运行状态。（7） 图像监控及安防系统该站装有技术先进的图像监控系统，能对一、二次设备和户内外生产场所进行连续有效的监视，并在变电站安装了治安保卫系统，能通过红外射线对围墙一周进行安全防护、自动报警，在线监测管理系统对图像监控及安防系统进行WEB集成。2.2在线监测管理系统结构我们首先对不同厂家的数据编码规则、传输规约、数据库结构等进行调研，按照MIS系统设备编码规则，针对不同产品研制相应的数据同步软件，对在线

7、监测系统分别进行解码、分类编译，按照统一的编码方式对在线数据集中管理。图2-1在线监测管理系统的结构图在线监测管理系统结构如图2-1示，现场数据通讯管理服务器将各在线监测子系统的数据实时的同步到中心数据库，数据库服务器是在线监测管理系统的数据中心，也是Web服务器的后台数据中心，Web服务器是基于广域网的变电站远程分析管理系统的网站服务器，负责处理用户的请求，实现用户需要的业务逻辑，用户通过局域网或Internet访问Web服务器，完成录入数据、查询数据、查询趋势图、谱图、设置参数等管理任务。通过该系统，用户可以同时管理不同在线监测系统的数据，而以前的在线监测系统的管理需要安装不同的客户端，通

8、过不同的用户/密码进行访问，访问方式复杂，维护工作量大。2.3变电站在线监测管理系统的功能模块系统分为前台和后台两个大的模块。前台模块主要包括：报警管理、在线监测数据管理、设备管理、铭牌管理、图像监控、安防等；后台主要用于系统的安全管理、维护、系统的扩展、报警参数设置、数据集成同步字典等。系统的主要模块组成如图2-2所示：图2-2变电站在线监测管理系统的功能模块结构图（1）报警管理模块：包括实时报警、当前报警和历史报警信息三个子模块。实时报警模块实时采集、显示本系统中的所有设备监测项目的运行状态，采集以下信息：系统中有那些被监测对象，每个监测对象有那些监测项，每个监测项的报警情况正常、注意值报

9、警、警示值报警。当前报警数据列出所有在线监测项目或某一个监测项当前报警的信息，可查看设备的在线监测项目的趋势图。用户也可对当前报警的数据进行消除报警的操作。历史报警数据便于用户进行多功能查询、统计。（2）在线数据管理模块：包括变压器绝缘综合、油色谱、变电污秽在线监测管理三个子模块。·变压器局部放子模块实时采集、显示变压器的电压、相序、最大放电量、监测时间等数据，并可根据条件查询局放趋势图，如图2-3示。图2-3变压器局部放电趋势图点击趋势图中的某点，可进入谱图分析，查看对应的谱图，即二维（Q-、N-、N-Q)图、三维（N-Q-）图，谱图界面如图2-4示：图2-4变压器局放工频周期三维

10、图和N-Q图·变压器套管介损子模块采集、显示套管的电压、相序、套管介损、套管电容、套管电流、母线电压的套管介损参数数据，可根据条件查询局放趋势图，可以对同一变电站不同设备的同一相序趋势图对比，也可以对比同一设备的不同相序的趋势进行对比，如图2-5示。图2-5变压器套管介损趋势图·变压器油色谱子模块采集、显示主变的氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、总烃、总可燃气体、油温、微水等油色谱参数数据，可根据条件查询局放趋势图，可以显示一种气体的趋势图或多种气体的趋势图查看气体的总体趋势，如图2-6示。图2-6油色谱报趋势图·变电污秽子模块采集并显示变电设备泄漏电流平均

11、值、泄漏电流最大值、超过3毫安次数、超过10毫安次数、温度、湿度等变电污秽参数数据。用户界面如图2-7所示：图2-7变电污秽趋势图（3）设备与铭牌管理·设备管理子模块管理变电站名称、运行编号、额定电压、工作电压、相序、设备状态、型号、安装位置、厂商、出厂日期、出厂编号、投运日期。·铭牌管理子模块管理设备的铭牌信息，设备的详细参数。（4）环境数据BWH1型绝缘子污秽、油色谱等需要记录天气状况、环境温度、湿度的状况等信息。用户并可根据需要可以录入降水概率、风向、风力等级等，温湿度由变电站污秽监测系统自动导入。（5）遥视和安防系统：由设在户外设备区、保护小室、配电室的12台智能高

