針對變電站設(shè)備在線監(jiān)測的應(yīng)用研究

陶濤

摘 要：作者針對變電站的實際運行情況，對變電站系統(tǒng)設(shè)備實施在線監(jiān)測，具有十分重要的意義，也是我國電力系統(tǒng)安全有效運行的基本保證。文章就在綜合分析變電站設(shè)備在線監(jiān)測模式的基礎(chǔ)上，探討了變電站設(shè)備在線監(jiān)測的常用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變電站設(shè)備；在線監(jiān)測；應(yīng)用研究

隨著我國近年來電力行業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)運行的安全性監(jiān)測能夠為電力系統(tǒng)的安全運行提供可靠保證。由于現(xiàn)階段我國電網(wǎng)系統(tǒng)跨度較大且基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，因而對變電站設(shè)備進(jìn)行有效系統(tǒng)的在線監(jiān)測就顯得十分重要。特別是在電子信息時代的背景下，以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段為基礎(chǔ)，在線監(jiān)測變電站設(shè)備，這不僅僅是電力系統(tǒng)安全運行的前提，也是我國電網(wǎng)改造建設(shè)的主要方向。所以，在電力系統(tǒng)的實際建設(shè)和發(fā)展過程中，應(yīng)實現(xiàn)在線監(jiān)測平臺的建立和完善，利用在線監(jiān)測手段來對變電站設(shè)備電氣檢修工作中存在的問題進(jìn)行有效彌補，從而有助于電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全性的提高。

1 變電站設(shè)備在線監(jiān)測的基本模式

隨著我國電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的逐漸發(fā)展完善，以現(xiàn)代化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的變電站設(shè)備在線監(jiān)測的重要性逐漸得到了人們的認(rèn)可和重視，利用信息網(wǎng)絡(luò)平臺對變電站設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，有助于在線監(jiān)測工作效率和質(zhì)量的提高。通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變電站設(shè)備的在線監(jiān)測，有助于有效預(yù)警機(jī)制的實現(xiàn)，特別是計算機(jī)智能預(yù)警機(jī)制的應(yīng)用，能夠在一定程度上促進(jìn)我國電網(wǎng)預(yù)警機(jī)制建設(shè)速度的提高。另一方面，在建立預(yù)警機(jī)制時，應(yīng)對預(yù)警機(jī)制的設(shè)計級別進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以實際的在線監(jiān)測結(jié)果作為預(yù)警機(jī)制級別設(shè)計的依據(jù)，并實施反饋預(yù)警。利用有效的電子、計算機(jī)技術(shù)方法對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)預(yù)警機(jī)制數(shù)據(jù)的有效分析，從而獲得合理的預(yù)警報告。只有這樣，變電站設(shè)備監(jiān)測人員才能夠及時發(fā)現(xiàn)和定位設(shè)備存在的問題，并組織相關(guān)檢修人員將故障問題進(jìn)行及時有效地處理。同時，部分預(yù)警機(jī)制也能夠為變電站設(shè)備管理提供方便。

2 變電站設(shè)備在線監(jiān)測實例分析--以變壓器故障在線監(jiān)測為例

2.1 變壓器在線監(jiān)測裝置分類

變壓器故障主要是絕緣損壞，在故障發(fā)生之前還往往伴有局部放電現(xiàn)象，還會產(chǎn)生電波、電流脈沖、電磁波、超高頻電磁波光信號和乙烷、乙炔、甲烷、一氧化碳等氣體。通常采用對測量各種信號的測量的方法確定變壓器內(nèi)部局部放電的嚴(yán)重程度。常用于變壓器在線檢測的項目及其監(jiān)測裝置監(jiān)測內(nèi)容包括：油中溶解氣裝置，監(jiān)測油中氣體組分含量；套管監(jiān)測裝置，監(jiān)測套管介損、電容量；局部放電監(jiān)測裝置，監(jiān)測局部放電情況；有載分接開關(guān)監(jiān)測裝置，監(jiān)測分接開關(guān)檔位、機(jī)械特性；溫度監(jiān)測裝置，監(jiān)測油溫、冷卻器溫度；鐵芯電流監(jiān)測裝置，監(jiān)測鐵芯接地電流；電壓監(jiān)測裝置，監(jiān)測電壓與電流的有效值。

