中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司 熊 靜 江蘇靖江互感器股份有限公司 周 楠

特高壓輸變電設(shè)備具有較高的電壓等級(jí)，所以需其設(shè)備絕緣性導(dǎo)體構(gòu)建有效到位，主要是針對(duì)電網(wǎng)的絕對(duì)安全等級(jí)建設(shè)一套良好的運(yùn)行保護(hù)機(jī)制，避免輸電線路中絕緣子遭受到外界污穢條件的嚴(yán)重不良負(fù)面影響。但由于輸電線路中絕緣子可能會(huì)受到外界污穢條件影響，所以這也容易導(dǎo)致設(shè)備電氣性能的大幅度被削弱，對(duì)電網(wǎng)安全帶來較大安全隱患。

1 特高壓輸變電設(shè)備一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)及意義

特高壓輸變電設(shè)備中存在絕緣子表面污穢影響偏大這一現(xiàn)實(shí)問題，污穢沉積所導(dǎo)致的輸電線路絕緣能力下降問題不容小覷，它會(huì)直接導(dǎo)致線路出現(xiàn)嚴(yán)重的污閃事故。采用傳統(tǒng)的輸電線路污閃防范措施可能效果不甚理想，主要是因?yàn)榻^緣子已被嚴(yán)重污染，且污染程度已超出各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范指標(biāo)要求。目前的特高壓輸變電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)污區(qū)劃分嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)等諸多問題，它可利用傳統(tǒng)鹽密監(jiān)測(cè)技術(shù)內(nèi)容對(duì)停電影響過程進(jìn)行分析，了解鹽密基本測(cè)量結(jié)果。不過缺點(diǎn)在于該方法具有一定技術(shù)劣勢(shì)，無法為鹽密監(jiān)測(cè)過程帶來絲毫便捷。為追求對(duì)鹽密數(shù)據(jù)上報(bào)的自動(dòng)化與電子污區(qū)分布圖自動(dòng)生成，需對(duì)所發(fā)布數(shù)據(jù)進(jìn)行有效及時(shí)調(diào)整與更新，還需為其絕緣配置提供決策支持信息支持。為此本文專門針對(duì)特高壓輸變電設(shè)備設(shè)計(jì)了一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值表現(xiàn)非常豐富：必須杜絕輸電線路中所發(fā)生的各種污閃問題；要有效對(duì)電氣設(shè)備中的輸電線路絕緣子飽和鹽密數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；要結(jié)合鹽密數(shù)據(jù)繪制污區(qū)分布體系；在劃分電網(wǎng)污穢等級(jí)基礎(chǔ)過程中對(duì)復(fù)合絕緣子內(nèi)容進(jìn)行分級(jí)調(diào)整，與其它有效方式實(shí)現(xiàn)對(duì)重污染線路的全面清掃[1]。

2 一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)闡釋

該一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)主要是圍繞絕緣子鹽密數(shù)據(jù)、溫濕度等等重要指標(biāo)展開的，它在在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面深度考量了鹽密數(shù)據(jù)與絕緣子污穢程度間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)相當(dāng)?shù)轿弧Ｈ绻^緣子表面鹽密數(shù)據(jù)超限系統(tǒng)則可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，確保輸電線路防污處理到位。結(jié)合系統(tǒng)遠(yuǎn)程輸電線路絕緣子相對(duì)集中變電過程中數(shù)據(jù)傳輸實(shí)際情況對(duì)電力設(shè)備監(jiān)控情況進(jìn)行分析[2]。

首先需要明確一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成部分，它應(yīng)包括輸電線路桿塔上的絕緣子鹽密監(jiān)測(cè)裝置、溫濕度與氣象監(jiān)測(cè)微氣象系統(tǒng)，同時(shí)也包含了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送通信GSM 系統(tǒng)模塊、處于監(jiān)控中心的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理服務(wù)系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理分析過程中對(duì)圖形報(bào)表內(nèi)容進(jìn)行展示，分析了解其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)涵，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行維護(hù)與管理[3]。

其次要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行設(shè)置，針對(duì)絕緣子鹽密監(jiān)測(cè)裝置、GSM 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、微氣象測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析。就以其中的GSM 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為例，它主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)采集實(shí)施數(shù)據(jù)，并面向后臺(tái)監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，其在現(xiàn)場(chǎng)的GSM 監(jiān)測(cè)裝置硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置中包含了傳感器、無線通信模塊、MCU 控制模塊以及電源模塊四大組成部分，它其中還包含了支持實(shí)時(shí)仿真與跟蹤的ARM7架構(gòu)微處理器，結(jié)合協(xié)議轉(zhuǎn)換器小型應(yīng)用，合理分析應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用模塊內(nèi)容[4]。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)的GSM 監(jiān)測(cè)裝置硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

最后對(duì)后臺(tái)監(jiān)控中心系統(tǒng)框架進(jìn)行構(gòu)架，其中應(yīng)涵蓋了諸多技術(shù)內(nèi)容，如通信模塊、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理模塊，主要是確保數(shù)據(jù)分析進(jìn)程中動(dòng)態(tài)電子污區(qū)地圖繪制到位，構(gòu)建設(shè)備與安裝輔助決策功能系統(tǒng)體系，凸顯通信模塊遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)與控制指令檢查到位，同時(shí)對(duì)所下達(dá)命令進(jìn)行準(zhǔn)確控制[5]。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)軟件設(shè)計(jì)闡釋

