CN103368261A - 变电站用在线监测和巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站用在线监测和巡检系统，其包括便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元，便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元都与一个一体化平台连接。本发明实现对主要一次设备的综合监测、分析，还实现设备状态评价、缺陷定性、故障定位，以及实现采集数据的实时、自动上传一体化平台，同时完成就地智能组件柜的组建。

Description

变电站用在线监测和巡检系统

技术领域

本发明涉及一种监测和巡检系统，特别是涉及一种变电站用在线监测和巡检系统。

背景技术

在“十一五”发展规划中我国已经提出发展坚强智能电网的战略，同时国家电网公司在“十二五”规划中进一步强调了智能电网的建设。但是现有变电站没有在线监测和巡检系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变电站用在线监测和巡检系统，其实现对主要一次设备的综合监测、分析，还实现采集数据的实时、自动上传一体化平台，同时完成就地智能组件柜的组建。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述变电站用在线监测和巡检系统包括便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元，便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元都与一个一体化平台连接。

优选地，所述便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑构成智能巡检装置。

优选地，所述铁心监测单元采用穿心式传感器，避雷器在线监测单元采用穿芯式有源零磁通传感器，断路器动作特性监测单元采用单匝穿心式传感器。

优选地，所述变电站用在线监测和巡检系统还包括视频监控系统、技防系统、环境监控系统，视频监控系统、技防系统、环境监控系统都与一体化平台连接。

优选地，所述一体化平台包括显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心，显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心都与一体化平台连接。

优选地，所述显示中心为用户提供了变电站和一次设备的各种基础资料、拥有的设备及监测装置运行状态信息、最新监测数据、报警信息。

优选地，所述监测中心可根据需要查看监测数据的发展曲线和各种图谱照片，以及查看设备的历史报警信息。

优选地，所述诊断中心提供成熟的设备故障诊断体系，利用成熟的人工智能技术对设备进行单项和整体，离线以及在线的诊断，并可对诊断结果进行检索。

优选地，所述评价中心提供完整的设备评价体系。

优选地，所述风险评估中心提供风险评估技术，可结合状态评价结果、设备故障案例和设备相关信息。

本发明的积极进步效果在于：本发明实现对主要一次设备的综合监测、分析，还实现设备状态评价、缺陷定性、故障定位，以及实现采集数据的实时、自动上传一体化平台，同时完成就地智能组件柜的组建。

附图说明

图1为本发明变电站用在线监测和巡检系统的原理框图。

图2为本发明中一体化平台的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明变电站用在线监测和巡检系统包括便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元，便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元都与一个一体化平台连接。便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑构成智能巡检装置。

铁心监测单元采用穿心式传感器，穿心式传感器应紧固于适当位置，符合防锈和不影响变压器运行维护的要求。变压器铁心是变压器最重要的部件之一。变压器铁心接地电流的大小随接地点多少和故障严重的程度而变化，因此，预防性维修中，国内外都把接地电流作为诊断大型变压器短路故障的特征量，而且测量技术的实现相对比较容易，一般都作为变压器状态监测的常选项之一，技术应用较多、较成熟。

避雷器在线监测单元采用穿芯式有源零磁通传感器。在运行中长期直接承受电力系统运行电压的作用，阀片将逐渐产生劣化，严重时将导致避雷器损坏或爆炸。避雷器在线监测单元可以采用金属氧化物避雷器，金属氧化物避雷器在运行电压下监测其阀片总电流的阻性电流分量可较灵敏地反映阀片的潜在故障。目前，已经积累了较多的应用经验。

断路器动作特性监测单元采用单匝穿心式传感器，对于断路器，预防性试验规定的导电回路电阻测量、分合闸线圈直流电阻测量等试验目前较难实现在线测量，而行程和速度特性的在线测量可以实现在线监测。通过测量断路器主触点及辅助出头的动作时间、断路器分合闸位置、总行程以及运动速度来判断触头状态，并进一步分析可判断操作机构的状态变化。

套管监测单元用于主变高压套管在线测量每组同电压等级的和电流诊断绝缘值和每只套管的电容和介损，应采用每组套管（三相）相对测量技术来避免系统电压波动对测量的影响，用以诊断套管故障，实现对主设备套管的监测、数据采集及分析功能。套管监测单元的传感器要求能够保护后续的信号处理装置不受浪涌如闪电及瞬变的冲击。套管监测单元的传感器内部必须至少配置有四路限压回路，确保末屏对地电压小于20V有效值，防止末屏对地开路出现。套管监测单元的传感器内部必须至少配置有二路脉冲及雷电冲击浪涌保护。套管监测单元的传感器内部必须配置有故障快速接地安全保护功能，该功能确保套管测试抽头快速短路接地。套管监测单元对数据进行保存、调用、显示的功能，将数据自动输出到Word或Excel的功能，具有定时巡检、智能统计分析功能。介损测量作为我国定期预防性试验中的必选项目，对于整体性的绝缘劣化如受潮、老化、杂质等比较敏感。在设备运行额定电压下进行介质损耗因数的监测比低电压下的检测结果更加真实准确，该套管监测单元已相对比较成熟。在高压套管末屏处安装的套管监测单元已有多年的运行经验，并未出现过接触不良和断线的现象，可靠性可以保证。

