基于多参量智能在线监测系统的应用

2022-06-06刘明远翟立新

农村电气化 2022年5期

刘明远，翟立新，陈伟

（国网北京市电力公司平谷供电公司，北京平谷 101200）

目前仅通过日常巡视、测温等手段对变电设备进行状态检测，无法实时、全面、快速反映一次设备运行状态的其他关键信息（如绝缘状态、设备内部放电状态、温湿度等）。为进一步加强状态评价工作，实现设备状态智能管控，须加装传感器、数据采集装置及后台系统，实时监测设备温度、湿度、图像、局放等信号，保证能迅速发现、消除缺陷，有效降低变电设备停运率，提高设备安全可靠运行。

1 多参量在线监测系统

对110 kV 变压器及GⅠS 室加装多参量在线监测系统，实现对变压器及GⅠS 的全面状态监测。其中110 kV变压器室安装了多参量智能感知终端、高频电流局放智能传感器；110 kV GⅠS 室安装了多参量智能感知终端、高频电流局放智能传感器、特高频局放智能传感器；在主控室安装系统集成服务器和系统操作平台。其多参量在线监测系统的整体架构如图1所示。

图1 多参量在线监测系统

2 应用效果

多参量智能在线监测终端采用非接触式方式，对设备关键状态参量进行全面感知，加载人工智能算法，实现边缘计算，利用系统自动完成预警以及诊断等工作，从而实现对变电设备与设备工作环境的全天候、全时段、全方位的监测，替代运行人员完成状态连续监控、缺陷监测预警和巡检环境评估等巡视工作，有效解决传统巡视模式的弊端，提高变电设备的智能运维水平，为变电设备物联网建设提供有效的技术手段和解决方案。

对110 kV 盘峰变电站安装多参量在线监测系统，其现场如图2所示。

图2 110 kV盘峰变电站安装多参量在线监测系统

为验证系统应用效果，选取GⅠS、3号变为关键主设备区域的监测装置，进行持续的数据跟踪。

2.1 GIS室

可见光红外图像监测。110 kV GⅠS 室被测区域最高温度为27.1 ℃，被监测设备运行温度正常。

局部放电监测。根据110 kV GⅠS 室设备局放监测曲线图（放电峰值：781 mV，放电均值：635 mV），根据PRPS/PRPD图谱智能分析，被监测设备运行状态正常，无绝缘异常现象发生。

温湿度监测。110 kV GⅠS 室被测设备环境温度约为19.06 ℃，相对湿度为41.23%，被监测设备运行环境正常。

2.2 主变

可见光红外图像监测。110 kV 3 号主变室被测区域最高温33.8 ℃，被监测设备运行温度正常。

局部放电监测。得到110 kV GⅠS 室设备局放监测曲线图（放电峰值：988 mV，放电均值：735 mV），根据PRPS/PRPD图谱智能分析，被监测设备运行状态正常，无绝缘异常现象发生。

温湿度监测。110 kV 3 号变压器室被测设备环境温度约为22.04 ℃，相对湿度为42.15%，被监测设备运行环境正常。

高频电流局部放电传感器。传感器安装在3 号主变的铁芯夹件接地线上，自装置投运后，有3 次历史报警，特将其图谱数据导出，进行人工分析，以验证高频局部放电告警功能准确性。

第一次：由图3～4所示可知，系统判定为外部干扰。虽然在交流正弦的正负半周均有放电情况产生，但幅值强度差异较大，且放电信号的相位分布较为分散，并且通过查看该时间点前后的其他采样结果，并未出现类似的局放波形。因此可以认定为外部干扰。

图3 第一次报警高频局放图谱

图4 第一次报警系统分析结果

第二次：由图5～6所示可知，系统判定为外部干扰。从PRPD 图谱来看，只在交流正弦的正半周期有放电情况产生，极性较强。该特点不属于任何一种典型的放电类型。通过查看该时间点前后的其他采样结果，并未出现类似的局放波形，因此可以认定为干扰信号。

图5 第二次报警高频局放图谱

图6 第二次报警系统分析结果

第三次：由图7～8所示可知，属于间歇性颗粒放电，放电次数少，放电幅值信号无明显规律。异常数据不具备持续性，建议长期关注该站设备检测数据。

图7 第三次报警高频局放图谱

图8 第三次报警系统分析结果

3 效益分析

安全效益。通过应用多参量在线监测系统，提高了变压器、GⅠS等电力设备日常状态的监测效率，运用无线传输技术，可嵌入变电设备精益化管控平台，可作为监测数据智能分析的有效手段，实现缺陷及故障诊断、运行状态评估与预测的全寿命周期管理。

生产效益。加装集成感知终端与无源无线智能传感器，能够有效避免因缺乏智能分析技术不能对监测数据进行自动、准确地处理和诊断等而造成的设备故障误判漏判等问题。很大程度上降低电力设备运行维护成本，提高电力设备运行的生产效益。

社会效益。结合物联网、人工智能等信息技术，对可见光图像、红外热像、局部放电、声音、温湿度等设备关键状态参数进行综合检测和实时分析，实现电力设备及其运行环境的全方位、全时段、全天候监测预警，替代运行人员完成状态连续监控、异物识别、缺陷检测预警和巡检环境评估等巡视工作，有效解决传统巡视模式的弊端，提高变电设备的智能运维水平，为电力物联网建设提供有效的技术手段和解决方案。