智能變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置

陳芳

摘 要：智能一次設(shè)備是智能變電站的基本單元，做好其狀態(tài)參數(shù)自動(dòng)采集、在線分析、設(shè)備評(píng)估等工作，對(duì)于全面實(shí)現(xiàn)變電站的智能化具有重要作用。文章主要介紹智能變電站各種一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及優(yōu)化配置。

關(guān)鍵詞：智能變電站；一次設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；優(yōu)化配置

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）21-0080-01

智能電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，作為智能電網(wǎng)的核心組成部分，智能變電站的建設(shè)獲得了越來越多的關(guān)注。為保證設(shè)備的正常工作，以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修成為實(shí)現(xiàn)智能變電站并最終建立智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一。

1 變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

①一般變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的方法。一是油中氣體分析法。從字面意思我們就可以了解到，這種方法主要是分析油中氣體，不同的故障，會(huì)產(chǎn)生不同種類的氣體。那么分析油中氣體的具體情況，比如含量、組成等，夠診斷出故障發(fā)生的原因。常被用作特征氣體的氣體包括H2、C2H6、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H2等。通過大量的實(shí)踐研究表明，這種分析方法是非常有效的。二是局部放電法。通過實(shí)踐研究表明，局部放電法也是非常重要的一種，局部放電法又可以繼續(xù)細(xì)分，比如化學(xué)檢測(cè)、電氣測(cè)量、光學(xué)檢測(cè)等。三是頻率響應(yīng)分析法。頻率響應(yīng)分析法主要是對(duì)變壓器繞組的變形情況進(jìn)行檢測(cè)，我們知道，繞組對(duì)于變壓器非常重要，那么就提出了很高的要求，不管變形或者位移發(fā)生于繞組中，都會(huì)在一定程度上改變了變壓器的電感和電容，不利于正常工作。而采用頻率響應(yīng)分析法，可以對(duì)這些改變進(jìn)行分析和研究，從而對(duì)變壓器繞組狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。四是泵/風(fēng)扇運(yùn)行檢測(cè)。通過大量的具體運(yùn)行實(shí)踐我們可以得知，風(fēng)扇和泵是冷卻系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的部位，那么對(duì)流過泵和風(fēng)扇的電流進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)控制冷卻系統(tǒng)的溫度進(jìn)行測(cè)量，就可以對(duì)泵和風(fēng)扇的狀況進(jìn)行連續(xù)在線分析。

②GIS的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)GIS的時(shí)候，主要從這些方面來進(jìn)行：一是監(jiān)測(cè)氣體。在監(jiān)測(cè)氣體方面，可以采用多種形式來進(jìn)行，比如監(jiān)視氣體壓力、氣體的泄露情況以及氣體的濕度等。二是監(jiān)測(cè)開關(guān)電壽命。主要可以分為兩種，一種是監(jiān)測(cè)開斷電流加權(quán)值，對(duì)觸頭每次的開斷電流和時(shí)間等進(jìn)行測(cè)量，利用的是高壓互感器，以及二次電流互感器，來對(duì)開關(guān)的主電流波形進(jìn)行測(cè)量，然后利用一系列的數(shù)據(jù)處理措施，來對(duì)開斷電流加權(quán)值進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以對(duì)開關(guān)的電壽命進(jìn)行間接監(jiān)測(cè)。另外一種是監(jiān)測(cè)靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻，對(duì)靜態(tài)電阻和動(dòng)態(tài)電阻進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)回路接觸以及主觸頭等磨損情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，這樣開關(guān)的電壽命就可以被得出來。三是監(jiān)測(cè)開關(guān)機(jī)械特性。這種監(jiān)測(cè)也包括了很多方面的內(nèi)容，比如合閘線圈電流、分閘線圈電流、開關(guān)行程速度監(jiān)測(cè)、以及空氣壓力等方面的監(jiān)測(cè)。四是監(jiān)測(cè)局部放電。通過研究發(fā)現(xiàn)，有很多的方法都可以對(duì)局部放電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中應(yīng)用比較廣泛的是機(jī)械法、脈沖電流法等等。其中效果最好的超高頻法，這種方法不僅能夠檢測(cè)到SF6中局部放電的發(fā)生，還能夠識(shí)別絕緣缺陷的類型，并對(duì)局部放電的電源進(jìn)行定位，還具有良好的抗干擾性能。

③容性設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。目前在線監(jiān)測(cè)普遍采用抵消容性電流分量法。解決的方法：一是對(duì)測(cè)到的阻性電流縱向比較以及橫向比較；二是在測(cè)量裝置中采用硬件補(bǔ)償以及軟件補(bǔ)償。

