变电站避雷器在线监测系统设计探讨

Electric Power System Equipment电力系统

Electric System2019年第23期

2019 No.23

变电站避雷器在线监测系统设计探讨

李正权，李　磊，杨垒臣，周昌涛

（贵州电网有限责任公司六盘水市盘州供电局，贵州六盘水 553000）

［摘 要］变电站避雷器是一种电力行业内的常见设备，用以保障电力系统的正常运行。然而变电站避雷器的在线监测系统受外界环境因素以及电压波动等的影响，在线监测的数据或多或少地存在失真的情况，不仅严重影响了监测效率，而且也不利于电压的稳定控制。因此，技术人员必须要对变电站避雷器在线监测系统进行分析和有效设计，保障监测数据的准确性和真实性，为电力行业的发展提供保障。本文主要研究变电站避雷器在线监测系统的设计要点。［关键词］变电站避雷器；在线监测系统；设计要点［中图分类号］TM862　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）23–0029–02

Discussion on the Design of on-Line Monitoring System

of Lightning Arrester in Substation

Li Zheng-quan，Li Lei，Yang Lei-chen，Zhou Chang-tao

［Abstract］Substation arrester is a kind of production inspection equipment in the power industry, which can not only guarantee the effective operation of the power system, but also enhance the competitiveness of the industry. However, due to the influence of external environment factors and voltage fl uctuation, the online monitoring data is more or less distorted, which not only seriously affects the detection effi ciency, but also is conducive to the stability of the voltage. Therefore, technicians must design and analyze the on-line monitoring system of substation lightning protection effectively, ensure the accuracy and authenticity of monitoring data, and provide guarantee for the effective development of power industry. This paper mainly studies the design points of the on-line monitoring system of the substation arrester.

［Keywords］substation arrester; online monitoring system; key design points1 变电站避雷器在线监测系统的技术原理

通常情况下，变电站避雷器的工作环境相对恶劣，而且造成经济浪费。

2）在城市现代化发展的网络站点上，分布着空线路、开关站和变变站，替换了地下电缆、变变站和箱式变压器。及时与政府企划部沟通配合，制定计划。预留电缆通道、开关站、箱式变压器、电缆箱的位置，预留足够的余量。

3）优化环网的网络结构。

4）通过安装电路负载开关和环网柜，加强配电网的通信能力。

5）配电自动化系统中，提高供电可靠性最重要、最实用的功能是要求系统自动定位各故障，实施故障隔离，并尽快将供电恢复到非故障线路。

6）配电自动化中的通信系统是一个难点，其准确定位是配电自动化实现中的一个重要问题由于终端通信网络规模庞大，几乎不可能要求其可靠性达到主网通信系统的水平通信系统的主要功能应该定义为监视，而不是保护也就是说，当发生事故时，开关动作隔离事故是由设备本身完成的，而不是通过通信网络命令的开关保护动作的背景这样可以避免通信系统可靠性问题引起的网络事故范围的扩大通信系统的可靠性将大大降低。

7）通信的作用是确保电力用户、电力设备和自动化设置之间有重要的联系。它的任务是及时发送订单和处理信息。对于配电网自动化通信的概念，今天的通信方法主要包括外围设备和软件两种。外围通信是数据和语言传输的主要渠道。它包含两个方面：有线和无线。无论是光纤通信还是电力载波通信还是微波通信，我们都应该注意要求，应符合规定。5 建立配电网电缆

5.1 建立配电网环网电缆

在相对频繁的雷电攻击下，避雷器也会自然老化或停止运行，不仅降低了对变电站的保护作用，同时也很有可能由于自身原理主要是基于保险丝与负荷开关的配合。之所以选择使用圆柜，主要是因为圆柜在运行时环境良好。外部因素对设备的影响相对较小。

5.2 建立新型的辐射型配电网络

辐射分布网是指城市边缘区、郊区和农村地区的辐射分布网一种设备配电网的工作原理是在单电源供电的基础上提供电源输入，并根据变电站主开关的设置对控制设备进行必要的保护由于我国目前的经济水平和技术尚未发展，与配电网相关的设施也十分薄弱因此，在设置配电网自动开关时，相关人员只能临时更换分段器六、配电网自动化规划改造中应该注意的事项。首先应立足于配网自动化的长远规划。在配电网转型中，我们应该以事实为基础，在长期发展基础上，设计一个长期的、前瞻性的总体规划设计。我们不仅要考虑当前的现实情况。更应该考虑到配网自动化未来的发展形势这样能够为以后的发展奠定良好的基础。

