重 庆 东 电 通 信 技 术 有 限 公 司

智能变电站数字化建设方案

Chongqing Dodem Communications Technology CO.,LTD.

【变电站全工况一二次监测系统】

智能化变电站实现内容

1、实现数字化-----将现在所有的设备进行数字化的集中显示，清晰直观发现设备运行参数及故障位置

2、统一建模-----对一、二次设备进行统一建模，资源采用全局统一命令，与控制中心实现无缝通讯

3、统一远程监测-----变电站设备实现广泛的在线监测，使得设备状态检修科学化

4、自动控制-------通过各种传感器的连接及时发现一、二次设备运行中出现的问题，自动报警或自

动处理（例如投切、启动通风、限流等）。

监测装置1

RSP8000状态信息接入控制器原有局放系统（上位机）

监测装置N监测装置1

站控层（主控室）

装置层（现场）

...

站控层光纤交换机

综合数据网

IEC 103/104/CAN/…电缆接入 IEC 61850光纤接入 IEC61850或其它接入方式网络电口接入

TCP/IP网络电口接入 TCP/IP网络电口接入

主站

监测装置2监测装置n

监测装置1监测装置2监测装置n智能组件柜1 智能组件柜2

旧站改造

监测装置1监测装置2监测装置n智能组件柜n

IEC 61850光纤接入

...监测装置1

协议转换器

监测装置N IEC 103/104/CAN/…电缆接入

IEC 61850光纤接入

智能化变电站网络搭建

开关柜或环网柜

1、开关柜综合在线监测分析系统

（温度、夹紧力、插入深度）

2、开关柜声纹在线监测系统

3、开关柜局放在线监测系统

4、配电房环境在线监测系统

GIS开关

1、 GIS局放在线监测系统

2、 SF6红外泄漏在线监测报警系统

3、 SF6状态综合在线监测系统

变压器

1、 变压器油色谱在线监测系统

2、 变压器局放在线监测系统

3、 变压器铁芯接地电流在线监测系统

4、变压器声纹在线监测系统

互感器、避雷器

1、容性设备在线监测系统

2、氧化锌避雷器在线监测系统

3、接地电阻在线监测系统

电缆等智能化

1、高压电缆护层环流在线监测系统

2、高压电缆故障快速精确定位预警装置

3、架空线路故障快速精确定位预警装置

4、高压电缆局放在线监测系统

智能化变电站改造的一二次监测系统

110KV / 220KV GIS

变电站设施

110KV/220KV主变压器 避雷器、互感器 10KV/35KV开关柜

10KV-220KV地埋电缆

110KV/220KV架空线路

主变压器

变压器铁芯在线监测系统

对运行中的变压器铁心接地

电流进行监测，超值报警。

变压器油色谱在线监测系统

在线监测变压器等油浸式电力

高压设备的油中溶解故障气体的

含量及其增长率。

变压器局放在线监测系统

监测分析变压器内部放电所产生的电

磁信号及放电现象，进行监测并评估设备

运行状态，有效避免变压器突发性事故。

变压器声纹在线监测系统

声纹在线监测系统能够对

设备状态综合评价和智能推理、

故障诊断技术，及时掌握设备

的运行状态。为设备维修决策

提供重要依据，实现故障预警

110KV/220KV GIS

SF6泄漏在线监测报警系统

能够时时在线监测GIS

室中有没有SF6气体泄漏及

氧气含量，以免发生人身

安全事故。

SF6微量水分在线监测系统

能够时时监测GIS中的

微量水分\\压力、湿度，确保

SF6中的绝缘效果。

GIS局放在线监测系统

时时监测GIS中的局部放

电情况，了解GIS内部绝

缘状况。

110KV/220KV 避雷器 互感器

氧化锌避雷器在线监测系统

能够时时在线监测测量3相氧

化锌避雷器设备的阻性电流、容

性电流及全电流

容性设备在线监测系统

能够时时监测测量3相

套管、CT、CVT、耦合电

容器等电容型设备的介损、

电容量；

110KV/220KV地埋电缆

高压电缆故障快速定位预警装置

系统利用高速暂态行波在线

监测及电网拓扑的系统分析故障

所在的位置。

电缆护层环流在线监测

通过连续监测电缆金属护层

循环电流和电缆中间接头、接头

或本体表面温度进行分析比较监

测护层绝缘情况。

高压电缆局放在线监测

高压电缆局部放电在线监测系

统能实时显示各个接头及各段电

缆局部放电幅值、频次、确定放

电点相对位置，必要时给出报警。

110KV/220KV架空线

架空线故障定位装置

系统利用高速暂态行波在线

监测及电网拓扑的系统分析故障

所在的位置。

三跨视频监控系统

安装在铁塔上防止人员或

车辆的进入或靠近铁塔或高

压电缆

架空线路综合在线监测系统

