狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用分析

楊榮宗

（四川省電力公司樂山電業(yè)局，四川 樂山 614200）

隨著社會的不斷發(fā)展，電力事業(yè)取得重大突破，智能電網(wǎng)成為一種普遍的電力服務(wù)系統(tǒng)，為人們的生活工作提供充足的電力保障平臺。其中，構(gòu)成智能電網(wǎng)的核心部分是智能變電站。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是智能變電站技術(shù)體系中的核心，它在智能控制實際操作過程中，用于狀態(tài)檢修出現(xiàn)的故障問題和狀態(tài)監(jiān)測。

1 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

1.1 變壓器狀態(tài)監(jiān)測

1.1.1 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測技術(shù)。通常情況下，故障特征氣體容易由于絕緣油在放電、過熱、電弧等作用下產(chǎn)生，其氣體含量、成分等對變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生直接影響。為此，采用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對變壓器的故障特征氣體進行監(jiān)測，可隨時對變壓油中溶解氣體的增長率、含量、成分等進行全程監(jiān)控，如果出現(xiàn)故障問題，直接由故障診斷專家系統(tǒng)進行變壓器故障診斷。

1.1.2 容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測。容性設(shè)備絕緣監(jiān)測是一項比較高端的在線監(jiān)測設(shè)備。具有實時性、連續(xù)性、全方位監(jiān)控的特點。它不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)已存在的故障，還能通過監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)測將要發(fā)生的故障，自動對同一設(shè)備進行縱向?qū)Ρ?、同類設(shè)備橫向?qū)Ρ取⒔^緣性質(zhì)的發(fā)展方向等，讓工作人員及早發(fā)現(xiàn)，對故障將出現(xiàn)或已出現(xiàn)的故障初期進行及時處理。

1.1.3 變壓器局部放電在線監(jiān)測?；瘜W(xué)法、超高頻法、脈沖法以及聲測法是構(gòu)成在線監(jiān)測變壓器局部放電的四種檢測方法。其中，目前局部檢測方法中的超高頻法是常采用的方法。其特點是具有較強的抗干擾能力，實時性好、較高的靈明度以及很好的故障定位能力。局部放電監(jiān)測方法的原理是信號與傳感器的有機結(jié)合。當(dāng)變壓器油中出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象后，通過頻譜激發(fā)出電磁波信號，再由傳感器獲取信息實現(xiàn)檢測。

1.1.4 變壓器油中微水在線監(jiān)測。變壓器油中微水在線監(jiān)測能夠在線對呀汽油中水分增長率、含量進行自動分析，可以在較短的時間里檢測變壓器油含水量高低，發(fā)現(xiàn)故障原因。同時還具有連續(xù)性特點。

1.2 斷路器在線監(jiān)測

斷路器在線監(jiān)測主要監(jiān)測內(nèi)容包括機械狀態(tài)、溫度、絕緣在線監(jiān)測幾方面。

1.2.1 機械狀態(tài)

斷路器的機械部位零件比較多，且這些設(shè)備多為運轉(zhuǎn)量較大的部位，最容易出現(xiàn)故障事件。因此對斷路器的機械設(shè)備進行在線監(jiān)測十分必要。當(dāng)前，對斷路器機械狀態(tài)進行在線監(jiān)測的內(nèi)容主要包括以下幾方面：操作線圈電流的監(jiān)測；操作運行特性的監(jiān)測；主操作桿上；斷路器觸頭的磨損情況的監(jiān)測；振動信號強度的監(jiān)測。

1.2.2 溫度

可動接觸與固定接觸兩部分構(gòu)成導(dǎo)電連接。固定接觸具有固定性，一般不能輕易改動，而可動接觸具有較強的隨意性，可不受固定地點的限制。但是兩者常會因為多方面原因引起接觸不良。當(dāng)接觸地由于觸頭損傷、機械振動等其他原因引起溫度增高。當(dāng)溫度上升到一定程度后就會引起接觸位置被氧化，隨著電阻的增加溫度越高。如果不及時發(fā)現(xiàn)，小則損害周圍線路或材料，大則造成整個電器設(shè)備的破壞，嚴重時還會引起爆炸等災(zāi)害危及生命財產(chǎn)。因此，為了避免故障惡化或重大事故發(fā)生，應(yīng)對導(dǎo)電連接的溫度進行監(jiān)測，設(shè)置過熱報警設(shè)施，及時發(fā)現(xiàn)故障處理問題。

1.2.3 絕緣在線監(jiān)測技術(shù)

發(fā)現(xiàn)絕緣初期問題，極限故障參數(shù)、發(fā)展變化特征是絕緣在線監(jiān)測技術(shù)主要監(jiān)測的內(nèi)容。同時還能通過對提取到的絕緣信息進行綜合分析，提出維護設(shè)備正常運行的可行方案。其中，局部放電、介質(zhì)損耗、泄露電流等是高壓斷路器的絕緣在線監(jiān)測的主要內(nèi)容。

1.3 避雷器在線監(jiān)測

近年來，氧化鋅避雷器大范圍投入到電網(wǎng)運行中，很多在運行過程中都能取得很好的成效，但是損壞甚至爆炸事件仍有發(fā)生。對人們的生命財產(chǎn)安全造成威脅。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，每年由于高壓氧化鋅避雷器引起的事故率，國產(chǎn)的為0.286相/百相，進口的為0.34相/百相。

采用避雷器在線監(jiān)測，對防止事故發(fā)生有重要的作用。其不僅能監(jiān)測避雷器的持續(xù)電流流量，還能監(jiān)測到三相泄露電流矢量總量值。從而使避雷器的初期故障能夠被檢測出來，通過發(fā)送異常信息至電站的監(jiān)控中心，使工作人員及時獲取故障信息，采取方案防止隱患發(fā)生。