2 智能變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)優(yōu)化配置

2.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器配置

在在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，非常重要的一個(gè)部分就是傳感器，通過研究發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)直接受到它的狀況的影響，因此，就需要保證傳感器足夠的準(zhǔn)確、安全以及穩(wěn)定。智能變電站的相關(guān)人員需要對(duì)在線監(jiān)測(cè)傳感器合理選擇，并且結(jié)合具體情況來對(duì)配置方式進(jìn)行綜合考慮，保證整個(gè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確可靠的運(yùn)行。傳感器又可以繼續(xù)細(xì)分，既有外置傳感器，又有內(nèi)置傳感器。

本站配置了油中溶解氣體分析（DGA）傳感器、鐵心電流傳感器、頂層油溫傳感器，配置的傳感器均采用外置傳感器，其密封性能、機(jī)械雜質(zhì)含量等應(yīng)符合或高于高壓設(shè)備的相應(yīng)要求。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)IED配置

在布置IED的時(shí)候，需要充分考慮智能變電站的需求，將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)納入考慮范圍，比如被測(cè)設(shè)備的分布、被測(cè)量的簡(jiǎn)易程度等；既需要保證在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有清晰的整體結(jié)構(gòu)，又需要保證成本得到最大限度的節(jié)約。

每臺(tái)主變配置一面“主變狀態(tài)監(jiān)測(cè)柜”，柜內(nèi)主要安裝一臺(tái)主變綜合監(jiān)測(cè)IED，該綜合監(jiān)測(cè)IED集成了油色譜監(jiān)測(cè)IED、鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)IED、油溫監(jiān)測(cè)IED三者功能，優(yōu)化整合了現(xiàn)場(chǎng)IED的配置數(shù)量。

2.3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)軟件

系統(tǒng)軟件采用先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、模塊化結(jié)構(gòu)，應(yīng)用總線控制技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)原理，使系統(tǒng)的抗干擾性能、測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都得到了很大的提高，軟件模塊易于修改、維護(hù)及升級(jí)版本。同時(shí)采用獨(dú)有的專家診斷系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析診斷，使電力運(yùn)營單位可以更加及時(shí)方便地了解并掌握變電設(shè)備的健康狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件應(yīng)具有信息收集功能、遠(yuǎn)程通信功能、分析預(yù)警功能、管理維護(hù)功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、遠(yuǎn)程維護(hù)功能、安全認(rèn)證功能、信息展示功能、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能和運(yùn)行監(jiān)視功能等。

2.4 狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的工程應(yīng)用

本期洋洽變通過安裝各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，在線完成主變狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如表1所示。

油中溶解氣體DGA監(jiān)測(cè)基于目前廣泛采用的色譜法，采用定制法蘭盤組件與不同方位的變壓器閥門對(duì)接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)油和回油，采集油樣。在變壓器本體合適位置安裝高精度零磁通電流傳感器對(duì)變壓器鐵芯接地電流信號(hào)進(jìn)行采集。

①變壓器油中溶解氣體分析（DGA）監(jiān)測(cè)IED。系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室經(jīng)典動(dòng)態(tài)頂空（吹掃-捕集）脫氣技術(shù)和高靈敏度微橋式檢測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油中七種故障組分的檢測(cè)，具有檢測(cè)靈敏度高、分析周期短，和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)一致的特點(diǎn)，是真正意義上的色譜在線。

②鐵心電流監(jiān)測(cè)。采用高精度及高穩(wěn)定性的穿芯式零磁通電流傳感器，取樣變壓器鐵心對(duì)地的泄露電流信號(hào)，運(yùn)算和處理這些電流信號(hào)，將那些雜波干擾信號(hào)給剔除掉，這樣實(shí)際的接地泄露電流信息就可以被得到，通過對(duì)鐵心絕緣的健康狀況進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)，鐵心電流監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)直接接入統(tǒng)一的主變監(jiān)測(cè)IED。

③頂層油溫監(jiān)測(cè)。頂層油溫、底層油溫監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)直接接入統(tǒng)一的主變監(jiān)測(cè)IED，監(jiān)視變壓器油溫，為變壓器壽命評(píng)估提供依據(jù)。

④合理建議。變壓器DGA監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)成熟、有效，國內(nèi)供貨廠家較多，油中溶解氣體分析已被證明對(duì)于發(fā)現(xiàn)油浸變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當(dāng)有效和可靠，是變壓器監(jiān)測(cè)的主要手段。

3 結(jié) 語

本期洋洽智能變電站主變壓器將實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，主變壓器具備油中溶解氣體分析（DGA）監(jiān)測(cè)、鐵心電流監(jiān)測(cè)、頂層油溫監(jiān)測(cè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。在線完成主變狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，在一次設(shè)備中進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的狀態(tài)檢修可以大量節(jié)省維修費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 戴賢哲.變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[J].科協(xié)論壇，2011，（9）.