王 超

（南京九維測控科技有限公司）

0 引言

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，高電壓設備的安全運行和可靠性成為智能電網(wǎng)建設中亟待解決的問題。傳統(tǒng)的離線檢測和維護方式已經(jīng)無法滿足對電網(wǎng)設備狀態(tài)實時監(jiān)測、故障預警和優(yōu)化運行的需求。因此，研究高電壓設備在線監(jiān)測技術成為加強電網(wǎng)管理和提高電網(wǎng)運行效率的關鍵。在智能電網(wǎng)中，高電壓設備在線監(jiān)測技術可以通過實時監(jiān)測設備的電氣、機械和熱學參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)設備異常和故障，減少事故的發(fā)生，提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。此外，在線監(jiān)測技術還可以對設備進行狀態(tài)評估，為維修和保養(yǎng)提供科學依據(jù)，延長設備的使用壽命，并且可以提供數(shù)據(jù)支持進行電網(wǎng)優(yōu)化調度。

圖1 高電壓設備在線監(jiān)測裝置

然而，在實施高電壓設備在線監(jiān)測技術中仍存在一些挑戰(zhàn)，包括傳感器技術、數(shù)據(jù)采集與傳輸、大數(shù)據(jù)分析與處理等方面的問題。如何選擇合適的傳感器并保證信號穩(wěn)定性、如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸、如何建立高效的數(shù)據(jù)分析模型等都需要進一步研究和探索。因此，本文旨在系統(tǒng)地研究和分析高電壓設備在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中的應用。通過對相關研究成果進行綜述和分析，揭示高電壓設備在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中的重要作用，并探討未來在該領域的研究和實施方向。相信本文的研究成果將為智能電網(wǎng)的建設和高電壓設備的安全運行提供有力支持。

1 智能電網(wǎng)的特征

智能電網(wǎng)作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，具有一系列獨特特征和廣闊前景。首先，智能電網(wǎng)注重信息化與電力系統(tǒng)的融合，通過網(wǎng)絡通信技術和智能感知裝置，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)測與控制，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。其次，智能電網(wǎng)強調能源的優(yōu)化配置與管理，通過智能化的能源調度與市場機制，實現(xiàn)電力、熱力、氣體等多能源的協(xié)同運行和高效利用，提高能源資源的利用率。另外，智能電網(wǎng)倡導靈活性與可持續(xù)發(fā)展，通過分布式發(fā)電、可再生能源和儲能技術的應用，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的去中心化和能源供應的可持續(xù)性，促進清潔能源的推廣和使用。此外，智能電網(wǎng)還強調用戶參與互動，通過用戶側的智能電能計量、智能傳感等技術手段，實現(xiàn)用戶對能源的主動管理和參與，形成電力系統(tǒng)與用戶之間的互動與共贏。目前，智能電網(wǎng)的研究進展已經(jīng)涉及到了智能感知技術、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等多個領域，并取得了一系列創(chuàng)新成果。然而，在實際落地過程中，仍然面臨著技術標準統(tǒng)一、安全保障、數(shù)據(jù)隱私等挑戰(zhàn)和問題，需要進一步深入研究與解決。因此，未來的發(fā)展方向應該注重技術創(chuàng)新與應用推廣，加強國際合作與經(jīng)驗交流，推動智能電網(wǎng)的建設與普及，為能源轉型與可持續(xù)發(fā)展提供技術支持和解決方案。

2 智能電網(wǎng)中在線監(jiān)測技術的研究與應用

智能電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的升級版本，旨在實現(xiàn)多方面的優(yōu)化與智能化控制。在智能電網(wǎng)中，在線監(jiān)測技術是一項至關重要的研究和應用領域。通過在線監(jiān)測技術，可以實時獲取電網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并進行綜合分析和處理，以提高電網(wǎng)的安全性、可靠性和效率。在線監(jiān)測技術主要通過傳感器設備和通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測。包括對發(fā)電機組、輸電線路、變電站等各個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測。當前常見的電網(wǎng)設備監(jiān)測狀態(tài)參量見表1所示。