对架空线路环境通道环境、

温度、湿度、风速、风向、泄漏

电流、覆冰、导线温度、风偏、

弧垂、舞动、绝缘子泄漏电流、

周围施工情况、杆塔倾斜等参数

进行实时监测。

变电站、配电房在线监测

时时监测变电站及配电

房内的环境参数、电流、电

压、视频、水位、门禁、烟

雾、气体、温湿度等

开关柜综合在线监测分析系统

10-35KV 真空开关柜在线监测

开关柜局放在线监测

开关柜双视热成像监控系统

通过热成像及视频在线监测

开关柜内的接头发热及有无

变红、燃烧进行拍照。

在线监测开关柜内触头温度、触头夹紧力、

以及开关柜触头的插入深度是否到位。

在线监测开关柜内的局部放电现象

开关柜声纹在线监测系统

主变在线监测

变压器油色谱在线监测系统

变压器油色谱在线监测系统可实现自动定量循环清洗、进油、油气分离、样品分

析、数据处理、实时报警；快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故

障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免

设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。该系统作为油色谱在线监测领域的

新一代产品，将为电力变压器实现在线远程 分析提供稳定可靠的解决方案，是电力系统

状态检修制度实施的有力保障。

♦在线检测H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的浓度及增长率；

♦ 定量清洗循环取样方式，真实地反应变压器油中溶解气体状态；

♦ 油气分离安全可靠，不污染，排放

♦ 采用专用复合色谱柱，提高气体组分的分离度；

♦ 采用进口特制的检测器 ，提高烃类气体的检测灵敏度；

♦ 高稳定性、高精度气体检测技术，误差范围为 ± 10%

♦ 成熟可靠的通信方式，采用标准网络协议，支持远程数据传输；

♦ 多样的数据显示及查询方式，提供报表和趋势图，历史数据存储寿命为 10 年；

变压器油中气体产生机理

不同温度产生的不同气体图谱

油样采集单元

油气分离单元

气体检测单元

数据采集单元

现场控制与处理单元

辅助单元

通讯控制单元

数据库 主站单元及监控软件

色谱柱

油中气体在线监测系统的原理及组成

或光声光谱

变压器铁芯在线监测系统

变压器铁芯事故占整个变压器事故的前三位，而铁芯

接地的故障大部分是由于铁芯多点接地引起，如果出现多

点接地情况，则每两个接地点间通过铁心自身和接地线路

形成一个闭合回路，其中交链的磁通将在回路中感应出环

流使铁芯局部过热，严重烧毁。如果处理不当将影响变压

器正常运行。而国家预防性实验规程中规定变压器铁芯的

接地电流不允许超过100mA

测量对象：变压器铁心的对地电流

测量范围：AC 0~10A（可订制到30A）

测量误差：0.1mA（显示值）

过载能力：10倍最大额定电流

通讯传输距离：0~1000m

进行数据存储及分析，存储容量数万条

时实在线监测，定点采集

可以将数据传至远程监控后台进行打印与存

储

通讯信号转换模式：RS485/RS232

通讯时本系统最多可连接:6台电流监测仪

技术参数

主 机

数据采集器

铁芯及夹件电流传感器

设备组成

系统软件

变压器声纹在线监测系统

声纹信号的获得无须连接变压器的电气系统，不会影响其工作状态，在

高电压及强电磁场中也不会受到影响。声纹电力在线监控系统集AI+物联网

+5G 为一体，目前可以对变压器，开关柜，母线等主要设备提供 24 小时在线

检测，主要对变压器的各种故障状态及时预警。并实时显示在监控中心后台和

巡检人员的手机 APP 上，对非正常状态的故障 现象进行人工智能的深度学习

，为运检人员提供设备全生命周期的变化监测曲线，为正确运检决策做出辅助

研判。

完整的一套 云+端 的分布式实时监测系统，由采集端、算法端、平台端组成

国网发文支持声纹监测应用

产 权

2020年初，国家电网发布《人工智能技术应用2020年工作方案

》，其中， 明确指出要“深化智慧变电站人工智能技术应用”，

其中，重点工作包 括“试点开展变压器声纹识别技术应用，构建

不少于2类异常工况诊断声纹算法模型”。此外，要打造“人工

智能综合样板间示范应用”。

2020年3月初，国网设备部发布14号文，公布了2020年设备管

理重点工 作任务。强调要“加快变电站设备集中监控系统建设”

，“实现设备状态全面感知、 在线监测、 主动预警和智能研判

”，“推进新技术、新装 备应用…研究状态监测新技术，精准掌

握特高压变压器(换流变)、 调相机 等重要设备状态。”

