变电站测控装置状态监测技术研究

赵昱如，王琛佳

（国网陕西省电力公司 安康供电公司，陕西 安康 725000）

变电站测控装置状态监测技术研究

赵昱如，王琛佳

（国网陕西省电力公司 安康供电公司，陕西 安康 725000）

文章以测控装置普遍发生的故障现象为切入点，分析了测控装置状态监测技术的难点和发展困境。最后根据这些问题，文章立足变电站测控装置的有效运维措施，展望未来测控装置状态监测的发展趋势。

测控装置；故障现象；状态监测；技术措施

1 测控装置的应用现状

随着变电站无人值班、远程监控的大趋势发展，无人值班变电站需要远方调度监控人员实时对变电站运行情况进行监视，时刻掌握系统的运行状态，根据变电站综合自动化系统的预告、事故信息实时调整运行方式，保证变电站安全运行。在整个电力系统运行环节中，测控装置主要用于实时监视变电站的线路间隔、变压器间隔、全站的数据和信号采集以及控制断路器、刀闸的分合，在变电站应用数量非常之广。

2 测控装置的故障现象

2.1 CPU板件故障

CPU是整个测控装置的大脑，负责调度测控装置接受到的所有信息。CPU板件故障一般是由CPU的供电电源出现问题造成的，例如装置运行环境不稳定，电压过高或电压过低都会导致插件损坏，同时加上元器件长期运行后容易老化，也会导致CPU插件的故障。

2.2 测量采样板件故障

测量采样板件的最常见故障是在长期通过电压电流的情况下，小型流互、压互存在故障运行的可能性，这样测控装置采集到的采样值会失去准确率。如果采样硬件本身存在质量问题，会使输入的电压或者电流短路，影响这个测控装置的二次回路，容易造成现场监控的遥测失衡。

2.3 遥信开入板件故障

开入板件是测控装置采集外部开入的插件，主要负责采集常规变电站一次设备的遥信信号。遥信开入板件的工作原理是通过一个公共端输出正电，然后通过电缆采集对应端子上送的信号接点，再从其他装置的硬接点引回具体的开入接点，当其他装置或者一次设备的某个信号实际动作时接点会闭合，这时候正电就可以导通到对应的开入接点，测控装置便能采集到这个信号。这其中公共端和开入接点都是通过光耦隔离器供电的，如果它出现问题，就会影响信号量的采集。

2.4 通讯板件故障

通讯板件是提供测控装置和站控层交换机通讯的插件，造成通讯板件故障的一个比较常见的原因是通讯板件里的网络插口损坏。不同的通讯数据通过网络插口接入到通讯插件中，如果网络插口出现老化或者是损坏，就会影响测控装置与外部的通讯通道的数据交换质量。

2.5 电源板件故障

电源板件负责给测控装置各个插件以及测控装置自身供电。实际运行中，直流电源存在电压不稳定情况时，电源插件的输入电压异常会影响电源插件功能，当输入电压超过了额定电压的范围就会使电源插件的运行处于异常状况。还有一种情况就是电源板件内部的元器件损坏，一是内部短路，二是内部灰尘累积多，都容易造成内部短路，影响电源插件正常供电。

3 状态监测的技术需求

近几年，通过多种多样的虚拟仿真技术的研发，为测控装置的状态监测技术发展提供了全新的方向。通过采用虚拟仿真技术进行设备的状态监测在我国也逐步得到了一定的研究，以清华大学、北京理工大学等大学校园为首的科研单位已经开发出了一些虚拟监测系统，并且取得了良好的运用效果。但随着大容量、高电压等级的电气设备迅速增加，测控装置所传输的信息也逐渐增多，故障率显著增高，使得状态监测技术的开发更加迫切。

在实际工作中，变电站运维人员通常针对监控人员反馈的现场告警信息，赶往变电站紧急处理操作，以保证电网运行的安全可靠。由于工作环境的原因，变电站测控装置一直处于高负荷运行状态，大多数设备在3～5年后极易出现故障，期间造成的遥测数据不能实时更新、遥信状态误码上传、遥控遥调操作无法远程执行等等问题都是需要耗费人力物力去解决的。针对这种情况，变电站运行操作人员虽然定期巡视检查，但仅能依靠装置信号灯来判断测控装置是否正常运行，若发生装置自判故障动作且长时间没有复归信息的情况，自动化运维人员必须赶往现场处理。因此为了降低变电站运维人员巡视工作的难度，保证突发天气状况下抢修人员的出行安全，针对测控装置的状态监测的设计就显得尤为重要。同时也保证了工业生产过程的正在运行，而且大大提高了企业的劳动生产率，降低了生产成本，加强了企业核心竞争力。

