變電設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)電力信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的必要條件，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動(dòng)。電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)不僅可以掌握電力設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行情況，還可以根據(jù)其專家系統(tǒng)利用其運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行綜合診斷，電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能變電站的基礎(chǔ)。文中針對(duì)目前變電站設(shè)備的監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合近年來(lái)該領(lǐng)域的現(xiàn)狀和智能電網(wǎng)的發(fā)展方向，對(duì)變電站智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行綜述。

變電站作為智能電網(wǎng)的核心組成部分，其建設(shè)獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。根據(jù)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，變電站一次設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指采用*、可靠、集成、低碳、環(huán)保的傳感系統(tǒng)，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等功能，實(shí)現(xiàn)與相鄰變電站、電網(wǎng)調(diào)度等互動(dòng)的變電站[1]。電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是保證電力設(shè)備正常工作，有效開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修，并預(yù)估設(shè)備的損耗以建立全壽命周期管理體系，電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能變電站的基礎(chǔ)。因此以設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修成為實(shí)現(xiàn)智能變電站并zui終建立智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一，該技術(shù)近年來(lái)獲得越來(lái)越多的重視。電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)不僅是設(shè)備狀態(tài)檢修模式的基礎(chǔ)，也是智能變電站綜合自動(dòng)化正在實(shí)施的電氣運(yùn)行模式的需要。無(wú)論是智能變電站還是無(wú)人值守變電站在其監(jiān)控系統(tǒng)中都需要增加一個(gè)在線監(jiān)測(cè)及故障診斷專家系統(tǒng)，用以作為輔助決策手段，進(jìn)而提高監(jiān)控能力。要想實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守，必須加入電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的內(nèi)容，這樣變電站綜合自動(dòng)化才更加完善和更有效。所以在測(cè)量、控制、保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)等綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，融合電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必將推動(dòng)變電站綜合自動(dòng)化向前發(fā)展[2]。

電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)不僅可以掌握電力設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行情況，還可以根據(jù)其專家系統(tǒng)利用其運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行綜合診斷，為設(shè)備檢修提供輔助決策。為了解決電力設(shè)備故障診斷中所遇到的主要技術(shù)難題，需要突破常規(guī)方法進(jìn)行故障診斷的局限，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、灰色軌跡理論、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、模糊理論模型等各種算法，對(duì)電力設(shè)備實(shí)行故障診斷。利用各種數(shù)學(xué)模型從實(shí)現(xiàn)原理上進(jìn)行比較分析，研究出多種改進(jìn)的學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)電力設(shè)備故障診斷絡(luò)模型。

1電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指通過(guò)傳感器、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，及時(shí)獲取設(shè)備的各種特征參量并結(jié)合一定算法的專家系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析處理，對(duì)設(shè)備的可靠性做出判斷，對(duì)設(shè)備的剩余壽命作出預(yù)測(cè)，從而及早發(fā)現(xiàn)潛在的故障，提高供電可靠性。電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)大大降低維修周期內(nèi)的設(shè)備故障率，為設(shè)備狀態(tài)檢修提供技術(shù)依據(jù)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和異常征兆，確保設(shè)備安全運(yùn)行，從而提高供電可靠性。由于變電站內(nèi)電力設(shè)備種類繁多、結(jié)構(gòu)各異，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的類型也千差萬(wàn)別，但是，不論什么類型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，都需要經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：采集設(shè)備數(shù)據(jù)信號(hào)；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；分析處理數(shù)據(jù)及診斷。

變電站內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，所采集到的模擬信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中不免受到外界的各種干擾而產(chǎn)生信號(hào)失真，為了解決模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸后所導(dǎo)致的失真問(wèn)題，現(xiàn)在傾向于將微弱的模擬信號(hào)就地模擬轉(zhuǎn)換，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，由主機(jī)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)及處理。依據(jù)IEC61850關(guān)于變電站功能、變電站通信網(wǎng)絡(luò)以及整體系統(tǒng)建模的分層設(shè)定，智能變電站分為三層結(jié)構(gòu)：過(guò)程層、間隔層、站控層。如圖1所示。分層（級(jí)）分布式的結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)。它由安裝在變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)和安裝在主控室內(nèi)的數(shù)據(jù)分析和診斷系統(tǒng)，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，把若干個(gè)變電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集到相關(guān)管理部門的數(shù)據(jù)管理診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)變電站的電氣設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

