0 引言

变电设备在线监测技术对及时发现事故隐患、减少停电事故的发生和提高电力设备的运行维护水平发挥着积极的作用。目前国内的变电设备在线监测技术主要应用于容性设备、避雷器、变压器油色谱^[1]、断路器机械特性在线监测等，其中对变压器油色谱的在线监测最多，其次是容性设备和避雷器^[2]。但由于缺乏相应的技术和管理标准，大部分在线监测装置寿命短、运行不稳定、测试效果相对较差，应用初期均以单一的监测系统孤岛方式运行。近几年，逐步有以电力公司为单位建设状态监测集控中心，并出台了相应的技术标准和接入规范（试行），对监测数据进行统一接入和集中展现。从当前国内变电设备在线监测工程的建设进程和内蒙古自治区目前的发展现状来看，内蒙古电力（集团）有限责任公司迫切需要建设一套集中接入、集中管理、集中监控、集中诊断的变电设备状态监测系统。

结合内蒙古电力（集团）有限责任公司智能电网建设需要，根据公司现有变电设备的各类状态监测装置采取的信息，提出了面向准实时连续型数据的采集、转换、传输、存储和综合加工处理的统一技术框架^[3]，在制订在线监测装置接入标准的基础上，建设变电设备状态监测主站系统，对各变电站监测装置数据进行统一接入和综合展示，并在数据和应用方面与生产信息管理系统进行有效集成，同时为满足系统安全接入和可靠运行要求，对当前通道和安全防护装置系统进行改造。具体过程分析如下。

制订在线监测装置的选用原则和配置原则，以指导设备在线监测的建设，同时制订在线监测装置的数据接入标准规范，使遵循该规范的在线监测装置数据能够实现即插即用的无缝接入。

建设状态监测主站系统，实现变电设备13类在线监测装置数据的实时监测、数据建模、预警、分析、诊断、评估和预测等多种功能，提供曲线图、柱状图、仪表盘、温度计等多种灵活丰富的综合展现方式。

接入220 kV及以上电压等级的变电站5大类在线监测装置的数据，装置类型包括油中溶解气体在线监测装置、铁心接地电流在线监测装置、夹件接地电流在线监测装置、避雷器在线监测装置和SF6 断路器在线监测装置。

系统实现与生产信息管理系统接口对接，设备台账等信息从生产信息管理系统中获取，状态监测数据与生产信息管理系统共享，方便用户通过统一的展现平台对运行的实时数据进行分析、诊断、预警以及生成缺陷报告，便于及时响应。

对信息通道进行合理规划，整合和优化通信资源，提高信息传输交换能力和安全可靠性。

变电设备状态监测系统功能架构主要分为基础配置层、采集层、展现及应用层、高级应用层4部分（见图 1所示）。

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图 1 变电设备状态监测系统功能架构

2.1 基础配置层

基础配置层用于规范系统各层之间的数据交换，包括监测类型编码管理、监测信息参数管理等内容；维护监测信息告警规则；读取站控系统最新配置信息、对站控系统端下发控制指令（写配置、数据重传、数据召唤）等。

采集层通过标准的数据通信规约将在线监测数据按照标准格式统一采集到系统主站^[4]，并进行必要的过滤、换算、组合等数据加工和处理。数据采取以定期推送的方式进行获取。

监测数据展现及应用层提供包括组合监视、数据查询统计、数据综合展示、综合监控报表等功能。

高级应用层以图形化展示的方式实现任意装置、任意监测类型的数据对比及趋势分析；实现变压器/电抗器油中溶解气体分析辅助诊断功能，包括大卫三角形、三比值、四比值、电研分析法等高级分析功能^[5]。

告警信息监视与处理功能界面（见图 2）最上端的系统运行情况表格和中间所属供电单位运行情况柱状图，统计所有在运状态监测装置与设备的最新监测状态和数量；最下方的告警信息处理默认显示一周的告警记录。在该界面点击“告警处理”按钮后，会弹出“告警分析及处理”对话框进行缺陷上报，在变电缺陷管理中可查询到上传的处理信息；点击中间所属单位运行情况柱状图弹出的“设备与装置告警运行情况”对话框，在明细选项中默认显示的是一周的告警信息。而图表显示的是供电局所有类型的未处理告警信息，“设备告警情况”“装置运行情况”选项分别显示当前设备和装置的整体告警情况。

图 2()

图 2 告警信息监视与处理界面

3.2 监测信息可视化展示

监测信息可视化展示功能界面（见图 3所示）可实时监控并显示监测设备与监测装置的告警状态。变电站装置统计情况显示的是设备与装置的最新状态；中间柱状图显示的是有设备告警级别的供电局，点击其柱状图即可查看对应供电局的设备告警情况。同时也可点击放大与缩小按钮，缩小到一定程度可查看变电站对应的具体装置与设备告警情况；滚动栏显示的是所有对应局的设备与装置的告警记录，可点击后面的“未处理”进行手动处理；点击界面左侧历史告警记录按钮后，会弹出最近1~2 d的告警记录（默认显示），未进行处理的告警记录会持续闪烁进行提示，手动处理后告警闪烁停止。

图 3()

图 3 监测信息可视化展示界面

3.3 设备告警信息查询统计

以供电局为单位采用柱状图分布的形式对所有告警设备进行展示，对监测的设备按告警分析类型、告警级别、装置类型等形式通过饼状图进行展示。设备告警信息查询统计界面如图 4所示。

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图 4 设备告警信息查询统计界面

3.4 设备告警情况统计报表

根据自身需求对所有设备告警情况进行统计，并以报表的形式展现出来，并可导出PDF 格式和Excel格式文档。设备告警情况统计报表见图 5。

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图 5 设备告警情况统计报表

3.5 装置接入 3.5.1 “心跳”检测

站控系统自身及其所辖状态监测装置的“心跳”信息，可用于判断站控系统及其所辖状态监测装置是否正常运行，该过程由站控系统发起。

站控系统向主站系统上传所辖状态监测装置的监测数据，该过程由站控系统发起。

主站系统读取站控系统及其所辖状态监测装置的详细配置信息，该过程由主站系统发起。

主站系统修改站控系统及其所辖状态监测装置的详细配置信息，该过程由主站系统发起。

主站系统发送数据重传指令让站控系统重传其所辖监测装置前一次上传的监测数据，该过程由主站系统发起。

主站系统发送数据召唤指令让站控系统上传其所辖监测装置当前的监测数据，该过程由主站系统发起。

内蒙古电力变电设备状态监测系统于2013年正式上线试运行，截至目前已经完成22座监测变电站的数据接入和“心跳”检测信息的上传，有19座监测变电站实现了规范要求的方法功能。制订了变电设备状态监测主站系统设备的告警阀值区间和装置异常判定规则，可按照规则生成设备告警记录和装置异常记录。

目前，接入变电设备状态监测主站系统平台的监测变电站有22座，在运监测装置393套，监测设备315台。采用该系统实现了设备与装置告警记录的闪烁提示功能、避雷器绝缘监测装置按照一段时间上传的监测数据计算的参考值生成设备告警记录、站控系统运行情况统计报表、装置运行情况统计报表、设备告警统计情况统计报表等功能。

变电设备状态监测系统的建设和应用，对提升电网智能化水平、实现变电设备状态在线运行管理具有积极而深远的意义。先进的平台产品和开放的技术架构确保了系统对业务的适应性，使得系统具有良好的扩展性。变电设备状态监测系统基本上满足了使用需求，但在功能的易用性和友好性方面还有进一步提升的空间，以便更好地满足使用人员在操作上更加便利快捷的需要^{[6, 7]}。