电力一次设备在线监测系统的研究

杨熠鑫

国网宁夏电力公司银川供电公司变电检修室

电力工业的发展方向是智能电网，而智能电网的起步引领电力系统向着更高速、高效、安全以及资源优化配置的方向发展。监控系统的实施保证了电力系统的安全，如何更好的开发、利用监控系统，优化一次设备的安全监控成为以后电力系统实践的发展方向。实施对电力设备和电力系统进行状态监测，就可以及时发现早期故障的征兆，以便于维护人员采取有效的监测手段并加以维护，将安全隐患扼杀在萌芽状态，从而避免恶性事故的发生。

1 电力一次设备智能化

科技时代发展步伐的不断加快，带动了这个时代的文明。生活中处处都渗透着科学技术，科学信息不停的更新换代。比如多媒体的普及，电网功能的不断强大，电脑的一代代更新，手机功能的不断强大等等。如今，人们形象的将这个时代称为电力时代，是因为电力系统方面的发展更为突出。现代生活离不开电力资源，电力系统的相关产业也在不断的更新、转型。电力一次设备智能化的广泛应用就是电力系统转型成功的一个具体实例，通过改革，改变原有的不足，提高生产效率，促进了生产力的发展。

所谓一次设备是指发、输、配电的主系统上所使用的设备。如发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。与传统的电气设备不同，传统电器设备的制作形式在保护、控制和计量上都是由一些独立的配件来完成的，用户所需的配电产品以及每个配件彼此之间的功能与链接也是通过此种形式来完成的。一次设备可称为一次回路或者一次接线系统，在控制、保护和计量上是一个整体，直接完成发电、输电和配电任务，直接用于生产。例如一体化电源，以直流电源为核心，与其他电源（直流电源、电力用交流不间断电源（UPS）和电力用逆变电源（INV）、通信用直流变换电源（DC/DC））所构成的组合体，构成的一体化电源设备。整体模块具有监控功能，且不依赖总监控单元独立工作，具备人机对话功能，支持与总监控单元通信、接收并执行监控装置的指令，并具有短路保护的功能等等。

一次设备智能化是电力设备转型的重要标志之一。一次设备智能化采用标准的数据接口，将状态监测、实时保护、通讯信息等技术融为一体，满足整个电网电力流、信息流一体化需求。智能化一次设备利用自身的优势，诊断自身的运行状态，通过先进的监测系统识别故障，并对故障分析，通过自动化控制设备排除故障。但是智能一次设备还处于初步发展阶段，还未能够与二次设备很好的融合，检测设备还处于试验阶段，因此需要开发一次设备的综合管理系统，才能保障电力企业的质量，提高一次性设备的智能化水平。

2 电气设备在线监测技术的研究与发展

电气设备实施在线监测的目的在于能够及时的发现设备故障，发现早期征兆，以便维护人员对设备进行维护，将事故扼杀在萌芽状态，避免恶性事故的发生。随着电力系统市场化，节约电力成本。减低检修费用越来越受到企业的重视。早期的规程已经完全不能满足现实的需要。针对现实的电力设备情况，建立一次设备在线监测与状态监测制度，是电力系统运用先进技术，企业走向科学化的重要改革。

据调查，设备施行实时状态监测和诊断，可以使设备的故障率减低75%，大大降低了设备的维修费用，具有显著的经济效益。近年来，传感器技术逐步发展，信息技术日益成熟，在电力设备智能化研究上有巨大的推动作用。如建立了神经网络和专家系统，组成高智能化的电力设备在线监控系统。由此可见，店里一次设备的在线监控系统已经跨入了智能化新时代。

电气设备在线监测通过实时提取故障的特征信号，分析信号的特征值，为故障诊断打下基础，正确的故障诊断为状态维修提供了检修依据。在线监测的目的是通过测量在运设备的健康状况，识别其现有的和即将出现的缺陷，分析、预计检修的时间，以有效地减少设备损坏。