总之，配电网的自动化系统可以说是投资大、范围广、技术强的工程。在相关技术难点方面取得重大突破，效益显著。要想全面地推进工作，还需要不断积累经验并且进行必要的实践探索。

参考文献

[1] 张丽晶，郭上华，陈奎阳.配电网多元化负荷接入和清洁能源消纳下的馈线自动化研究[J].电力设备管理，2019（04）：79-82.[2] 关镇华.基于智能分段开关及故障指示器提高配网可靠性的分析[J].通讯世界，2019，26（02）：156-157.[3] 胡峰，吴凡.电力自动化系统技术在配电网运行管理中的实践研究[J].通信电源技术，2018，35（12）：22-23.[4] 吴淮.肇庆地区配电网自动化系统常见模式的比较与最优方案的选择[D].华南理工大学，2018.[5] 黄琦，崔文佳.关于实时量测数据的10 kV配电网线损自动化管理系统探讨[J].自动化应用，2018（11）：79-81.

2019.23 电力系统装备丨29

首先要注意的是繁华的城市和商业街，人口密集的住宅

区，为此我们需要用电缆作为网络自动化程序的主要分配方式。主要的方法是以环网开关器为主要部件。环网柜的工作

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电力系统

Electric System电力系统装备

Electric Power System Equipment性质的变化造成火灾的风险。因此，保障变电站避雷器在有效的状态下运行是一项非常重要的工作。基于此，工作人员需要定期或不定期地检测避雷器的工作状态，并依据其显示的数据结果，判定避雷器的动作次数以及导电电流情况，并对一切可能影响避雷器使用效率的状况进行评估，一旦发现问题要及时检测和解决，必要时要进行系统更换和停电处理。雷器泄露电流进行采集，在经过隔离、放大和叠加等转换工作之后，对无线传输网络的监测终端进行控制，然后将所监测到的数据传输到后台的计算机软件中，计算出容性电流和阻性电流，最后分析其比值。变电站避雷器在线监测系统在设计的过程中，通常采取无线传感网络技术（由上位机软件、无线网络以及传感器节点构成）。在对现场氧化锌避雷器的泄但是随着智能电网的更新以及新技术的应用，变电站避雷器在线监测系统的设计效率也更为精确和具体，不仅能够及时掌握避雷器的运行状态，而且还大大提升了电力系统的安全性。

2 影响变电站避雷器在线监测结果的因素

2.1 相间干扰

在变电站避雷器运行的过程中，各金属氧化物避雷器MOA的位置相对较近，因此彼此之间会存在一定的相间干扰。而且系统在运行的过程中，漏电量也会影响其相间性。而且避雷针呈现的是排列分布的状态，在分析在线监测结果的时候，就需要注意阻性电流值是否增加。而且在系统实际运行的过程中，每一个氧化锌避雷器之间的相间电容耦合量是会相互影响的，甚至会导致避雷器的工作电压产生一定的位移差异，进而影响监测结果，引发数值读取和计算的错误[1]。

2.2 电网谐波

变电站避雷器系统共中，谐波的分布及存在是无法消除的，只要谐波的数量不超过既定的百分之五，就不会影响电力设备的正常运行。但是一旦谐波的量过大，就会对设备及其运行状态产生一定的干扰。具体来讲首先，在谐波的作用下变电站避雷器会产生一些谐波电流，甚至在基波电压的影响下，也会产生谐波电流。两种电流相互作用会导致变电站避雷器阀片的损毁，影响在线监测数据的读取和分析。其次，在系统性谐波的作用下，设备可能会产生一些容性电流，在测量值中会激发一定的干扰，造成数据读取的非稳定性。

2.3 表面电流

在变电站避雷器系统中，如果MOA的表面不够整洁，功率就会出现损耗的情况，甚至表面一些不整洁的电流会形成并联系成一个关联电阻，这时候进行监测，即使数据结果看似没有误差，但是确实不真实的结果，一旦被采集或应用势必会造成重大的影响。因此在实际的在线数据采集中，技术人员可以采取一定的排除措施，例如安装一些屏蔽回流环等，能够有效减少电流在地面上的损耗，防止电流干扰对数据采集的影响。

