田 赟，馮李軍，吳明鋒

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

0 前言

在線監(jiān)測(cè)改善了常規(guī)預(yù)防性實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、不能實(shí)時(shí)了解設(shè)備變化趨勢(shì)的缺點(diǎn)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患，為設(shè)備狀態(tài)診斷分析、狀態(tài)預(yù)警提供輔助決策分析依據(jù)。國(guó)家電網(wǎng)公司自2009年8月啟動(dòng)輸變電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)以來(lái)，已完成2批28家網(wǎng)省級(jí)單位的部署，各個(gè)網(wǎng)省公司因地制宜，各具特色。陜西電網(wǎng)以視頻監(jiān)測(cè)為主，通過(guò)視頻、圖像監(jiān)測(cè)多次發(fā)現(xiàn)線路陷患，采取措施杜絕了異物引起線路跳閘的外力破壞故障。湖南電網(wǎng)注重覆冰在線監(jiān)測(cè)研發(fā)，成立覆冰在線監(jiān)測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)覆冰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)多處線路及桿塔覆冰險(xiǎn)情，有效指導(dǎo)了電網(wǎng)抗冰工作。山西電網(wǎng)作為全國(guó)第一批在線監(jiān)測(cè)試點(diǎn)單位，2010年12月部署完成山西電網(wǎng)輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)方式得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用[1]。

1 輸電線路在線監(jiān)測(cè)

1.1 山西輸電線路在線監(jiān)測(cè)概況

輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展較快，山西電網(wǎng)目前已安裝、接入輸電監(jiān)測(cè)裝置7類155套，覆蓋1 000 kV、500 kV、220 kV及110 kV 4個(gè)電壓等級(jí)的線路。輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置多分布在核心骨干網(wǎng)架的重載線路、戰(zhàn)略輸電通道等區(qū)域，布點(diǎn)過(guò)程中不僅宏觀上根據(jù)區(qū)域的特點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn)，還注意了線與點(diǎn)合理配置裝置類型[2]。如安裝覆冰監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，同時(shí)選擇了視頻監(jiān)控以便定型與定量判斷導(dǎo)線覆冰狀況。

在傳輸方式上，如圖1所示，線路上狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理裝置CMA（Condition Monitoring Agent）采集到的信息通過(guò)短信等公網(wǎng)形式傳到廠家，如西安同步、西安金源等，再通過(guò)Internet傳到位于省檢修公司的前置子系統(tǒng)，到達(dá)前置子系統(tǒng)后通過(guò)內(nèi)網(wǎng)的安全平臺(tái)接入，再接入主站系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通過(guò)生產(chǎn)廠家再傳入國(guó)網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)的傳輸方式對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、及時(shí)性均有影響，有部分廠家為避免數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性考核，在廠端服務(wù)器修改監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，大大降低了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。由于現(xiàn)有輸電監(jiān)測(cè)裝置采用公網(wǎng)傳輸方式，需要租用移動(dòng)、聯(lián)通、電信等第三方運(yùn)營(yíng)商通信通道，這些通信運(yùn)營(yíng)商的通道建設(shè)往往是以城鎮(zhèn)通信業(yè)務(wù)為主要需求對(duì)象，并不能滿足電網(wǎng)信息通信覆蓋面廣、偏僻區(qū)域多，高帶寬、高實(shí)時(shí)性、高可靠性要求；特別對(duì)于輸電線路視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，使用第三方通信通道存在諸多弊端，目前較好的解決思路是采用電力光纖架空地線復(fù)合纜OPGW（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire）光纖通信等新型數(shù)據(jù)傳輸方式，增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