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)軟件設(shè)計(jì)方面需要首先了解其軟件整體架構(gòu)，對(duì)其軟件功能進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，最后對(duì)其鹽密監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.1 軟件整體架構(gòu)設(shè)計(jì)分析

一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的軟件整體架構(gòu)采用了GSM 無線通信方式，主要用于數(shù)據(jù)傳輸與處理；其建立了多個(gè)鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信內(nèi)容進(jìn)行分析，科學(xué)合理追溯軟件整體架構(gòu)中的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容?？傮w來講，該系統(tǒng)后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件是同時(shí)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)查詢、輔助決策等諸多功能的，這些功能對(duì)有效處理監(jiān)控后臺(tái)軟件所有數(shù)據(jù)都具有輔助作用[6]。

2.2.2 軟件功能設(shè)計(jì)分析

在針對(duì)軟件功能進(jìn)行設(shè)計(jì)分析過程中，主要參考系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析中的各項(xiàng)要求進(jìn)行調(diào)整，其中包括微氣象監(jiān)測(cè)模塊、鹽密監(jiān)測(cè)模塊、輔助決策模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊等。它的系統(tǒng)監(jiān)控軟件啟動(dòng)運(yùn)行流程應(yīng)該如下：開始→數(shù)據(jù)庫加載→加載成功→不成功（退出）→成功（創(chuàng)建FORM 窗口）→添加或修改閾值初始值→鎖定閾值初始值→連接COM 端口→是否成功→初始化線路→開始監(jiān)測(cè)。

2.2.3 軟件模塊設(shè)計(jì)分析

一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的軟件模塊眾多，其中包括鹽密監(jiān)測(cè)模塊、微氣象監(jiān)測(cè)模塊、輔助決策模塊、污區(qū)分布圖模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等。

首先是鹽密監(jiān)測(cè)模塊，針對(duì)該模塊的設(shè)計(jì)主要圍繞鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的絕緣子鹽密數(shù)據(jù)展開。在該過程中，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)配合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與查詢功能對(duì)線路內(nèi)容進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)分析，確保GSM 網(wǎng)絡(luò)輸入到后臺(tái)監(jiān)控中心。在這里要明確鹽密監(jiān)測(cè)模塊的基本功能，對(duì)鹽密檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自由選擇，確保鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化過程中其表格數(shù)據(jù)與曲線數(shù)據(jù)發(fā)生有效變化；再者就是設(shè)置報(bào)警模塊，對(duì)鹽密監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)與鹽密數(shù)據(jù)超出閾值部分進(jìn)行分析，優(yōu)化報(bào)警提示信息存儲(chǔ)過程，以便于日后更容易查找問題并進(jìn)行分析。

其次是污區(qū)分布圖查詢模塊設(shè)計(jì)。在繪制污區(qū)分布圖、明確查詢模塊設(shè)計(jì)內(nèi)容過程中，同時(shí)也對(duì)鹽密監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，確保數(shù)據(jù)采集與上報(bào)、統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)化調(diào)整到位，對(duì)全過程智能化內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，確保污區(qū)等級(jí)變化響應(yīng)快速到位；再者，要針對(duì)系統(tǒng)防污管理工作模式進(jìn)行更新，結(jié)合系統(tǒng)了解線路變電站地理位置與污穢等級(jí)有效處理。配合系統(tǒng)建立防污科學(xué)依據(jù)，深度了解和評(píng)估線路，確保變電站防污水平到位。針對(duì)電子污區(qū)分布圖進(jìn)行計(jì)算控制調(diào)整，最終自動(dòng)成圖數(shù)學(xué)模型[7]。

3 特高壓輸變電設(shè)備一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)

鹽密監(jiān)測(cè)模塊的應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)。首先針對(duì)鹽密監(jiān)測(cè)模塊的應(yīng)用功能進(jìn)行分析，確保現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)配合GSM 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)轿?，?yōu)化后臺(tái)監(jiān)控過程?；诖耍非蠖绦艛?shù)據(jù)讀取體系構(gòu)建，將短信數(shù)據(jù)成功存入到臨時(shí)數(shù)據(jù)表中，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)線程被有效定義，圍繞數(shù)據(jù)解碼存入數(shù)據(jù)庫，保證鹽密監(jiān)測(cè)模塊應(yīng)用功能應(yīng)用到位。在模塊應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)方面，它追求對(duì)等值鹽密數(shù)據(jù)的有效采集、傳輸與分析，確保數(shù)據(jù)采集與分析功能實(shí)現(xiàn)到位。

污區(qū)分布圖查詢模塊應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)。其次要對(duì)污區(qū)分布圖查詢模塊應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，基于數(shù)字化內(nèi)容建立污區(qū)分布圖，對(duì)大數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、污染數(shù)據(jù)、人工測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。主要根據(jù)主要污染源分布數(shù)據(jù)生成具體的污源分布圖，結(jié)合絕緣子現(xiàn)場(chǎng)污穢度進(jìn)行人工測(cè)量數(shù)據(jù)分析，并提供測(cè)量值內(nèi)容。

綜上所述，針對(duì)特高壓輸變電設(shè)備的一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能應(yīng)用實(shí)現(xiàn)需要結(jié)合多種技術(shù)內(nèi)容，組織設(shè)計(jì)具有鹽密監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，主要對(duì)設(shè)備中可能存在的污穢狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)與檢測(cè)分析，確保設(shè)備始終處于健康運(yùn)行水平。