2.4 电压波动

在电力设备中，电压的波动或多或少都会存在，甚至对测量能够产生一定的影响。当前，我国相关单位针对电压波动对设备造成的影响进行了明确的规定，即只要保障实际运行电压的大小，能够对负荷的要求有一定差别即可。而在变电站避雷器在线监测工作中，当产生的电压小于浮动波动的时候，功率的变动就会非常明显，对于监测的数据造成一定影响。

2.5 周遭环境变化

当前情况下，国外在分析环境条件对MOA系统的影响时，通常会集中于对热性能的影响，研究的条件包括周遭环境的温度变化、湿度变化等。当前，变电站避雷器所处的工作条件大多比较复杂，电流泄露的数值同样也会根据环境的变化以及设备系统的更新而发生改变。经过研究发现，当变电站避雷器工作电压稳定的时候，如果外界环境的温度增加，其阻性电流以及容性电流也会增加，最终在很大程度上会对所要读取的数值造成一定影响[2]。

3 变电站避雷器在线监测系统设计的要点

3.1 硬件构成设计

技术人员在衡量避雷器优劣的时候，通常会对现场的避

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露电流进行监控的时候，需要将传感器与设备进行连接读取空间分布的测量节点，从而将得到的数据结果发送到网关或相邻节点的位置，保障软件能够有效地对设备的数据进行加工、采集和显示。

通常情况下，无线传感网络技术拥有自动组网功能，即使是基于不同的系统当中，只要输入关键的技术要点或者是增加一些关键部件，每一个独立的网络节点就能够实现相应的电流或电压采集，而且网络节点之间还能够进行相互的信息沟通，并接受到相邻节点发出的信号。在收集到节点信号之后，该系统还能够将信号集中存储起来发送出去，起到连接输送信号的功能，提升数据传输以及信号输送的稳定性。这样一来，不仅每一个节点都不会出现崩溃的情况，保持了系统的稳定性，同时也为监测到更为精准的数据结果提供了良好的平台支撑，抵御环境等因素所造成的不良影响和风险。除此之外，该系统还能够延长发送距离，防止将雷电流引入到控制室内部，对于提升变电站避雷器在线监测系统的稳定性和安全性来讲具有重要意义。相比传统意义上的无线监测系统，变电站避雷器在线无线监测系统并不需要铺设过多的电线和电缆，具有较强的灵活性，而且节约了人力和物力成本，对于优化变电站避雷器运行效率、提升在线监测效果来讲具有重要的意义[3]。

3.2 监控后台设计

监控后台，即监控系统软件，是基于服务器框架的一种高科技变电站避雷器服务器程序。该系统每次在雷电发生之际，都能够接受到服务器发出的唤醒消息，使无线平台接收到系统发出的信息样本，便于数据资源的后续处理和加工。监控软件对于数据的采集，需要以DFT为依托得到电压与电流之间的相位差，容性与阻性的分量，全电流的幅值以及有效值等，同时要求技术人员根据系统设定的报警阈值来确定是否要触及警报器。同时，在判断避雷器泄漏电流值变化情况的时候，需要对其实时运行曲线进行研究和描绘。当泄漏电流值超标的时候，后台的监控界面会适当发出声光报警信号，旨在提醒技术人员要注意防范。在此基础上，技术人员可以随时随地的根据计算机的显示情况，对避雷器的状态进行检查和分析，其中包括分析历史记录计算泄露电流的数据模型，分析避雷器的运行状态，集散电流实时的矢量图以及其相位角值，优化变电站避雷器在线监测数据结果的同时，发现问题要及时矫正，防止由于数值误差以及设备损坏所造成的各种爆炸和火灾事件。4 结束语

变电站避雷器的应用，能够在很大程度上强化电力系统的有效运行，并提升电力行业的有序发展。因此，对变电站避雷器在线监测系统进行优化处理，能够保证数据读取的精确化，防止由于泄露电流过量导致的系统崩坏和安全事故，在有效强化变电站避雷器系统有效运行的同时，也能够为电力事业的发展以及整个社会的有序进步提供坚实可靠的技术保障。

参考文献

[1] 张熙.变电站避雷器在线监测系统的研究与设计[J].通讯世界，2019，26（6）：230-231.[2] 张明鉴.变电站避雷器在线监测系统的研究与设计[D].沈阳：沈阳农业大学，2017.[3] 顾黎明，倪勇.变电站避雷器在线监测系统设计[J].科技创新导报，2014，11（4）：93.