圖1 輸電在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)傳輸流程

目前，接入在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置可靠性正處于提升過(guò)程中，數(shù)據(jù)有效性較差，存在大量的無(wú)效、不連續(xù)數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性無(wú)法得到驗(yàn)證，影響在線監(jiān)測(cè)在狀態(tài)監(jiān)控、評(píng)價(jià)等工作中的應(yīng)用效果。因?qū)е聰?shù)據(jù)無(wú)效的情況極其復(fù)雜，山西電網(wǎng)制定了線路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷方法，開展在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判斷，對(duì)海量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)橫向數(shù)據(jù)對(duì)比、縱向歷史數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)挖掘算法篩選，判斷數(shù)據(jù)是否有效，減輕人工判斷的工作量，為后續(xù)人工判斷提供參考。開展在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性判斷為后續(xù)的報(bào)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等應(yīng)用功能等提供依據(jù)，將合理的數(shù)據(jù)列入數(shù)據(jù)報(bào)警、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等二次處理的范圍，不合理的數(shù)據(jù)不進(jìn)行二次分析，避免無(wú)效數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)生的負(fù)面影響。

1.2 桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)

山西地區(qū)因采空區(qū)、沉降區(qū)較多，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)為最重要的輸電在線監(jiān)測(cè)方式。桿塔傾斜裝置是通過(guò)將雙軸傾角傳感器安裝在塔頂和2/3桿塔高度處，測(cè)量計(jì)算桿塔在沿線路方向和垂直線路方向的傾斜度，最終得出桿塔綜合傾斜度。目前，山西電網(wǎng)使用較多的為國(guó)網(wǎng)富達(dá)、西安同步等廠家的桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，均為高精度傳感器，裝置精度和準(zhǔn)確度較高，但是傳感器與線路桿塔連接時(shí)存在連接不緊密，傳感器難以反映桿塔的實(shí)際傾斜程度的問(wèn)題。傳感器裝置連接片做工粗糙，安裝過(guò)程廠家安裝工藝簡(jiǎn)陋，安裝完成后監(jiān)測(cè)裝置已有初始值。針對(duì)這一現(xiàn)象，一方面只有生產(chǎn)廠家不斷優(yōu)化裝置的安裝設(shè)計(jì)，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上監(jiān)測(cè)質(zhì)量的提升；另一方面，山西電網(wǎng)修改裝置系統(tǒng)內(nèi)實(shí)測(cè)值設(shè)置，在日常監(jiān)測(cè)中創(chuàng)新性采取“初始實(shí)測(cè)值+監(jiān)測(cè)變化值”的監(jiān)測(cè)模式，安裝裝置后測(cè)得初始值，作為測(cè)量值的基礎(chǔ)，減少了安裝誤差，有效地確保了桿塔傾斜監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2 變電在線監(jiān)測(cè)

經(jīng)過(guò)20多年的探索實(shí)踐和發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已形成相對(duì)成熟應(yīng)用于變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。針對(duì)變壓器、氣體絕緣組合電器設(shè)備（GIS）、容性設(shè)備等變電站內(nèi)高壓設(shè)備，變電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置多項(xiàng)監(jiān)測(cè)單元，實(shí)時(shí)多通道采集各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)高壓設(shè)備狀態(tài)的綜合數(shù)據(jù)分析與診斷，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部潛伏性故障，根據(jù)綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，為設(shè)備安全運(yùn)行提供可靠依據(jù)[3]。

2.1 山西變電監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)狀

目前，山西電網(wǎng)已安裝、接入變電監(jiān)測(cè)裝置有5類222套，其中油色譜監(jiān)測(cè)裝置117套、視頻監(jiān)測(cè)裝置28套、局部放電監(jiān)測(cè)裝置4套、鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置1套、絕緣監(jiān)測(cè)裝置21套、SF6氣體壓力監(jiān)測(cè)裝置7套、SF6氣體微水監(jiān)測(cè)裝置7套。使用的變電在線監(jiān)測(cè)裝置的廠家較多，產(chǎn)品種類也比較多，但大多數(shù)產(chǎn)品在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)約上存在各自為政，不盡統(tǒng)一的情況，為了使不同設(shè)備更好地接入系統(tǒng)，山西電網(wǎng)采取如圖2所示的兩種方式進(jìn)行改造。山西變電在線監(jiān)測(cè)裝置分布嚴(yán)格遵循頂層設(shè)計(jì)，站內(nèi)過(guò)程層監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)設(shè)備終端接入間隔層狀態(tài)信息接入控制器CAC（Condition Information Acquisition Controller），接入變電站內(nèi)網(wǎng)，經(jīng)過(guò)安全平臺(tái)最終接入站控層主站系統(tǒng)。