分層（級(jí)）分布式系統(tǒng)采用總線式結(jié)構(gòu)，增加或減少監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均不需要改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要在通信總線上掛接以不同類型及數(shù)量的智能組件，就可實(shí)現(xiàn)不同高壓電氣設(shè)備、不同項(xiàng)目的連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，因而系統(tǒng)的開(kāi)放性較好。所有的數(shù)據(jù)處理在就地完成，主控計(jì)算機(jī)僅完成通信控制和故障診斷，減輕了主機(jī)的負(fù)擔(dān)。所有的智能組件均應(yīng)具備嚴(yán)格的自檢功能，測(cè)量數(shù)據(jù)全部采用光纖通信方式傳輸，克服長(zhǎng)距離傳輸模擬信號(hào)所導(dǎo)致的波形失真問(wèn)題，并且可及時(shí)反映出就地模塊自身的工作狀況，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度。而且，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，也不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。即使通信光纜故障或主機(jī)故障，還可使用便攜式設(shè)備就地進(jìn)行檢測(cè)。以*座220kV智能變電站無(wú)錫西涇變?yōu)槔渲悄軤顟B(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)跨部門、跨系統(tǒng)的大型綜合管理信息系統(tǒng)，如無(wú)錫供電公司西涇智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)涉及到的部門有生產(chǎn)技術(shù)部、調(diào)控中心、安監(jiān)部、監(jiān)控中心等各主要生產(chǎn)部門；涉及到的系統(tǒng)有PMIS，SCADA，EMS等；涉及到的裝置有變壓器綜合管理平臺(tái)、GIS局放監(jiān)測(cè)裝置、斷路器監(jiān)測(cè)裝置、避雷器檢測(cè)裝置等[3，4]。所以在設(shè)計(jì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能模塊時(shí)，除考慮自身的相對(duì)獨(dú)立性和開(kāi)放性以外，還得重點(diǎn)考慮與其他已有系統(tǒng)模塊的集成。

一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示，該功能框圖涵蓋了常見(jiàn)一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

3電力設(shè)備智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)（ExpertSystems）是人工智能中的一個(gè)重要分支，是關(guān)于問(wèn)題求解的一種智能軟件。它是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有專家水平能力的智能程序系統(tǒng)。它能利用領(lǐng)域內(nèi)專家多年積累的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，模擬人類專家的思維過(guò)程，求解需要專家才能解決的困難問(wèn)題。專家系統(tǒng)通過(guò)知識(shí)進(jìn)行推理，在問(wèn)題所在的領(lǐng)域內(nèi)推導(dǎo)出滿意的答案，即“專家系統(tǒng)=知識(shí)+推理”，這區(qū)別于常規(guī)計(jì)算機(jī)程序“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”的一般模式，以達(dá)到“智能監(jiān)測(cè)、智能判斷、智能管理、智能驗(yàn)證”的目的。變電站故障診斷專家系統(tǒng)主要是根據(jù)電氣設(shè)備如斷路器、變壓器、避雷器和容性互感器等一次設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究。專家系統(tǒng)主要包括：數(shù)學(xué)模型和專家評(píng)估模型兩大塊。

數(shù)學(xué)模型是指利用改進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，把歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理分析，診斷出運(yùn)行電力設(shè)備的健康狀況。專家評(píng)估模型是指利用知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)診斷運(yùn)行電力設(shè)備的故障情況，也可以采用人機(jī)交互診斷混合推理策略，對(duì)運(yùn)行電力設(shè)備提出維護(hù)方案。

變電設(shè)備專家診斷系統(tǒng)作為狀態(tài)監(jiān)測(cè)的核心技術(shù)和zui終目標(biāo)，需要依托監(jiān)測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，目前仍處于研究發(fā)展階段。

4智能變電站綜合告警系統(tǒng)

智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按照站內(nèi)信息高度集成共享的原則，一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的信息量，除了常規(guī)的四遙信息外，還融入了大量設(shè)備的狀態(tài)信息、動(dòng)態(tài)PMU信息等。信息的高度融合與共享，對(duì)現(xiàn)有的變電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如果按照傳統(tǒng)的報(bào)警信息分類和組織模式，當(dāng)變電站發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控報(bào)警信息窗中將充斥著成百上千的提示、預(yù)告信息及事故信息，出現(xiàn)滾屏刷屏現(xiàn)象，監(jiān)控值班員眼花繚亂，無(wú)所適從，很難抓住重點(diǎn)，很容易遺漏重要告警信號(hào)，延誤處理使變電站運(yùn)行值班人員無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確判斷事故原因，不利于事故的及時(shí)處理。智能變電站實(shí)現(xiàn)了基于IEC61850技術(shù)實(shí)現(xiàn)了變電站全景數(shù)據(jù)的高度整合，但如何實(shí)現(xiàn)基于變電站告警信息的綜合分析和

變電站運(yùn)行異常處理專家系統(tǒng)，為變電站值班人員進(jìn)行事故處理提供輔助決策，是提高變電站運(yùn)行和管理水平以及智能化程度的重要標(biāo)志之一。

智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)融合了報(bào)警信息綜合展示、變電站異常信號(hào)分析與處理輔助決策系統(tǒng)，構(gòu)建對(duì)變電站運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視功能，并將變電站所有故障信號(hào)進(jìn)行分類管理，建立多重故障推理模型，從而實(shí)現(xiàn)事故異常的輔助決策。