自动化监测技术在电力工程监测中的应用

自动化监测技术在电力工程监测中的应用

李兵

身份证号码：510921197511135795

摘要：电力设备在长期运行过程中难免会出现不同程度的故障，轻则造成配件损坏，重则影响输电线路的正常供电。为此，对电力设备的运行状态进行监测十分有必要。本文主要对自动化监测技术在电力工程监测中的应用进行论述，详情如下。

关键词：自动化监测；电力工程；监测应用

引言

在电力工程施工过程中，面对人工无法监测的地方，工作人员可以选择利用自动化监测系统，实现对相关作业区域的监测，如此就可以实现对相关数据的自动化采集与自动化传输，从而为工作人员对施工过程中存在的风险问题判定提供数据上的支持。

1自动化监测技术概述

自动化监测技术是指由电子信息技术、计算机技术、通信技术和工程监测技术等集成为一体的工程安全监测系统，可以同步完成对工程的远程检测数据采集、数据传输和数据处理分析。现阶段电力工程施工过程中，自动化监测技术备受相关研究人员注重。

2自动化监测技术在电力工程监测中的应用

2.1基于热图像处理技术的电力设备温度监测

温度检测在很多工业生产领域中发挥着不可替代的作用,设备运行温度不仅关系着设备的稳定运行和能耗,还与操作人员的安全息息相关。常见的测温方法有水银温度计、热电偶、红外测温仪等,但容易受到热辐射等环境影响,无法长期连续检测。光纤传感技术为解决这些难题提供了一种新的思路,因其抗电磁干扰能力强、性能稳定、测量精度高、便于维护等优点而被广泛应用于工业设备状态监测。1)基于多级阈值的图像分割技术,得到了RDTS设备测量热点的温度误差值,结合其与热点大小的关系函数进行校正,可实现对尺寸在3cm~15m内的热点检测和校正,校正偏差仅为1。78%;2)所提出的方法可以避免RTDS设备的局限性,准确高效地解决了小空间维度区域的小温度变化问题,使得RTDS设备能够用于小于RDTS设备空间分辨率的区域的温度监测,极大地提升RTDS设备的适用性。同时该技术的覆盖程度不仅限于RDTS系统,通过适当的调整,还能够应用于测量振动、压力、液位等参数的光纤传感器。

2.2变电站智能可视化运维系统

智能运维系统硬件设备主要有大屏系统、服务器、视频分析主机、千兆交换机、数据采集单元、UPS电源、工作站等构成。系统支持B/S、C/S架构，融合电力监控系统、设备运维管理、数据WEB发布、在线辅助监测分析、视频分析管理、电能质量监测、智能操作票管理等功能为一体，配合大屏分屏组屏软件，实现运维平台的融合、可视化展示、监控、分析、管理、存储等功能。系统采用多个环节冗余方式，包含通讯管理机下行通讯链路的主备冗余，支持通讯管理机的主备冗余、光纤通讯AB网冗余、服务器主备冗余、数据库主备冗余。平台支持虚拟服务器部署、云端部署等。系统还具有通讯管理机、采集缓存、数据库三级存储机制，任一环节保存有完整数据，系统故障恢复时，均能保障数据同步恢复。电气主接线图展示设备实时运行状态，主要电气测量值。接线图能够指明潮流方向，并通过跳转按钮，按照移屏、分幅显示方式显示各个配电室局部和全部接线图，方便运维人员切换监视各个电力系统。通过设备运行光字牌或报警弹窗等显示继电保护运行状态及动作信息。人机界面包含图形及报表显示，事件记录及报警状态显示和查询，设备运行状态及参数的查询，操作指导及操作控制命令的形成和下发等功能。通过站内工作站，运行人员在大屏上全面监视变电站所管辖设备的运行情况及操作控制。