2.2 油色譜在線監(jiān)測(cè)

油色譜在線監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)絕緣油中溶解氣體的測(cè)量和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型變壓器內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)控，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷其內(nèi)部故障，隨時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室色譜分析監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)的不足，為變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了技術(shù)支持。山西電網(wǎng)使用的多為北京華電云通、河南中分、寧波理工、上海思源等廠家的油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)脫氣、混合氣體分離、氣體檢測(cè)實(shí)現(xiàn)油色譜監(jiān)測(cè)。在變壓器油氣相色譜分析過(guò)程中，IEC標(biāo)準(zhǔn)要求油中脫氣效率應(yīng)達(dá)到97%[4]，一般情況油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置難以達(dá)到這一要求，這是制約其發(fā)展的重要因素；同時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置標(biāo)氣瓶純度難以保持，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行油色譜試驗(yàn)時(shí)標(biāo)氣瓶半年更換一次，現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)裝置需要兩個(gè)月更換一次，增加了運(yùn)行巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，制約了油色譜在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用和發(fā)展[5]。針對(duì)這一問(wèn)題，山西電網(wǎng)不斷研發(fā)新的標(biāo)氣瓶誤差自動(dòng)較驗(yàn)技術(shù)并在晉中站得以掛網(wǎng)應(yīng)用，該裝置通過(guò)誤差自動(dòng)校驗(yàn)功能使變壓器油氣在線測(cè)試數(shù)據(jù)始終處于動(dòng)態(tài)的誤差允許范圍內(nèi)。

圖2 變電在線監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)傳輸流程

3 目前存在的問(wèn)題及建議

a）監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)功能尚需進(jìn)一步完善[6]。目前狀態(tài)監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)功能主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)基本展示、告警及統(tǒng)計(jì)，精細(xì)化預(yù)警、自動(dòng)評(píng)價(jià)、分析等應(yīng)用功能尚顯不足，缺乏支撐運(yùn)維檢修精益化管理的高級(jí)應(yīng)用功能，因此如何提高主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析應(yīng)用功能，是主站系統(tǒng)建設(shè)下一步工作的重要內(nèi)容。

b）在線監(jiān)測(cè)技術(shù)有待提高。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)雖然運(yùn)行多年，但是相對(duì)于傳統(tǒng)的離線方法及儀器而言并未成熟，且運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)條件較差，獲取的傳感信號(hào)微弱，電磁干擾和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)不足以及相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)缺乏，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行有待提高。輸電線路溫度在線監(jiān)測(cè)電源問(wèn)題、避雷器在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受天氣、空間電場(chǎng)干擾以及傳感器質(zhì)量等因素影響波動(dòng)問(wèn)題都需要進(jìn)一步積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的新突破。

c）裝置入網(wǎng)審核急需加強(qiáng)。由于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)用化應(yīng)用是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，需要在裝置布點(diǎn)、入網(wǎng)審核、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用各方面進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，才能產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在線監(jiān)測(cè)裝置需在生產(chǎn)廠家完成型式試驗(yàn)、出廠實(shí)驗(yàn)，送國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院等第三方開展入網(wǎng)檢測(cè)，進(jìn)行產(chǎn)品所在省份的網(wǎng)省抽查。目前，只有浙江電網(wǎng)、江蘇電網(wǎng)具有入網(wǎng)檢測(cè)能力，可以開展網(wǎng)省抽檢的工作，山西尚沒有建成入網(wǎng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，入網(wǎng)檢測(cè)能力有待進(jìn)一步提高。

[1]武國(guó)亮.山西電網(wǎng)輸變電狀態(tài)監(jiān)測(cè)中心的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].山西電力，2011（1）：8-12.

[2]黃新波，程榮貴.輸電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：3-12.

[3]王鵬，連建華，曹靜.山西電網(wǎng)變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置規(guī)范化應(yīng)用探討[J].山西電力，2012（5）：8-10.

[4]帥軍慶，張麗英.電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用典型案例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：41-126.

[5]楊杰，連建華.在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在山西電網(wǎng)中的應(yīng)用探討[J].山西電力，2005（5）：45-53.

[6]黃新波.變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010：6-9.