12、速摄像头组成，通过网络可实现对全站一、二次设备运行工况的实时监视、同时配合6个防区（12个通道号）周界报警对站内一、二次设备运行环境和治安情况进行跟踪监视。（6）安全管理·用户管理：管理用户及群组的基本资料，一个用户可以属于多个群组。·角色管理：给用户分派角色，权限。可以按照群组分派，也可以单个用户分派。·模块管理：系统具有很强的扩展性，通过模块管理、监测设备管理、监测数据数据库管理实现系统的扩展。（7）日志管理包括登录(注销)日志、操作日志管理。日志管理的信息包括用户名、用户的IP、用户的部门、登录/注销、时间、操作记录等。（8）参数设置包括变压器绝缘综合在线监

13、测系统的运行参数、报警参数、电容基值，变压器油色谱运行参数、报警参数，变电污秽运行参数、报警参数，系统的类型参数、数据同步与备份参数设置等，上述参数可以远程设置。（9）使用单位管理对公司和变电站等机构管理，该信息不能够删除。（10）数据集成同步:数据集成由后台服务程序自动完成，可进行实时同步或按照用户的设定的时间间隔进行同步。（11）数据备份系统定期对数据进行备份，也可在Web页面远程手动备份。3变电站在线监测管理系统的特点该系统采用目前流行的基于微软的.net平台面向对象的多层分布式技术，采用基于Web的B/S程序体系结构。在多层架构下，应用程序可以分布在不同的系统平台上，通过分布式技术实现

14、异构平台之间对象的相互通信，可以极大的提高系统的扩充性，方便系统的开发和维护升级。3.1在系统设计中考虑了众多厂家的数据采集、传输、编码和存储规范，参考MIS系统设备编码方式，设计的数据库具有较强的兼容性、开放性，能自动将不同厂家的在线检测系统集成和同步到中心数据库，建立了开放的变电站在线检测数据管理系统，可以与运行的生产管理方便实现数据交换，便于收集在线数据进一步分析和处理。系统扩充性强，新增的在线监测系统可以方便地接入本系统。3.2变电站在线监测管理系统以Web形式在局域网中发布，便于更多用户方便地对多种在线监测数据进行查询、比较、统计。3.3系统可以方便地推广到其他变电站：在系统设计、编

15、码中对单位、变电站统一部署，充分考了其它变电站接入系统的功能，在试运行中不断改进、测试，减少了系统扩展所用的工作量和时间。4系统运行情况该系统自2008年2月投入使用以来，系统运行稳定，变电运行管理可通过Web页面调用局放趋势、套管介损趋势、套管电容趋势、铁芯电流趋势、油色谱趋势、安防、图像监控等各类数据，能够及时、准确地了解设备健康及变电站安全情况，大大减少了工作量，提高了效率。5结论本课题首先解决变电站各种智能化监测装置的数据整合和传输问题，并在此基础上，开发了变电站在线检测管理系统，对整合后的数据进行综合分析和利用，结合设备的其它状态信息，实现设备的状态智能化的评价。通过现场一年多的反复测试，该系统在使用过程中，维护操作简便，极大地方便了变电站设备管理，保证了设备在线监测信息的准确、及时和完整性，初步实现了变电站设备检测的智能化管理，达到了设计要求。该系统在整个供电企业都将具有良好的推广应用前景。参考文献：1 慕福林 黄建军 论电力客户实时数据采集及监控技术 二八年全国电力企业信息化大会论文集2 李书硕 金鑫 戴舒 变压器局部放电在线监测综述 东北电力技术，Northeast Electric Power Technology， 2009年