2.3电力电缆初期绝缘故障检测方法

电缆绝缘在生产、安装、运行过程中均可能产生局部绝缘缺陷，电缆绝缘层的微小的局部缺陷不断发展逐渐延展至绝缘层两端，在电应力等作用下形成放电通道，由于此时绝缘尚未完全破坏，放电通道间歇性导通，形成一种间歇性电弧故障，也称电缆初期故障。这种电缆初期故障随着绝缘内部电弧的熄灭可自主消除，因此电缆仍可以持续运行。可见，扰动在工频电压峰值附近形成，意味着在峰值电压处，绝缘缺陷承受不了电压而发生放电，于是呈现出暂态电力扰动。电缆绝缘缺陷处通常存在水分，放电通道放电时释放大量热，热能蒸发水分形成高压蒸汽熄灭电弧，从而扰动的电压电流波形恢复正常。由于局部绝缘缺陷仍然存在，随着时间的持续，当缺陷处再次呈现潮湿状态，将导致下一次间歇性电弧放电，形成又一个电力扰动现象。电缆局部绝缘缺陷产生的暂态电力扰动大多持续1/4个工频周期，也称为次周期扰动。在电缆初期故障发生期间，电流扰动持续时间短，电流脉冲幅值相对较小，因此基于有效值计算的过流保护不能有效检测此类扰动。现场监测到的电缆初期故障暂态电压扰动数据报道较少，暂态电压扰动较为明显的特征是电压幅值的短时跌落，基于暂态电压扰动的时频阈值法通过设置不同的波形偏差量检测电压扰动，具体方法有如下两类：1）设置阈值为电压扰动波形偏离参考波形的程度；这种参考波形的设定主要以正弦波或方波为基准，结合扰动持续时间进行检测，而阈值的设定依据样本集，但所提算法通常计算量较小，便于在线实现。2）设置阈值为故障处电压波形总谐波畸变率；所提出的方法仅适用多周期电压扰动，而次周期电压扰动的频率成分与多周期扰动存在明显的差异，仅以电压总谐波畸变率作为检测阈值不能通用。上述研究分别利用电流、电压扰动作为电缆初期故障的特征电气量，在电缆初期故障检测的早期研究过程中，因为电流扰动变化较大，便于采集，是被用于电缆初期故障检测的主要电气量；随着对电缆初期故障研究的不断发展，近几年，电压扰动特征逐渐被用于电缆初期故障检测。

2.4小型固态变压器状态监测及单管开路故障诊断数字孪生方法

固态变压器（SST）作为传统变压器较为理想的替代品，具有电压增益高、体积重量小、铜铁材料少等特点，可实现电压调节、故障隔离和功率管理等功能。因此，SST可用作能源路由器，实现分布式电源、储能、负载及电网等的互联。状态监测是识别和监测物理系统的运行特性的过程，以识别系统中的异常行为，从而通过执行定期维护来防止出现故障或严重恶化。可用于监测电容/电感的退化进程，在故障发生前更换老化器件。DT构建是实现设备健康管理功能的基础。现有变换器DT构建方法为建立变换器状态空间方程。当开关器件数量较多时，状态空间方程的维度将显著增加，不利于求解。为此，文中利用电磁暂态程序（EMTP）构建表征SST运行特性的DT，并提出开关器件开路故障建模方法，不仅可获取丰富的电压电流信息，还可模拟开路故障，用于实现SST开路故障诊断。

结语

随着新型电力系统的建设，各类新能源、新设备以及多元负荷大规模接入，各类市场主体广泛参与，大大提高了电力数据的规模和复杂度，既为新型电力系统数据融合提供了数据基础，也对新型电力系统数据集成和应用带来了挑战。未来需要继续深入研究的问题包括以下几点。（1）数据汇集方面，新型电力系统内部各业务部门之间、新型电力系统与其他能源系统之间如何建立统一数据标准，完善数据接口，实现互联共享，有待进一步研究。（2）数据融合方案方面，现有融合方案大多为对实际监测数据的融合，随着数字孪生等新型电力系统数字化技术的发展，虚实数据的融合有广泛的应用前景。

参考文献

[1]李卫海,陈丽佳.光纤传感技术下电力隧道自动化变形监测系统的设计与实现[J].测绘通报,2018(6):135-138,152.

[2]罗静,卢凌燕,任卫波,等.浅析运营期间电力隧道自动化监测技术[J].测绘与空间地理信息,2016,39(8):204-206.