变压器振动在线监测单元支持DL/T860通信规约，进行三通道振动测试，ICP加速度传感器输入，实时分析判断功能，特征值计算、趋势记录，并进行短路事件实时判断，在短路冲击发生后，根据振动信号值的特征，实时判断绕组状态变化情况。变压器振动在线监测单元实时振动信号循环记录，记录长度可设置，稳态工作特征值趋势记录，间隔和块长度可设置，短路过程振动信号完整记录，记录数据加实时时间标志。记录数据方便导出，可以通过USB接口等导出记录数据。

变电增容监测单元应有两路三线制RTD输入，分别为油温，环境温度，还应有三路交流电流输入。掌握变压器的热寿命损失及过负荷能力，在变压器的在线监测装置中选取了变电增容监测单元，与传统的变压器配置的温度监测相比，变电增容监测单元具有监测变压器油温及绕组温度的功能，改善了变压器本身所配置传统温度计受环境温度影响较大的问题，同时变电增容装置具有温度越限告警功能，可同时计算变压器的热寿命损失，核算变压器过负荷运行能力功能，可对变压器的运行状态及负荷能力进行实时把握。

便携式超声局放仪可进行设备不停运的局部放电监测及其定位，为大型变压器局部放电的检测和故障定位提供方便，外部没有输入端子，使用方便。并可配合设备的在线监测系统进行故障定位和局放量的检测。便携式超声局放仪能对局放量大于500pC的故障变压器的放电源进行电气定位和超声定位，能进行局部放电量的校正，能自动显示每一次放电源的（X、Y、Z）空间几何坐标并存储，定位精度的要求可以设置（例如：球体的直径为50mm、100mm等），电流脉冲和声脉冲信号采用光纤传输，以保证局部放电测量及定位时的安全。

在有载和无载状况下，通过便携式振动监测仪对变压器本体表面不同位置进行振动测量，通过分析软件，对10～1000HZ的振动信号幅值进行比较和频谱分析，计算出高、低压侧的绕组和铁芯的紧固力（箝位），并可判断变压器的运行状态，另外还可对变压器的油泵进行振动分析，可针对轴承、电机和泵的运行状态进行在线评估。便携式振动监测仪能自动测试产品的绕组压缩系数、铁芯压缩系数、沿漏磁压缩系数、总压缩系数。

便携式红外仪可快速提供温度测量，根据所测的温度确定设备部件的发热情况，从而判断设备的运行状态，并确定缺陷位置。便携式红外仪采用连续拍摄和监测的红外热像分析系统可应用于电力行业，有助于发现电力设备的疑难缺陷，提高管理工作的效率。采用连续拍摄和监测的红外热像分析系统对电力主设备进行一个运行周期的监视，从而获得其在不同负荷、不同环境下的运行规律，从而进一步保障供电的安全性。便携式红外仪可以采用数字红外热像仪，数字红外热像仪可对被测目标进行连续拍摄，能获得被测目标连续动态的全数字动态温度场数据流，所有有效像数点的海量温度数据同时传输，采集和存储的是完整时间过程中所有成像像数的温度数据流。动态温度数据流通过网络实时远传，在后台计算机一方面以温度换算—动态伪彩红外图像的形式实时显示；另外动态温度数据可进行任意点、线、面、区域上的温度分析，以动态数据列表形式显示，可在同一个坐标系或不同坐标系中进行测量目标的时间——温度趋势分析，趋势分析的温度参数可以是任意点、线、面、区域上的最高温、最低温、平均温、温差等的时间趋势曲线分析。在监测进行中，实时观看到动态红外图像、温度数据表格、时间—温度趋势变化曲线等。便携式红外仪与后台计算机采用网络联接传输的方式，做到工作人员无须待在现场，在办公室、集控中心等场合的电脑上就可以全面直观的掌控电力设备运行的状况。而无须人员全天候现场值守。系统与站控层通讯满足DL/T860规约。