4 状态监测的技术难点和发展困境

由于监测系统大多应用于工业生产领域，会面临大量领域相关的开发需求。而传统的系统开发工具，如LABVIEW，MATLAB，Delphi等，其特色在于应用层软件开发，而在这些专业需求方面表现薄弱，开发起来较为困难，具体表现在以下3个方面：（1）软硬件结合方面：监测系统中必须使用各种类型的测控仪器以获得测控装置的各种状态信息，能够将各通信规约软件与硬件本身较好的结合。（2）人机界面开发方面：设备状态监测系统中经常要对测控装置的各种信息进行分析显示，对测控仪器的操作管理而言也需要友好的人机界面。（3）专业领域知识方面：设备状态监测系统最大的应用领域是工业生产领域，这就需要专业领域知识的支持，应尽量以最高效的算法实现开发功能。而传统的开发工具在这3个方面都存在的薄弱环节，一般只提供最基本的开发能力，需要开发人员自己从最底层开发，对开发人员的软件开发能力提出了苛刻的要求，使得大量的人力物力浪费在这些开发环节上，不能把主要精力放在监测监控应用方面，难以跟上需求的变化和发展。

到目前为止，国产的传感器设备的生产和国内状态监测的应用情况基本落后于国外先进水平。（1）很多基于变电站测控装置的状态监测技术没有发展起来。（2）一些状态监测系统在已经具备规模的变电站软环境和管理机制上不能适应当前的发展要求。这主要体现在：变电站现场的状态监测技术并没有成为必要的部分，由于没有实时状态检修，维修管理还是沿用过去的旧体制，运行和设备管理维修脱节，没有形成对状态监测技术的需求，同时已有的状态监测设备也没有发挥应有的作用。（3）现阶段的变电站技术人员还没有足够的能力处理和分析状态监测的数据，无论对测控装置本身还是现有的状态监测系统，人工进行数据统计还是依然存在的。如果想要在国内要推广状态监测技术，除了要解决国产传感器设备的生产和管理机制等问题外，现场技术人员的培训和技术服务也是必须解决的问题。

5 结语

结合当前状态监测技术中存在的问题，为测控装置的状态监测这一方面的研究提供了新的思路。希望能够在克服软件开发过程中数据分析这块的困难基础上，将内存管理与数据调用相结合，作到实时收集现场的监测数据，获取设备状态信息的强大数据通信分析能力，能够实现监测数据的实时传输和交互，从而达到设备状态监测的目的。测控装置的状态监测技术的研发刻不容缓，为弥补变电站测控装置状态监测技术这块短板，解决现场运行人员缺乏技术处理和分析数据能力，以及运行和设备管理维修脱节的问题指明了方向。相比以往“守株待兔”的防守型策略，研究分析利用主动出击的方式，将安全隐患消灭在萌芽状态中。这样针对测控装置单独研发的状态监测技术，在常规监控的基础上，又为电网的安全可靠运行增添了双保险。

[1]陈锦荣，陈伯诚，郭为斌.一种遥信回路故障问题分析[J].自动化应用，2012（10）：58-59.

[2]南瑞继保电气有限公司.ZLCKZZ0301.0604RCS-9700系列C型测控装置技术和使用说明书[EB/OL].（2012-01-12）[2016-12-14].http:// www.nari-relays.com.

[3]王瑞雪.模拟遥信、遥测、遥控功能在电力系统测控装置中的实现[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2010（1）：56-59.

[4]陈洵.变电站测控装置故障的原因分析[J].山东工业技术，2016（6）：190.

[5]牛华锋.基于嵌入式平台的设备状态监测监控系统的研究与设计[D].北京：北京邮电大学，2006.

Research on monitoring technology of monitoring and control device status in substation

Zhao Yuru, Wang Chenjia
（Ankang Power Supply Company of State Grid Electric Power Company of Shannxi Province, Ankang 725000, China）

Taking the common failure phenomena of the measurement and control device as the breakthrough point, this paper analyzes the technical difficulties and development dilemma in the status of monitoring and controlling the device status. Finally, according to these problems, based on the effective operation and maintenance measures of substation monitoring and control devices, the development trend of the state monitoring of the future measurement and control device is expected.

measurement and control device; fault phenomena; status monitoring; technical measures

赵昱如（1989— ），男，陕西安康，本科，助理工程师；研究方向：电网调度自动化设备运维及二次检修。