0 引言 我国从20世纪50年代开始，主要是根据电气设备预防性试验规程的规定对电气设备进行定期的停电试验、检修和维护。由于这种检修和试验是定期进行，难以及时反映设备内部的故障隐患，而且试验电压往往要低于运行电压，因此，其等效性相对较差，对某些缺陷反映不够灵敏。随着电力系统朝着高电压、大容量的方向发展，如何保证电气设备的安全稳定运行变得尤为重要，因此，根据需要对电气设备运行状态进行在线监测十分必要，它可作为弥补定期预防性试验不足的有效手段。例如，可以将在线监测与定期停电预防性试验的结果结合起来反映设备运行状况，也可根据在线监测的结果合理安排预防性试验时间。这样，可延长电气设备预防性试验及大修的周期，也是逐渐推行状态维修的有效途径［1］。文章将对HVM2000变电站高压电气设备绝缘在线监测系统以及这套系统在广东南海市水头变电站的运行情况进行介绍，供读者参考。 1 变电站绝缘在线监测系统 HVM2000变电站高压电气设备绝缘在线监测系统采用分层分布式结构，综合运用先进传感器技术、数字信号处理技术、计算机技术等，实现了信号采集的就地数字化和智能化，并由现场总线将实时数据送入变电站通信管理系统。通过网络通信还可以把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理和专家诊断系统，实现对多个变电站内电气设备绝缘状态的在线监测和诊断［2］。 1.1 监测的对象及参数
对110 kV及以上的变压器、电流互感器、避雷器、电容型套管和耦合电容器等高压电气设备，HVM2000变电站绝缘在线监测系统除对某些常规预试项目实现在线化监测以外，还引进了一些新的更能真实反映设备状态的特征量。如对变压器本体，监测其油中溶解气体的含量和铁心及夹件的接地电流；对电容性电气设备(如变压器套管、高压电流互感器、电容式电压互感器和耦合电容器)，监测它们主绝缘的介质损耗和电容量以及末屏泄漏电流；对氧化锌避雷器，监测其全电流及容性和阻性分量；对SF6断路器，监测其开断电流、行程—时间特性、分合闸电磁铁绕组电流、气体压力报警接点、电动机启动时间间隔和运转时间等；对大型变压器、并联电抗器等，还监测其局部放电情况。该在线监测系统还提供对现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参量的监测和记录，作为设备运行工作状况的辅助评估［3］。 1.2 系统结构
HVM2000变电站高压电气设备绝缘在线监测系统由HVM2000智能化远程诊断系统、变电站(发电厂)通信管理系统(CMU)和就地智能化监测单元(FMU)组成，该系统的结构示意图见图1。 
图1 HVM2000系统结构示意图
HVM2000变电站绝缘在线监测系统整体上分为监测和诊断二个层次。在监测层，就地智能化监测单元完成对站内每组(台)高压设备绝缘参数的监测，监测层通过通信管理机与诊断层联接，向诊断层提供设备实时监测信息；诊断层又分为数据仓库和用户应用二个层次，数据仓库负责对各变电站监测数据的管理和分析，而应用层则向用户提供所有设备管理和故障诊断功能。诊断系统一般安装于供电局高压专责工程师处，可通过web远程下载各变电站的实时或历史数据，该系统也可接入供电局的MIS系统，以协助高压专责工程师及有关领导对设备健康水平进行评估与管理。
在每个变电站内，通信管理机通过通信总线与各就地智能监测单元相联，进行信息交流。这种系统分层分布式结构概念的提出是对传统绝缘在线监测的突破：一方面，它使得整套系统的结构非常清晰和简洁；另一方面，又使得底层各组成单元的功能独立、完整，任何单元出现异常都不会影响其他设备的正常工作；同时系统的扩展、通信方式的实现也极为方便。因此，这种网络结构简化了现场接线，提高了系统可靠性、易扩充性和兼容性。 1.3 就地智能化监测单元的工作原理
由于对变电站、发电厂内高压电气设备进行现场监测的参数大多是微安级、毫安级的模拟小电流信号，因此，易受现场强电磁的干扰，使信号在传输及处理时经常发生故障导致监测数据丢失。随着传感器、模拟采集和数字信号技术的不断发展，使得电气参数的就地数字化采集成为可能，即模拟信号不出就地采集单元，解决了微安级、毫安级模拟小电流信号远距离传输的困难，从而避免了因大量电磁干扰破坏甚至淹没原始信号的可能。
就地智能化监测单元是为满足变电站高压电气设备绝缘在线监测的特殊需要而开发的。它可实现数据信息的就地采集与计算，并将结果上传绝缘诊断系统，使实时、历史数据可利用可视化程序在上位机诊断层中查阅。其基本工作原理：采集所监测电气设备的电压和电流等信号并进行数据处理，求得其幅值、相位，进而得到所需介质损耗角正切等电气参数。该装置分为高精度电流传感器、程控放大电路、低通滤波器、A/D转换器、数字信号处理器、通信接口等几个部分。FMU就地监测单元原理图见图2。 
图2 FMU就地监测单元原理图
1.4 绝缘参数测量原理
通信管理机以广播形式发送采集指令，FMU系列就地监测单元采集所监测设备的电压、电流等信号并进行数据处理，从而测得幅度、相位(各相电流与参考电流的相差)等参数，并上送至通信管理机，由它综合各单元上传的数据，计算出各设备的绝缘参数。 对电容性设备，FMU就地监测单元对绝缘参数测量原理见图3。由FMU-C单元测得设备末屏电流的幅值、相位，由FMU-U单元测得系统电压的幅值、相位。通信管理机基于这二单元所测得的信号幅度可计算出设备的电容量，而由末屏电流以及系统电压信号的相位可计算出设备的介质损耗角正切。 【1】【2】【3】 |
