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阐述智能电厂电气监测系统的应用效果

2020-02-13 370 上传者：管理员

摘要：为了实现发电厂的安全可靠经济运行,将先进的测量、信息、控制技术运用到发电厂生产监测和控制中是最为有效的途径，而智能电厂实现了这一目标。电气监测系统将GIS、变压器、发电机等电气设备的监测技术整合，形成统一整体，有效的促进了发电厂的安全可靠运行，也为电气设备运行得实时监控提供了重要依据。

关键词：
故障诊断
智能电网
电气监测系统
监测技术
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随着计算机、网络、信息通讯等技术的发展，智能化设备成为主流。近年来，国家电网公司大规模建设智能电网，而发电厂作为电网中的重要一环，开展智能化建设已经刻不容缓。本文利用智能变电站建设经验，在实现电气一次设备智能化的基础上，构建符合发电厂电气设备实际情况的电气监测系统，从而为实现电气设备的实时在线监测，达到电气设备的远程监测、远程预警、远程在线诊断，为实现设备的状态检修，减少设备故障机率，提高设备的安全性、可靠性打下基础。

1、发电厂电气一次设备的智能化

发电厂电气一次设备主要是发电机、变压器、GIS以及直流系统、照明系统等主要的电气系统和设备。发电厂电气一次设备的智能化就是实现一次设备的就地实时的测量、控制、保护、状态监测以及监测数据的上传、远方诊断等智能化功能。一次设备的智能化主要依靠安装在一次设备本体上的智能传感器和监测设备等方式实现的。例如：GIS外部增加放电传感器监测GIS内部的放电情况，变压器外部增加在线油色谱分析仪实现变压器油的在线分析。

2、发电厂电气监测系统构成

2.1 发电厂电气监测系统的主要结构

发电厂电气监测系统采取分层分步式结构，分为站控层、间隔层、设备层三部分（图1）。

图1 发电厂电气监测系统设计图

设备层主要为电气一次设备本体、合并单元、照明灯具和测量传感器等设备，主要完成电气一次设备运行状态参数的采集、测量和测量数据上传间隔层工作。

间隔层主要包括各类监测设备的IED、录波装置等设备，主要负责将设备层监测设备采集的数据进行初步分析，并将数据转化为数字量并上传至后台设备。实现对设备层上传数据的实时汇总和数据的转发工作。

站控层设备主要包括监控主机和后台服务器。主要负责接收由间隔层上传的各类数据，实现对数据的存储和分析、比对。对出现的异常和故障进行预警，并根据需要将重要故障信息上传至云系统，由指定的专家进行分析，形成专家诊断系统。

2.2 发电厂电气监测系统的组成

发电厂电气监测系统利用部署在电气设备上的传感器、合并单元等设备，实时获取设备运行参数和状态参数，了解设备运行环境。并以此为基础建立GIS在线监测系统、变压器在线监测系统、发电机在线监测系统、发电厂电气模拟量上传等系统，利用现有的网络、图像等技术，将所有监测系统的监测数据全部纳入发电厂电气监测系统中，系统将所有设备数据整合积累，形成数据库。通过图像、报表、趋势曲线等手段，实现数据纵向、横向的实时对比、分析。当数据持续异常波动时，发出报警信息，并结合设备本体的所有监测数据，形成全面的故障诊断报告，供相关技术人员分析。同时，可以将故障诊断报告和监测数据有选择性的上传云系统，实现指定的技术专家进行远程分析及远程诊断。

2.3 主要的监控系统

2.3.1 GIS在线监测系统

GIS在线监测系统主要依靠安装GIS本体上的传感器实现对GIS局部放电、SF6气体状态、GIS机械系统等进行监测，将监测的数据整合、上传至电气监测系统。同时实现对GIS避雷器及GIS母线室的温度、气体泄漏和含氧量等情况进行监测，将监测数据上传，并及时报警。实现GIS运行状态的全方位掌握，实现预判GIS的故障，预测GIS的寿命。

2.3.2 高压变压器在线监测控制

在变压器本体安装变压器铁芯、套管、油色谱的在线监测装置，实现对变压器铁芯、套管、变压器油等重要技术指标的实时监测。并将监测结果，上传至电气监测系统，实现对变压器运行情况的实时在线监测、分析。同时，通过变压器温度测点，实现远方自动启停变压器冷却风扇，自动检测冷却器控制回路和冷却电机的运行情况，实现冷却器全停告警/跳闸。

2.3.3 发电机在线监测

目前，发电机运行参数监测手段较多。如发电机绝缘过热、局部放电监测、转子匝间短路在线监测、以及轴电压、轴电流测量等监测。但这些监测手段之间相互独立，且数据不能够实现交换。将所有的发电机监测数据上传至发电机监测系统中，实现数据的整合、共享，为发电机的故障异常分析提供重要的依据。

2.3.4 其他重要监测

(1) 智能照明。智能照明是由智能控制软件、集中控制器、智能灯控器等设备构成的智能控制系统，实现对照明系统的智慧化控制。主要实现单灯、分组、回路模式、情景模式等多种控制模式，并辅以定时控制、经纬度控制、手动控制、光感人感控制。实现人来灯亮、人走灯灭和灯泡的全功率、半功率等多种方式的节能效果。并实现灯具的耗电记录、故障报警等功能。

(2) 直流系统及蓄电池在线监测。对直流系统母线电压、充电模块、直流接地、绝缘监测以及蓄电池的单体、电池组电压、蓄电池充、放电状态等参数的监测、上传，使运行人员能够根据监测系统及时掌握直流系统和蓄电池的运行状态，及时发现直流系统和蓄电池故障情况并处理，避免故障扩大化。

(3) 模拟量上传。目前，发电厂中的电压、电流、电量、有功、无功等电气量基本采用互感器二次电流通过变送器转换后送至DCS的方式，这种方式电缆较多，接线复杂，易受干扰。因此采用合并单元，将电压、电流、电量、有功、无功等电气量转化为数字量，通过光纤送到DCS和监测系统。

3、基于电气监测系统的故障诊断

发电厂电气监测系统将各类设备监测系统上传的监测数据和故障特征进行储存，建立设备信息数据库，并形成曲线、图像等可视化效果，实现数据纵向、横向的分析、比对，进而实现故障的预判、报警。并在故障后，确定故障类型、原因和处理方法。并根据需要对运行维护人员进行声、光等方式的提示。同时，监测系统可以将故障数据有选择性的上传至云系统，使系统专家能够远程获取故障信息、完成远程诊断，并由专家提供专业意见。

故障诊断方法有基于规则的诊断方法，基于案例的诊断方法，基于模型的诊断方法以及神经网络诊断方法等。建立一个有效故障诊断专家系统是一个长期的过程。不仅要对系统内所有的设备的运行参数及运行状况进行积累，还需要对诊断规则的探索，需要经典案例的解析等等。因此，发电厂电气监测系统要更好地发挥诊断的作用，需要长期的经验积累。

4、结束语

智能电厂是发电企业的未来发展方向，是发电企业信息化应用的必然结果。智能变电站技术飞速发展，发电厂也是电网的一部分，将智能变电站技术应用到发电企业，能够发电厂的智能化水平得到长足进步。因此建设和完善发电厂智能电气系统对提升发电效率，提高供电的可靠性具有重要意义。

参考文献:

[1]陈天翔,王寅仲.电气试验[M].北京:中国电力出版社.2005.

[2]阮跃.智能系统在电站故障诊断中的应用及展望[J].发电设备,1999(5):27-29.

梁玉欣.智能电厂电气监测系统的研究[J].电力系统装备,2019,(20):14-15.