特高压输变电设备一体化状态监测系统设计与实现

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 熊 静 江苏靖江互感器股份有限公司 周 楠

特高压输变电设备具有较高的电压等级，所以需其设备绝缘性导体构建有效到位，主要是针对电网的绝对安全等级建设一套良好的运行保护机制，避免输电线路中绝缘子遭受到外界污秽条件的严重不良负面影响。但由于输电线路中绝缘子可能会受到外界污秽条件影响，所以这也容易导致设备电气性能的大幅度被削弱，对电网安全带来较大安全隐患。

1 特高压输变电设备一体化状态监测系统设计目标及意义

特高压输变电设备中存在绝缘子表面污秽影响偏大这一现实问题，污秽沉积所导致的输电线路绝缘能力下降问题不容小觑，它会直接导致线路出现严重的污闪事故。采用传统的输电线路污闪防范措施可能效果不甚理想，主要是因为绝缘子已被严重污染，且污染程度已超出各项技术规范指标要求。目前的特高压输变电设备内部结构特别复杂，经常会出现污区划分严重不达标等诸多问题，它可利用传统盐密监测技术内容对停电影响过程进行分析，了解盐密基本测量结果。不过缺点在于该方法具有一定技术劣势，无法为盐密监测过程带来丝毫便捷。为追求对盐密数据上报的自动化与电子污区分布图自动生成，需对所发布数据进行有效及时调整与更新，还需为其绝缘配置提供决策支持信息支持。为此本文专门针对特高压输变电设备设计了一体化状态监测系统。

一体化状态监测系统设计的现实价值表现非常丰富：必须杜绝输电线路中所发生的各种污闪问题；要有效对电气设备中的输电线路绝缘子饱和盐密数据进行调整；要结合盐密数据绘制污区分布体系；在划分电网污秽等级基础过程中对复合绝缘子内容进行分级调整，与其它有效方式实现对重污染线路的全面清扫[1]。

2 一体化状态监测系统设计要点

2.1 系统总体架构设计阐释

该一体化状态监测系统设计中的总体架构设计主要是围绕绝缘子盐密数据、温湿度等等重要指标展开的，它在在线监测与预警系统设计方面深度考量了盐密数据与绝缘子污秽程度间的对应关系，系统总体架构设计相当到位。如果绝缘子表面盐密数据超限系统则可及时发出报警信号，确保输电线路防污处理到位。结合系统远程输电线路绝缘子相对集中变电过程中数据传输实际情况对电力设备监控情况进行分析[2]。

首先需要明确一体化状态监测系统的组成部分，它应包括输电线路杆塔上的绝缘子盐密监测装置、温湿度与气象监测微气象系统，同时也包含了数据远程传输数据发送通信GSM 系统模块、处于监控中心的现场数据处理服务系统。在现场采集实时数据处理分析过程中对图形报表内容进行展示，分析了解其数据存储内涵，进而实现对整个系统的正常运行维护与管理[3]。

其次要对现场数据监测装置进行设置，针对绝缘子盐密监测装置、GSM 远程数据通信系统、微气象测量系统进行分析。就以其中的GSM 远程数据通信系统为例，它主要负责现场采集实施数据，并面向后台监控中心进行数据远程传输，其在现场的GSM 监测装置硬件结构设计结构如图1，现场数据监测装置中包含了传感器、无线通信模块、MCU 控制模块以及电源模块四大组成部分，它其中还包含了支持实时仿真与跟踪的ARM7架构微处理器，结合协议转换器小型应用，合理分析应用技术与应用模块内容[4]。

图1 现场的GSM 监测装置硬件结构设计结构

最后对后台监控中心系统框架进行构架，其中应涵盖了诸多技术内容，如通信模块、监测系统管理模块，主要是确保数据分析进程中动态电子污区地图绘制到位，构建设备与安装辅助决策功能系统体系，凸显通信模块远程数据与控制指令检查到位，同时对所下达命令进行准确控制[5]。

2.2 监测系统后台软件设计阐释

在监测系统后台软件设计方面需要首先了解其软件整体架构，对其软件功能进行设计分析，最后对其盐密监测模块进行设计。

2.2.1 软件整体架构设计分析

一体化状态监测系统中的软件整体架构采用了GSM 无线通信方式，主要用于数据传输与处理；其建立了多个盐密监测点，对监测点中的实时数据通信内容进行分析，科学合理追溯软件整体架构中的数据信息内容。总体来讲，该系统后台监测系统软件是同时具备实时监测、历史数据查询、辅助决策等诸多功能的，这些功能对有效处理监控后台软件所有数据都具有辅助作用[6]。

2.2.2 软件功能设计分析

在针对软件功能进行设计分析过程中，主要参考系统设计分析中的各项要求进行调整，其中包括微气象监测模块、盐密监测模块、辅助决策模块、基础数据模块等。它的系统监控软件启动运行流程应该如下：开始→数据库加载→加载成功→不成功（退出）→成功（创建FORM 窗口）→添加或修改阈值初始值→锁定阈值初始值→连接COM 端口→是否成功→初始化线路→开始监测。

2.2.3 软件模块设计分析

一体化状态监测系统中的软件模块众多，其中包括盐密监测模块、微气象监测模块、辅助决策模块、污区分布图模块、基础数据管理模块、系统管理模块等。

首先是盐密监测模块，针对该模块的设计主要围绕盐密监测点中的绝缘子盐密数据展开。在该过程中，利用数据库技术配合数据存储、分析与查询功能对线路内容进行状态检测分析，确保GSM 网络输入到后台监控中心。在这里要明确盐密监测模块的基本功能，对盐密检测点进行自由选择，确保盐密监测点变化过程中其表格数据与曲线数据发生有效变化；再者就是设置报警模块，对盐密监测点数据与盐密数据超出阈值部分进行分析，优化报警提示信息存储过程，以便于日后更容易查找问题并进行分析。

其次是污区分布图查询模块设计。在绘制污区分布图、明确查询模块设计内容过程中，同时也对盐密监测数据关系进行调整，确保数据采集与上报、统计分析优化调整到位，对全过程智能化内容进行调整，确保污区等级变化响应快速到位；再者，要针对系统防污管理工作模式进行更新，结合系统了解线路变电站地理位置与污秽等级有效处理。配合系统建立防污科学依据，深度了解和评估线路，确保变电站防污水平到位。针对电子污区分布图进行计算控制调整，最终自动成图数学模型[7]。

3 特高压输变电设备一体化状态监测系统应用功能实现

盐密监测模块的应用功能实现。首先针对盐密监测模块的应用功能进行分析，确保现场采集数据配合GSM 网络远程无线传输到位，优化后台监控过程。基于此，要追求短信数据读取体系构建，将短信数据成功存入到临时数据表中，保证数据存储线程被有效定义，围绕数据解码存入数据库，保证盐密监测模块应用功能应用到位。在模块应用功能实现方面，它追求对等值盐密数据的有效采集、传输与分析，确保数据采集与分析功能实现到位。

污区分布图查询模块应用功能实现。其次要对污区分布图查询模块应用功能实现进行分析，基于数字化内容建立污区分布图，对大数据、气象数据、污染数据、人工测量点数据进行分析。主要根据主要污染源分布数据生成具体的污源分布图，结合绝缘子现场污秽度进行人工测量数据分析，并提供测量值内容。

综上所述，针对特高压输变电设备的一体化状态监测系统设计与功能应用实现需要结合多种技术内容，组织设计具有盐密监测标准的科学化监测设备，主要对设备中可能存在的污秽状况进行动态化监测与检测分析，确保设备始终处于健康运行水平。