淺談主變、GIS在線監(jiān)測裝置之應(yīng)用

【摘要】電力工業(yè)將來的發(fā)展方向是智能電網(wǎng)，智能變電站將成為新建變電站的主流。智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

傳統(tǒng)的定期試驗(yàn)方式由于預(yù)防性試驗(yàn)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際運(yùn)行電壓，往往不能發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣缺陷。采用電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)，在不停電狀態(tài)下，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和主要絕緣參數(shù)通過傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳至計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，并用分析的結(jié)果來指導(dǎo)對一次設(shè)備的維護(hù)，可以大大縮短運(yùn)行設(shè)備的檢修時間及檢修周期，為變電站安全運(yùn)行提供可靠保證，具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

1、電力一次設(shè)備在線監(jiān)測的特點(diǎn)

電力一次設(shè)備的在線監(jiān)測裝置是智能電網(wǎng)能夠進(jìn)行自愈控制的基本結(jié)構(gòu)。電力一次設(shè)備在線監(jiān)測由對一次設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行常規(guī)檢測，發(fā)展成一次設(shè)備狀態(tài)的檢修，取代了舊時的計劃檢修。其監(jiān)測裝置大致可分為集中式和便攜式兩類。一次設(shè)備在線監(jiān)測裝置可采用集中式。利用監(jiān)測裝置對不同的電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，對電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和絕緣狀況進(jìn)行分析、判斷。

2、變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測方法和配置

2.1避雷器在線監(jiān)測

避雷器在線監(jiān)測主要是測量泄漏電流，利用避雷器運(yùn)行時的接地電流作取樣裝置的電源，將泄漏電流的大小轉(zhuǎn)換成光脈沖頻率的變化。采用光纖取樣，微機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通訊等技術(shù)，解決避雷器泄漏電流測量、傳輸中的無源取樣、高電壓隔離和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等關(guān)鍵問題和泄漏電流超標(biāo)即時報警，實(shí)現(xiàn)避雷器絕緣狀況在線監(jiān)測的自動化。

2.2GIS組合電器在線監(jiān)測

1）SF6氣體壓力檢測

監(jiān)測SF6氣體壓力是GIS設(shè)備基本的自檢測項(xiàng)目之一。目前該項(xiàng)技術(shù)較為成熟，選擇具有DC4～20mA模擬輸出的氣體密度繼電器，可以定量檢測SF6氣體壓力。

2）氣體水分檢測

SF6絕緣設(shè)備密封性良好，因此檢測SF6水分的必要性要弱一點(diǎn)，推薦用于新的GIS設(shè)備或SF6斷路器，對于已有的GIS設(shè)備和SF6斷路器，考慮到傳感器接入可能導(dǎo)致密封問題，不做硬性推薦。

3）局部放電檢測

GIS局部放電是GIS最常見的故障模式。目前，適合GIS局部放電檢測的技術(shù)主要有羅氏線圈耦合式和天線接收式。

4）斷路器機(jī)械和動作特性狀態(tài)監(jiān)測

傳統(tǒng)的方法是采用光電編碼器測量，但外圍電路復(fù)雜、響應(yīng)速度慢、穩(wěn)定性不高。目前已開始使用高精度直線位移傳感器或角位移傳感器來直接測量動觸頭的相對位移量，分析計算行程曲線得到動觸頭行程、超行程、平均分（合）閘速度、分（合）閘速度、分（合）閘時間、分（合）閘速度時間曲線等參數(shù)。

5）儲能電機(jī)工作狀態(tài)

斷路器儲能電機(jī)工作狀態(tài)是操動機(jī)構(gòu)狀態(tài)的一個重要方面。對于液壓機(jī)構(gòu)，除了檢測儲能電機(jī)工作電流、電壓之外，還應(yīng)統(tǒng)計儲能電機(jī)的啟動次數(shù)/日、累計工作時間/日等。日啟動次數(shù)增加或日累計工作時間增加極可能是液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏。

2.3變壓器在線監(jiān)測

變壓器在線監(jiān)測項(xiàng)目包括：油色譜在線監(jiān)測、本體及套管介損、局放、瓦斯氣體、壓力釋放、油流繼電器、油位、變壓器溫度在線監(jiān)測、接頭溫度紅外監(jiān)測等。

3、重慶星寨220kV變電站一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)配置方案

3.1總體方案

重慶星寨220kV變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)宜采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由傳感器、在線監(jiān)測裝置就地單元、后臺系統(tǒng)構(gòu)成。變電站統(tǒng)一配置一套設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，對主變壓器、避雷器等一次設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測。利用一體化監(jiān)控系統(tǒng)的綜合應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總分析。各類設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測統(tǒng)一后臺分析軟件、接口類型和傳輸規(guī)約，實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸、匯總和診斷分析。綜合應(yīng)用服務(wù)器通過對數(shù)據(jù)分析及綜合專家系統(tǒng)軟件，識別設(shè)備已有的或正在發(fā)生的或潛在的設(shè)備性能劣化現(xiàn)象，對設(shè)備狀態(tài)做出狀態(tài)預(yù)判和檢修決策建議，并采用IEC61850規(guī)約遠(yuǎn)傳至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，同時接收遠(yuǎn)方監(jiān)控中心的控制命令并返回信息。

3.2實(shí)施方案

1）監(jiān)測參量

2）主變壓器

3）避雷器

避雷器在線監(jiān)測主要監(jiān)測：泄漏電流、動作次數(shù)。

傳感器采用外置方式安裝。220kV避雷器在線監(jiān)測智能控制器就地安裝于GIS匯控柜內(nèi)。避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)接入綜合應(yīng)用服務(wù)器。

4）220kV GIS

GIS設(shè)備在線監(jiān)測配置：一臺SF6密度監(jiān)測單元，主要監(jiān)測GIS氣室SF6氣體壓力等狀態(tài)量。

傳感器采用外置式安裝，監(jiān)測單元安裝在GIS匯控柜內(nèi)，匯控柜就地安裝。在線監(jiān)測單元接收各傳感器采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后將信息通過光纖以太網(wǎng)按DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)送至在線監(jiān)測的統(tǒng)一后臺。

4、結(jié)論

1）本工程一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測包括：主變壓器、高壓組合電器（GIS）及220kV金屬氧化鋅避雷器。

2）狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由傳感器、狀態(tài)監(jiān)測IED、后臺系統(tǒng)構(gòu)成。傳感器案設(shè)備參量對象配置，IED按電壓等級和設(shè)備種類進(jìn)行配置，全站設(shè)置統(tǒng)一的后臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總與分析。