掌上电脑（PDA）采用先进的嵌入式电子标签技术对每台设备及生产线关键部位建立现场动态信息数据档案（设备代码、名称、关键零部件、隐患类别、巡检内容、时间、停机检查内容及处理难易等级、维修参数、故障参数），形成设备现场巡检网络（巡检点、巡检线），并利用先进的RFID识别技术现场跟踪检查，采集设备运行数据，再通过智能化专家分析诊断系统对基础数据（技术标准和管理参数）、现场运行数据进行对比分析，迅速诊断故障、预测隐患及时提醒工作人员解决设备运行中存在的问题。在巡检人员在变电站内进行巡检时，巡检数据能实现通过无线传输模块或有线网络进行实时在线传输，巡检数据传输至智能组件柜内的专用智能巡检子IED，采用DL/T860统一建模后上传到一体化平台。掌上电脑采用Windows Mobile移动计算技术，可减轻现场作业强度、解决漏查漏检问题，随时获取现场数据，可以保证现场数据的正确性和完整性，为管理方案的分析与决策提供基础，提供结构化可计算汇总的检查数据。

本发明变电站用在线监测和巡检系统还包括视频监控系统、技防系统、环境监控系统，视频监控系统、技防系统、环境监控系统都与一体化平台连接。视频监控系统主要是对站内主要设备间、主要通道进行监视和记录。本工程对已有的视频监控系统进行改造，主要包括500kV配电装置增设监视探头，视频监控主机相应扩容，并在视频监控主机柜中配置通信规约转换器。视频监控主机通过规约转换按DL/T860标准接入辅助系统服务器，视频监控系统能与站内监控系统联动，在设备操控和事故处理时显示被操作对象的实时图像信息，并在辅助系统服务器上进行可视化展示。技防系统主要在变电站大门处设置红外对射、围墙处设置电子围栏、继电器室门口设置红外双鉴等。环境监控系统在计算机室、继电器室增设环境温度、湿度控制器，在变电站场地设置环境监测单元，在计算机室配置环境监测主机，实现对变电站设备环境的运行温度、湿度等进行定时检测、告警。环境监测主机按DL/T860标准接入辅助系统服务器，具有与温湿度控制器的智能联动控制功能，并预留与站内空调、风机、加热器等的远程控制接口功能。

如图2所示，一体化平台包括显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心，显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心都与一体化平台连接。

显示中心为用户提供了变电站和一次设备的各种基础资料、拥有的设备及监测装置运行状态信息、最新监测数据（数据列表和SVG图）、报警信息以及其它方面的资料。通过显示中心，用户可以对需要关注的设备或变电站有一个全面的了解。

监测中心可根据需要查看监测数据的发展曲线和各种图谱照片，以及查看设备的历史报警信息等，通过监测中心，用户可对数据发展趋势有个全面的掌握。

诊断中心提供成熟的设备故障诊断体系，利用成熟的人工智能技术对设备进行单项和整体，离线以及在线的诊断，并可对诊断结果进行检索。

评价中心提供完整的设备评价体系，用户根据标准的部件扣分规则和状态评价规则，参考设备中心及监测中心提供的各种资料和信息对设备进行离线和在线的评价，生成状态评价报告，并提供查询功能对历史评价信息进行分析和查看。

风险评估中心提供风险评估技术，可结合状态评价结果、设备故障案例和设备相关信息，从安全、成本、运行、可用率、社会声誉和环保等角度，确定设备面临的和可能导致的风险。

本发明实现对主要一次设备的综合监测、分析，还实现设备状态评价、缺陷定性、故障定位，以及实现采集数据的实时、自动上传一体化平台，同时完成就地智能组件柜的组建。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (10)

1.一种变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述变电站用在线监测和巡检系统包括便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元，便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑、铁心监测单元、避雷器在线监测单元、断路器动作特性监测单元、套管监测单元、变压器振动在线监测单元、变电增容监测单元都与一个一体化平台连接。

2.如权利要求1所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述便携式超声局放仪、便携式振动监测仪、便携式红外仪、掌上电脑构成智能巡检装置。

3.如权利要求1所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述铁心监测单元采用穿心式传感器，避雷器在线监测单元采用穿芯式有源零磁通传感器，断路器动作特性监测单元采用单匝穿心式传感器。

4.如权利要求1所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述变电站用在线监测和巡检系统还包括视频监控系统、技防系统、环境监控系统，视频监控系统、技防系统、环境监控系统都与一体化平台连接。

5.如权利要求1所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述一体化平台包括显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心，显示中心、监测中心、诊断中心、评价中心、风险评估中心都与一体化平台连接。

6.如权利要求5所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述显示中心为用户提供了变电站和一次设备的各种基础资料、拥有的设备及监测装置运行状态信息、最新监测数据、报警信息。

7.如权利要求5所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述监测中心可根据需要查看监测数据的发展曲线和各种图谱照片，以及查看设备的历史报警信息。

8.如权利要求5所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述诊断中心提供成熟的设备故障诊断体系，利用成熟的人工智能技术对设备进行单项和整体，离线以及在线的诊断，并可对诊断结果进行检索。

9.如权利要求5所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述评价中心提供完整的设备评价体系。

10.如权利要求5所述的变电站用在线监测和巡检系统，其特征在于，所述风险评估中心提供风险评估技术，可结合状态评价结果、设备故障案例和设备相关信息。

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