在科学技术飞速发展的今天，计算机技术，人工智能技术，电力电子技术为电力系统设备的在线监测提供了坚实的技术支持，高速CPU 集合人工智能技术（专家系统，神经网络，云技术，模糊逻辑理论等）将用于设备状态监测和故障实时诊断。这就要求电力企业在追求经济效益的同时，根据自身的情况，逐步将产品更新换代，运用先进的科学技术促进供电系统和电力设备的不断提高。

例如专家系统智能检测系统，电力系统故障诊断一方面由于缺乏数学模型，常规软件无法实现；另一方面由于检测到的数据部分较容易从测量、规程和人员的经验中获得，且判断得出的结论数目或待定原因有限，因此可以采用专家系统技术来实现。

另一方面，随着通讯技术的不断发展，大型数据库技术，宽带数字通讯技术等将基于Internet 平台融入电力设备故障诊断与在线监测系统中。在监测工程中，设备诊断技术与计算机网络相结合，实施采集设备状态数据，通过接口传输数据和人交换界面，实时将系统状态展现在人面前，并实现对电力设备做出故障诊断很及时维修。通过互联网，还可实现远程监测，实现全国范围连网和数据共享.时间上达到数据同步，空间上实现远程协作，在时间和空间上大大提高了工作效率，提高了企业的经济效益。

3 电力一次设备在线监测对坚强智能电网的作用

随着电力网络与电力市场以及用户之间的关系愈加紧密，电能质量水平的不断提高，传统的电力网络以及控制措施难以满足诸多需求。目前，我国形成了以特高压为骨干网架和以各级电网为分区的中国特色电网，结合风力发电，水力发电、太阳能发电、燃料电池发电等可再生能源的发电技术。也是目前的发展现状推动我国需要更坚强的电网运行，为此我国提出了发展坚强智能电网的构想，对传统电网进行改革，对传统电网升级换代，发展新的控制思路，使电网运行更加稳定，同时也为中国电力市场打下坚实的基础。

目前，大电网的安全防护已与涉及自然和社会因素的灾害防护紧密相连，因此大电网的安全防护受到了美国白宫科技政策办公室和美国国内安全部的重视。美国政府已于2007年通过了《能源独立和安全法规（EnergyIndependenceandSecur 检修yAct）》，有专门一章就是智能电网。

在输电的每个元件（如开关、变压器等）、每个变电站和发电厂中皆设置一个具有坚强的操作系统独立的处理器（processor），也可用作独立的代理器（agent），在这些处理器或代理器之间能进行双向快速通信，从而形成一个巨大的分布式平台。每个代理器必须与相应元部件的传感器连接，以评估其运行状况，并用高速宽带光纤通信系统将传感器的数据传送到其他处理器（代理器），各处的代理器既是独立动作的，又是彼此通信互连的，可以进行协调控制。

4 系统应用实践价值

统一应用系统监控平台的实施，对强化运维手段、降低故障发生的几率、规范管理流程等方面带来重要的现实意义和价值。

从时间来看价值。提供实际数据，节省定位问题层面的时间；关联相关数据，节省挖掘问题根源的时间；提供专家建议，节省找寻解决方案的时间。

从问题发生前后来看价值。问题发生前，提供性能下降预警功能，提早让检修人员处理，防止问题扩大化，以免造成重大故障和经济损失；问题发生后，提供详细分析与判断，发现引起性能瓶颈的原因、加快性能问题的修复，把检修人员从烦琐的问题查找中解放出来。

从企业流程来看的价值。对于技术管理层面的人来说，提供检视“性能报告”，可以时时掌握应用性能状况；对操作人员和数据库管理员来说，透过工具分析报告内的问题点，提高效率和能力。

5 电力一次设备在线监测的发展趋势

在国家智能电网建设的过程中，一次设备智能化有很大的发展空间，而目前的工程还处于二次设备的智能化，在以后的研究中，随着一次设备智能化，提高建模技术、智能评估技术、一体化集成技术的发展，在自主研发的基础上吸取先进技术和经验，一次设备必定有很大发展。今后，电力系统会加大检测系统的建设，加大在线监测技术的研究，通过运行中经验的不断积累，将使电力设备实现完全智能化。