设备组成

声纹特征提取：语谱图信息，它的横坐标表示时间，纵坐标表示频率，每个像素的灰

度值大小反映相应时刻和相应 频率的强度。

声纹特征提取

多种算法模型：为实现变压器运行时，设备本体的声纹信息与外界干扰音频的分离，优先开展变压器事件检测算法的研究。对人

工采集的音频数据进行详细标注，变压器异常噪音故障20多大类，200多种故障，算法模型可检测出每个时间段所发生的事件，进而判断

变压器周围环境情况与运行 状态，目前算法准确率在99%左右。

变压器局放在线监测系统

局放在线监测系统用于监测并分析绝缘设备内部局部放电信号，采集到的

信号通过滤波和放大等处理后，输出给数据分析系统进行集中分析，显示以及输出

告警，进而监测并评估备运行状态，有效避免高压设备的突发性事故。系统采用了

UHF特高频传感器信号探测技术、传感器优化布置技术以及SQL数据库的分析等。系

统广泛应用于SF6断路器、GIS、柜式开关、变压器的可靠性监测与诊断。实现变电

站检修数字化。

PPT模板下载：www.1ppt.com/moban/

产生电磁波

产生超音波

产生过热

产生泄漏电流

老

化

初

期

注

意

异

常

绝缘破坏

老化过程 (发生事故)

(局部放电)

电气影响

机械影响

热的影响

环境影响

发生闭锁

机械性破损

发生龟裂(Void)

产生臭氧

局放产生情况

× 滤波频带较宽，对于存在 现场检测窄带干扰滤除

多种频点的干扰信号情况

，无法达到全部滤除的效

果

窄带检测方式

√ 超窄频带运行（带宽仅 50MHz），有效的

滤除各种频点的干扰信号。

窄波信号优势

绝缘子气隙放电

系统动态范围宽，正确判定缺陷类型

系统动态范围不足，接收到的信号饱和，误判沿面放电

系统灵敏度高，正确采集放电数据，判定放电类型

系统灵敏度低，无法/很少采集到放电数据，判定为无明显局放，误判！！！

图谱效果优势

■产品用途：适用于各个电压等级的高压电力设

备（电力变压器、GIS、高压电力电缆、开关柜

、电容器、避雷器等）的局部放电检测，长时在

线监测。

■应用领域：电网、发电、石化、高铁、钢铁等

企业的高电压电气设备绝缘检测。

智能采集单元

使用范围

系统连接图

技术参数

GIS在线监测

GIS内部有重大缺陷存在的情况下，随着运行时间的推移，缺陷

引起绝缘老化，最终导致事故的发生。其绝缘老化过程中，大部分

伴随着局部放电，而局部放电往往伴随噪声、光、气体、电磁波等

现象。如下图所示，局部放电时产生的电磁波信号根据 GIS 的结构

在内部反复进行传播、反射、干扰、迟延、衰减等过程，通过盆式

绝缘子放射到外界。

GIS局放在线监测系统

局放原理

绝缘子气隙放电

系统动态范围宽，正确判定缺陷类型

系统动态范围不足，接收到的信号饱和，误判沿面放电

系统灵敏度高，正确采集放电数据，判定放电类型

系统灵敏度低，无法/很少采集到放电数据，判定为无明显局放，误判！！！

系统图谱优势

系统安装连接

技术参数

SF6红外泄漏在线监测系统

1、SF6充到开关里，开关有电且存在缺陷时，会产生电弧，从而导致SF6分解出二氧化硫

（SO2）和氟化氢（HF），人吸入的话一两分钟内就会死亡。

2、国家有规定（国家标准：开关室内SF6气体浓度要小于1000ppm,O2浓度大于18%）

3、每天都有工作人员巡检SF6开关，要定时启动和停止风机的时间，为了保证人身安，

所以要装此系统。该设备是为人身安全而安装的。

国家电网公司电力安全工作规程规定

1 系统主机

SF6/O2 双气体传感器

温湿度传感器

风机控制器

红外

警灯

软件

服务器

2

3

4

7

8

5

6

系统组成

系统显示界面

软件显示

SF6气体浓度超标检测

当开关室内SF6气体浓度超过1000ppm时，显示浓度超标信息。

氧气浓度检测

轮流显示开关室内各气体传感器处的氧气浓度值。

缺氧报警

当氧气浓度低于18%时，输出触点报警信号，并进行现场语音报警。

风机通风

SF6气体浓度超标（≥1000ppm）或氧气浓度过低（≤19.6%）时，控制

风机启动通风，直至O2和SF6气体浓度恢复正常。

定时通风

系统可以设定风机每天定时启动和停止的时间，以保证开关室每天至少

通风一次。

强制通风

风机在停止状态时，按下强制按钮，系统可以进行强制通风15分钟。

技术参数