表1 常見電網(wǎng)設備監(jiān)測狀態(tài)參量

通過實時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設備的異常情況和故障信息，從而提前采取措施進行修復或調整，以減少潛在的系統(tǒng)故障和事故發(fā)生。在智能電網(wǎng)中，在線監(jiān)測技術還可以幫助實現(xiàn)對電力需求的精確預測和管理。通過監(jiān)測用戶的用電數(shù)據(jù)和需求模式，結合天氣、季節(jié)、人口等因素進行分析，可以有效預測電力負荷的變化趨勢，以便為電力系統(tǒng)的調度和供應做出相應的調整。在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中的應用還包括對電力設備的健康狀況進行遠程監(jiān)測和評估。通過監(jiān)測設備的運行參數(shù)和性能指標，可以及時發(fā)現(xiàn)設備的故障或損壞情況，并提供相應的維護和修復建議。這樣可以減少因設備故障引發(fā)的停電事故，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3 在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中的具體應用

3.1 GIS設備在線監(jiān)測

在智能電網(wǎng)中，GIS 設備在線監(jiān)測是一項目前已較為普及的應用技術。通過GIS在線監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)設備故障，提前消除潛在缺陷，避免突發(fā)事故停電，系統(tǒng)供電更加安全可靠所。GIS 在線監(jiān)測技術包括對GIS 局部放電、GIS 氣體壓力、密度及微水含量，以及GIS 室中SF6氣體的泄露報警等基本單元；并可擴展GIS 溫度、SF6分解物及開關動作特性等的在線監(jiān)測。通過GIS在線監(jiān)測，可以實現(xiàn)對電力設備的運行狀態(tài)和性能指標的遠程監(jiān)測和評估。通過在GIS 系統(tǒng)中建立相關數(shù)據(jù)模型和算法，可以對電力設備的運行參數(shù)進行實時采集，并進行數(shù)據(jù)分析和處理。通過這些數(shù)據(jù)，可以判斷設備是否存在異?；蚬收?，并及時采取修復措施，保障電力系統(tǒng)的連續(xù)供電。同時，GIS 在線監(jiān)測還可以輔助進行電力設備的巡檢和維護工作，提高工作效率和減少人力成本。

3.2 避雷器在線監(jiān)測

在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中廣泛應用，其中之一是避雷器在線監(jiān)測。避雷器作為保護電力設備和輸電線路免受雷擊損害的關鍵組件，在電網(wǎng)中起著重要作用。然而，長期以來，避雷器的工作狀況往往無法實時監(jiān)測和評估，因此無法及時發(fā)現(xiàn)避雷器的故障或老化情況。在線監(jiān)測技術的引入解決了這一問題。通過在避雷器上安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，并與智能電網(wǎng)系統(tǒng)相連接，可以實時、準確地監(jiān)測避雷器的工作狀態(tài)。這種在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實時采集避雷器的電氣參數(shù)、動作次數(shù)、絕緣狀態(tài)等關鍵指標，并通過數(shù)據(jù)分析和處理技術進行實時評估和預警。一旦避雷器出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將及時發(fā)出警報并通知相關人員，以便迅速采取措施，修復或更換避雷器，從而確保電力設備和輸電線路的安全運行。在線監(jiān)測技術的應用不僅提高了避雷器的可靠性和穩(wěn)定性，還有效降低了故障率和維護成本，為智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了有效支持。

3.3 容性設備在線監(jiān)測

電壓互感器和電流互感器作為電力系統(tǒng)中重要的電容型設備，用于提高電網(wǎng)的功率因數(shù)和穩(wěn)定供電。然而，由于長期運行和環(huán)境變化的影響，這些容性設備也可能出現(xiàn)老化、漏電和內(nèi)部故障等問題。傳統(tǒng)的定期檢測方法往往無法及時發(fā)現(xiàn)這些問題，導致容性設備可能引發(fā)安全隱患。而在線監(jiān)測技術的引入解決了這一問題。通過在容性設備上安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，并與智能電網(wǎng)系統(tǒng)相連接，可以實時、連續(xù)地監(jiān)測容性設備的工作狀態(tài)。在線監(jiān)測系統(tǒng)可以采集容性設備的電流、電壓、溫度等關鍵參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)分析和處理技術計算出介質損耗角，對容性設備的絕緣狀態(tài)進行實時評估和預警。一旦絕緣受損，系統(tǒng)將立即發(fā)出警報并通知相關人員，以便及時進行維修或更換。這種在線監(jiān)測技術不僅提高了容性設備的可靠性和性能，還有效降低了故障風險和維護成本，為智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。通過實時監(jiān)測和預警，可以及時采取措施，確保電容器的安全運行，提高能源利用效率。

