智能電網(wǎng)輸變電設備綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2013-11-27 15:03:03 電力科學研究院　點擊量：評論 (0)

摘要: 狀態(tài)監(jiān)測是運用先進的技術手段對輸變電設備進行自動化監(jiān)測和科學管理的總稱，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎之一。本文設計并實現(xiàn)了符合智能電網(wǎng)需求的設備綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過在智能變電站內(nèi)安裝基于先進

摘要: 狀態(tài)監(jiān)測是運用先進的技術手段對輸變電設備進行自動化監(jiān)測和科學管理的總稱，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要基礎之一。本文設計并實現(xiàn)了符合智能電網(wǎng)需求的設備綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過在智能變電站內(nèi)安裝基于先進傳感技術的監(jiān)測裝置，以標準通訊協(xié)議實現(xiàn)主要輸變電設備狀態(tài)信息的接入、處理、集中展示，并綜合應用趨勢圖分析、模糊判斷、趨勢預測等分析診斷方法，輔助管理人員對設備的運行狀態(tài)進行分析決策，為生產(chǎn)管理、監(jiān)測設備選型、智能電網(wǎng)決策分析支持技術提供決策所需要的數(shù)據(jù)。文中詳細介紹了系統(tǒng)的體系結構、功能設計和設備綜合診斷算法等。

1 引言

輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體目標是要建立符合堅強智能電網(wǎng)建設要求的統(tǒng)一輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和標準開放的信息技術框架，安裝基于先進傳感技術的監(jiān)測裝置，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的標準化傳輸、設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、預警、分析、診斷、評估和預測，實現(xiàn)設備的智能化、信息化，達到設備狀態(tài)自我感知、故障自我診斷的目的，為生產(chǎn)管理、監(jiān)測設備選型、智能電網(wǎng)決策分析支持技術提供決策所需要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的建立一方面提高了在線監(jiān)測手段的集成化程度，依據(jù)綜合狀態(tài)診斷策略，節(jié)約設備維修保養(yǎng)工作所產(chǎn)生的費用，只在必要的情況下及按照最適當?shù)拇螖?shù)進行設備檢修，并減少或延遲定期維修及更換設備及其組件，從而減少停電時間及節(jié)省維修開支;另一方面，狀態(tài)監(jiān)測與評估能夠提高防止災難性故障的能力，從而取得策略性效益，包括提升系統(tǒng)整體安全，防止操作人員以及公眾在災難性故障中受到的損失與傷害，避免因系統(tǒng)不穩(wěn)定、損失負荷及環(huán)境污染而導致的潛在重大影響。

2 系統(tǒng)層次架構設計

整個系統(tǒng)分為過程層、間隔層、站控層、主站層共四層[1-4]。

(1) 過程層

過程層裝置全部實現(xiàn)IEC61850，系統(tǒng)在某智能變電站內(nèi)試點應用，主要實現(xiàn)以下狀態(tài)監(jiān)測量的監(jiān)測。

被監(jiān)測設備監(jiān)測狀態(tài)量

主變壓器油色譜（氫氣H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2七種氣體）

主變室環(huán)境監(jiān)測(溫度、濕度)

GIS SF6密度和微水（溫度、密度、露點）

GIS GIS局放（放電量、相位、脈沖個數(shù)）

避雷器泄漏電流（全電流、阻性電流、計數(shù)器動作次數(shù)）

電纜電纜光纖測溫（線路負荷電流、導體溫度、測量溫度）

(2) 間隔層

實現(xiàn)被監(jiān)測設備相關監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)加工處理、標準化數(shù)據(jù)通訊代理、閾值比較、監(jiān)測預警等功能。

間隔層的監(jiān)測裝置均符合DL/T 860(IEC 61850)通信標準，直接與站端監(jiān)測單元通信，省去了綜合監(jiān)測單元。

(3) 站控層

站控層包括站端監(jiān)測單元(CAC)。實現(xiàn)整個在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行控制，以及站內(nèi)所有變電設備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯集、綜合分析、監(jiān)測預警、存儲和標準化數(shù)據(jù)轉發(fā)等功能。

(4) 主站層

主站層除了包括數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測預警、數(shù)據(jù)顯示等基本功能外，更在高級應用功能方面進行深入研究，包括故障診斷、趨勢預測等。主站層架構采用開放式架構的狀態(tài)評估平臺，有利于實現(xiàn)多系統(tǒng)與裝置的數(shù)據(jù)共享，推動狀態(tài)檢修的發(fā)展,進而實現(xiàn)狀態(tài)評估與輔助決策平臺與SG186中相關系統(tǒng)中的橫向貫通。

(5) 基于CBM的主站層架構[5-7]

CBM開放系統(tǒng)結構(OSA—CBM，Open System Architecture for Condition Based Maintenance)是美國MIMOSA國際組