1.4 在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)存問題

目前我國的在線監(jiān)測系統(tǒng)主要表現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)種類多、單獨成套不統(tǒng)一、設(shè)備接口不兼容、等級使用范圍不明確，對設(shè)備狀態(tài)的綜合分析差，變電站在線監(jiān)測設(shè)備不統(tǒng)一等，導(dǎo)致在線監(jiān)測系統(tǒng)在運行方面存在不規(guī)則和差異性。

2 智能變電站狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用方案

在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)以標(biāo)準化、組件化、就地化設(shè)計標(biāo)準，對各項高壓電器設(shè)備如高壓電抗器、避雷器、斷路器、主變等進行全方位監(jiān)控、通過具體分析監(jiān)測數(shù)據(jù)對故障進行監(jiān)測定位，發(fā)出故障預(yù)警實現(xiàn)遠程監(jiān)測，確保高壓電氣設(shè)備事故的在控制范圍內(nèi)，防范事故的發(fā)生。是國家電網(wǎng)針對高壓設(shè)備智能化和智能變電站的技術(shù)提出的相關(guān)要求。

2.1 智能主變壓器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

智能組件和變壓器本體是智能主變壓器的組成部分。其中，執(zhí)行器和傳感器裝置在變壓器本體內(nèi)，智能通風(fēng)系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測單元和智能單元共同構(gòu)成智能組件。

2.1.1 智能主變壓器狀態(tài)監(jiān)測單元的功能

智能主變壓器狀態(tài)監(jiān)測單元的功主要有：監(jiān)測變壓器繞組溫升、監(jiān)測變壓器油溫、監(jiān)測變壓器局部放電、監(jiān)測變壓器鐵心接地電流情況、監(jiān)測套管的絕緣狀況、監(jiān)測變壓器油中溶解的構(gòu)成氣體成分并分析。通過對這些設(shè)備的監(jiān)測，利用傳感器收集的實時信息，系統(tǒng)自動進行分析，同時與其他系統(tǒng)相聯(lián)系，實現(xiàn)信息共享。

2.1.2 變壓器的綜合分析系統(tǒng)功能

變壓器的負荷運行情況與運行能力通常通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和常規(guī)測量信號進行綜合分析得出。因為每個設(shè)備的自檢測參量數(shù)目多，無法保證其信息質(zhì)量的完整性。因此在對設(shè)備狀態(tài)進行分析時，應(yīng)結(jié)合多個監(jiān)測參量全面分析。同時，由于自檢測參量只能對一部分信息進行檢測，還有一些沒有自檢測功能但對整個系統(tǒng)評估同樣重要的部分，兩者需要綜合起來考慮。其他方面信息需要生產(chǎn)管理系統(tǒng)與狀態(tài)監(jiān)測單元進行信息交流，統(tǒng)籌分析信息，實現(xiàn)全面分析。以四川北川110kV智能變電站為例。其監(jiān)控系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)監(jiān)測模式，采用新系統(tǒng)新設(shè)備，以自動化通信的方式獲取數(shù)據(jù)參數(shù)值。GIS氣體密度、主變壓器油色譜以及微水是北川110kV智能變電站的在線監(jiān)測的主要范圍。并且配備有統(tǒng)一的在線監(jiān)測分析臺、單獨組網(wǎng)、以及獨立的在線監(jiān)測就地單元和與主站留有通信接口。報警系統(tǒng)、通風(fēng)采暖系統(tǒng)等有序歸位，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的聯(lián)動性和整體性布局。但是傳統(tǒng)設(shè)備相比，其調(diào)試設(shè)備、方法以及調(diào)試經(jīng)驗需要進一步提高。

2.2 智能斷路器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

智能組件和斷路器是智能斷路器的組成內(nèi)容。其中，傳感器和執(zhí)行器包括在斷路器本體內(nèi)部。智能組件則由狀態(tài)監(jiān)測、智能單元以及驅(qū)潮、加熱、照明等組成。

2.2.1 狀態(tài)監(jiān)測單元主要功能

狀態(tài)監(jiān)測器主要是檢測斷路器設(shè)備的操作機構(gòu)狀態(tài)、SF6氣體狀態(tài)、儲能電機運行狀態(tài)等。狀態(tài)監(jiān)測單元的主要功能有：通過對操動機的分合閘速度、時間以及線圈電流進行監(jiān)測，實現(xiàn)操動機機構(gòu)狀態(tài)的檢測，對SF6氣體狀態(tài)進行檢測，獲得其溫度、壓力、水分等信息，對儲能電機工作狀態(tài)的檢測確保電機運行穩(wěn)定，對斷線。斷路器運行環(huán)境進行檢測，保證程序的正常運行。

2.2.2 斷路器的綜合分析系統(tǒng)功能

對設(shè)備的故障形式，影響因素進行合理分析，全面評估設(shè)備運行狀態(tài)，提出解決方案確保設(shè)備狀態(tài)維修。

3 避雷針狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

將絕緣在線監(jiān)測設(shè)備安裝在重要等級的避雷器上，可以使避雷器運作次數(shù)、以及避雷器泄露的阻性電流、全電流的全程受到監(jiān)測，實現(xiàn)避雷器絕緣狀況的檢測。

結(jié)語

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)大量應(yīng)用于智能變電站。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在智能變電站中意義重大，不僅能提高智能變電站的安全性，還能促進其效率的提高。但是的應(yīng)用處于初級階段，還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準和規(guī)范，需要進一步優(yōu)化和完善。

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