3.4 變壓器設備在線監(jiān)測

作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設備，變壓器承擔著電能的傳輸和分配任務。然而，由于長期運行和環(huán)境因素的影響，變壓器容易發(fā)生故障，如溫升異常、局部放電、絕緣老化等問題。傳統(tǒng)的定期檢查方法往往無法實時監(jiān)測變壓器的工作狀態(tài)，導致潛在隱患得不到及時發(fā)現(xiàn)和解決。在這種情況下，在線監(jiān)測技術的引入顯得尤為重要。通過在變壓器上安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，并與智能電網(wǎng)系統(tǒng)相連接，可以實時、連續(xù)地監(jiān)測變壓器的運行情況。在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠采集變壓器的電流、電壓、溫度、濕度等關鍵參數(shù)，并利用數(shù)據(jù)分析和處理技術進行實時評估和預警。一旦變壓器出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會立即發(fā)出警報并通知相關人員，以便及時采取措施進行維修或更換。通過在線監(jiān)測技術，變壓器的故障率得以降低，維護成本也得到有效控制，確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。在線監(jiān)測技術在變壓器設備中的應用，可以提供可靠的數(shù)據(jù)支持和預警功能，幫助運營人員及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取措施，延長設備壽命，提高智能電網(wǎng)的運行效率和安全性。

3.5 未來智能電網(wǎng)中高電壓設備在線監(jiān)測技術的展望

未來智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢將聚焦于高效、可靠和安全的能源供應。在這樣一個背景下，高電壓設備在線監(jiān)測技術將扮演至關重要的角色。高電壓設備是電力系統(tǒng)中最核心的組成部分，其運行狀態(tài)直接影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)的高電壓設備監(jiān)測往往需要人工巡檢或定期維護，這種方法存在著時間成本高、維護頻率低以及無法實時監(jiān)測等問題。而未來智能電網(wǎng)中的高電壓設備在線監(jiān)測技術將通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進技術的結合，實現(xiàn)對高電壓設備的實時、全面、準確的監(jiān)測。首先，未來的高電壓設備在線監(jiān)測技術將利用物聯(lián)網(wǎng)技術，通過傳感器和通信設備實現(xiàn)對高電壓設備的遠程監(jiān)測。這意味著監(jiān)測設備可以隨時隨地獲取高電壓設備的運行數(shù)據(jù)，并實時傳輸?shù)奖O(jiān)測中心進行分析和處理。其次，未來的高電壓設備在線監(jiān)測技術將借助大數(shù)據(jù)技術，對海量的數(shù)據(jù)進行分析和挖掘。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可以提取出高電壓設備的工作規(guī)律和健康狀態(tài)，從而實現(xiàn)故障的預測和預警，避免潛在的安全風險。最后，未來的高電壓設備在線監(jiān)測技術將結合人工智能技術，實現(xiàn)對高電壓設備的智能判斷和自動診斷。通過建立精確的模型和算法，可以對高電壓設備的異常情況和故障進行準確識別，并及時采取相應的措施進行修復或者替換，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在技術成熟的前提下，可擴展對配電設備諸如開關柜、電纜等開展狀態(tài)全監(jiān)測，從而實現(xiàn)對整個變電站電氣設備的在線監(jiān)測，最終實現(xiàn)無人值守的智能化方案，真正成為智能電網(wǎng)的堅強組成。

圖2 未來智能變電站系統(tǒng)架構

4 結束語

高電壓設備在線監(jiān)測技術在智能電網(wǎng)中的研究與實施具有重要的意義和應用前景。通過實時監(jiān)測設備的電氣、機械和熱學參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)設備異常和故障，提前預警并減少可能的事故風險，從而提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。在線監(jiān)測技術還可為設備的狀態(tài)評估提供科學依據(jù)，為維修和保養(yǎng)工作提供指導，延長設備的使用壽命。此外，通過數(shù)據(jù)分析和處理，還可以為電網(wǎng)的優(yōu)化調度提供支持，提高電網(wǎng)的運行效率和經(jīng)濟性。然而，在實施過程中仍需面對傳感器技術、數(shù)據(jù)采集與傳輸、大數(shù)據(jù)分析與處理等方面的挑戰(zhàn)，需要進一步研究和改進。因此，未來的研究和實施應該致力于完善監(jiān)測技術，建立合理的數(shù)據(jù)分析模型，推動在線監(jiān)測技術在實際工程中廣泛應用和推廣。通過不斷探索和創(chuàng)新，高電壓設備在線監(jiān)測技術將持續(xù)發(fā)展并為智能電網(wǎng)的建設和高電壓設備的安全運行作出更大貢獻。