一、概述

近年来，在新建的110KV及以下变电站中，通常实现无人值守或集控，220KV及以上变电站实现综合自动化；老的变电站也大多进行了改造。上述技术升级和改造主要是针对变电站电气二次部分进行的，当变电站一次设备出现故障或异常时会直接影响电能的传输、变换与分配等问题。目前，对电气设备的故障诊断主要依靠计划检修和平时巡检，如果设备突然出现异常或存在潜伏性故障，事实上大多情况我们都不能及时处理，使电力系统供电可靠性降低。利用“在线监测技术” 能够及时发现设备隐患，为迅速排除故障，节省检修时间，提高电力系统安全、稳定运行。

随着在线检测技术的发展和变电站综合自动化系统的发展，两者越来越多的体现出了融合的特性。

二、系统组成

（一） 变电站综合自动化系统

TOP综合自动化系统是珠海拓普公司根据变电站综合自动化的发展实际需要，针对目前综合自动化产品在变电站应用中存在的不足，遵照电力行业标准，采用国际先进的数据通信技术和信息处理技术，推出的新一代产品。该产品是一种全新概念的分散、分层、分布式的综合自动化系统，按系统结构可划分为间隔层、前置层和站控层。

1、站控层：TOP变电站综合自动化系统，以WINDOWS及SQL Server数据库为基础，具备数据采集、数据转发、画面编辑、应用管理、定值管理、趋势查询、历史记录查询、历史事件查询、报表管理、故障录波等功能的监控软件。

2、前置层：TOP系列通信服务器，以嵌入式实时多任务Linux操作系统为基础，全面采用网络IP技术，广泛支持多种通讯协议，是一种高可靠、高性能的通讯处理和协议转换设备。

3、间隔层：TOP系列保护测控装置，采用高性能控制器实现被保护对象的保护、测量、控制、联网通信远动和故障录波功能。

（二）五防系统

通过模拟回路预演，可检验、打印和传输操作票，运行人员可按照倒闸操作票的顺序，模拟预演后对设备进行操作，避免正常情况下由于操作顺序不当而引起各种电气设备误操作，实现部颁五防要求：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）；防止误入带电间隔。

系统具有在线自动对位；唯一操作权；发送和存储操作票；五防闭锁操作功能；检修功能；仿真模拟预演；具有汇报对位功能；多任务操作功能；显示安全日计数、显示安全操作次数、应显示主变分接头位置、断路器、隔离开关远方与就地应设置闭锁装置，且功能与电编码锁操作完全兼容等特殊功能。

（三）直流系统

三相交流380V经交流配电单元，输入高频开关充电模块，监控模块控制充电机输出直流电压及电流，按充电曲线完成对蓄电池均充、浮充的全过程。控制回路负载正常由充电机经供电，充电机退出或交流停电时，蓄电池组作为供电电源；当有合闸操作时，蓄电池为操作回路提供合闸大电流。当直流系统出现故障（如过欠压、接地等），监控模块自动完成检测及保护功能，并提供信号输出接口。

（四）电气设备状态监测

电气主设备在线监测系统是在电气设备处于正常运行状况下，连续采集反映电力设备实际运行状态的信息参量，根据其数值大小及变化趋势，对设备的现状进行实时诊断，对剩余寿命做出预测，并根据诊断结果提出检修方案，为状态检修提供依据。由后台专家分析系统和智能在线监测装置组成，采用分层分布式结构。后台专家分析系统：采用了先进的诊断模型并构造了相应的诊断算法，建立了完善的数据仓库，综合运用智能技术提取征兆，具备强大的数据分析功能，能够根据监测数据自动筛选出参数异常的电气设备，自动生成包括参数变化趋势图在内的相关监测信息，显著提高了设备维护的科学化和智能化水平。智能在线监测装置包括变压器、断路器、避雷器、容性设备、绝缘子、电缆、环境等在线监测单元，各监测单元在功能上相互独立，直接在被检测设备附近就地安装，通过高速网络与后台专家分析系统进行数据通讯。主要包括以下几个部分：

1、电气接点在线测温

数字式温度在线监测系统由一个或多个数字温度检测器及当地主机成，结合远程主机可组成电气接点的温度在线监控系统，其中数字温度检测器与地主机采用无线方式传输数据，当地主机与远程主机采用RS485/CAN2.0B/以太网进行组网通讯。能完成n+1点（电气设备度+环境温度）的温度、温升测量，并依据整定的温度、温升值及时发出预警和警信号。同时具备温升故障分析及追忆功能。 数字式温度在线监测系统具有抗干扰强、实时性高、隔离好等优点。备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。同时数字温检测器体积小，便于安装，并且对电气设备性能指标毫无影响。

2、电缆负荷与火警监测

在变电站的电缆桥架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井、开关设备、变压器、电阻排等电力设备在长期的高压中发热而老化引起火灾。对于高压电缆测温系统，最大的循环电流负载的确定是以确保电缆的绝缘层温度不超过它的安全工作界限为根据。但是无法预料的不利热状况，像地热活动、同一地面下其它服务设施的安装、季节变化、建筑工作等可能导致安全负载低于理论的设计值。采用分布式光纤测温系统(DTS)对安装电缆和它的环境进行实时温度监控，结合历史数据，是排除不确定因素并达到最适宜的、安全的负载的关键。

3、绝缘子智能监测

通过监测厂内的绝缘子由于绝缘损坏或老化等引起的泄漏电流，同时与污秽监测单元监测的站内温度、湿度等参数进行对比，能够有助于对现场运行的高压设备的绝缘情况作出综合判断。

4、避雷器智能监测

通过在线的监测避雷器的容性电流来在线监测避雷器的绝缘特性。能够为避雷器的绝缘情况作出综合判断。

5、变压器智能监测

主要包括变压器油色谱、套管、铁芯/夹件、局放等智能组件。油色谱监测单元可以在线分析绝缘油的七种组份及微水；套管监测单元可在线监测变压器套管的绝缘情况；铁芯/夹件监测单元可以在线监测变压器内部的绝缘状况；局放监测单元可以及时发现变压器内部的局放绝缘缺陷。

6、断路器/GIS智能监测

监测断路器的分合闸线圈电流波形、监测储能电机的储能次数、单次储能时间、开断电流的大小等参数来推断断路器的电寿命；监测GIS内的气体湿度、实时压力、相对湿度、密度、温度等参数；通过对GIS内涉笔进行局放在线监测，提供准确的故障点定位。

7、容性设备智能监测

监测电容式电流互感器（CT）、电容式电压互感器（CVT）、电容式套管和耦合电容器（OY）等容性设备等绝缘特性参数，有助于对现场运行的上述容性设备的绝缘情况作出综合判断。