2.2變壓器在線監(jiān)測配置分析

2.3 具體實例

目前，我院設(shè)計的某500kV變電站已安裝了一套CIE-2000型在線監(jiān)測裝置。高壓設(shè)備絕緣狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)選擇了變壓器套管、鐵芯、電容式電壓互感器、電流互感器、氧化鋅避雷器為主要被測設(shè)備，其中避雷器測量泄漏全電流及其容性和阻性分量；變壓器套管、電容式電壓互感器、電流互感器測量其泄漏電流和介質(zhì)損耗相對變化量，鐵心檢測泄漏電流，同時監(jiān)測和記錄現(xiàn)場溫度、濕度及瓷裙表面污穢電流等環(huán)境參數(shù)。文章以此為例介紹其運行情況及存在的問題。

2.3.1 系統(tǒng)介紹

第一，CIE-2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)分三大部分。第一部分是就地信號采集單元，第二部分是前臺處理系統(tǒng)，第三部分為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析和傳輸系統(tǒng)。前臺處理系統(tǒng)通過工業(yè)總線控制就地信號采集單元，用多種形式顯示，直觀對比當(dāng)前與歷史數(shù)據(jù)曲線，并由內(nèi)部局域網(wǎng)或向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析和傳輸系統(tǒng)傳送。診斷軟件通過WEB遠(yuǎn)程下載變電站當(dāng)前、歷史數(shù)據(jù)，并可接入山東電力超高壓公司MIS系統(tǒng)，協(xié)助有關(guān)專業(yè)人員作出評估及管理。

第二，傳感器分為絕緣信號傳感器和電壓信號傳感器，采用全環(huán)氧澆注且?guī)цF殼屏蔽型，它在系統(tǒng)中起著獲取、變換信號的關(guān)鍵作用。為了保障檢測系統(tǒng)品質(zhì)，末屏接地線采用大截面多股線，段子接線箱100號扁鐵接地，保證其接地可靠，信號電纜采用鎧裝屏蔽電纜，電纜頭加裝高強(qiáng)度絕緣護(hù)套，既防鼠、防機(jī)械損傷，又抗干擾、整齊美觀。

第三，目前的絕緣在線監(jiān)測產(chǎn)品基本都是用快速傅立葉變換（FFT）的方法來求介損。取運行設(shè)備PT的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號與設(shè)備泄露電流信號直接經(jīng)高速A/D采樣轉(zhuǎn)換后送入計算機(jī)，通過軟件的方法對信號進(jìn)行頻普分析，僅抽取50HZ的基本信號進(jìn)行計算求出介損。這種方法能很好地消除各種高次諧波的干擾，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能很好地反映出設(shè)備的絕緣變化。對于設(shè)備物理量的在線監(jiān)測則是通過置放傳感器探頭的方法采集信號，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入計算機(jī)分析處理。

第四，CIE-2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的測試精度一次泄漏電流：1%，設(shè)備等值電容：1.5%；系統(tǒng)電壓：1%，頻率：0.05HZ；介損測試精度：0.1%，避雷器有功電流：10%；避雷器全電流：5%。

2.3.2 CIE-2000型絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)特點

第一，信號采集單元設(shè)計原理采集單元就地采集所監(jiān)測設(shè)備的電壓、末屏電流等信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求得其幅度、相位等參數(shù)，進(jìn)而可計算介質(zhì)損耗角等電氣參數(shù)。

第二，采集單元設(shè)計特點采用DSP技術(shù)作為硬件平臺；傳感器采用高導(dǎo)磁率鐵心，可準(zhǔn)確測量小信號的幅度及角度，屏蔽措施完備，干擾影響減少；前向放大部分采用低溫漂、高精度型運算放大器以及高精度電阻使模擬放大通道穩(wěn)定。

第三，監(jiān)測系統(tǒng)的選型要求系統(tǒng)采用與高壓設(shè)備沒有直接電氣連接的一匝穿芯式傳感器；選用分層分布式系統(tǒng)，就地采集電氣參數(shù)，應(yīng)避免微安、毫安級小電流模擬信號的遠(yuǎn)距離傳輸；施工安裝簡便，可維護(hù)性好；狀態(tài)數(shù)據(jù)就地測量要求準(zhǔn)確、穩(wěn)定。不影響變電站設(shè)備的運行方式，特別是設(shè)備部件接地的要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電力運行安全性問題也逐漸引起了人們的關(guān)注，特別是將現(xiàn)代化的電子信息技術(shù)應(yīng)用于變電站設(shè)備在線監(jiān)測過程以后，能夠為變電站設(shè)備的安全運行奠定良好的基礎(chǔ)。目前變電站設(shè)備在線監(jiān)測已經(jīng)越來越向著數(shù)字化、智能化、自動化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]宋洋，王慧敏.500kV變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].啟明星辰，2012，10（9）：99-100.

[2]劉明光，白勝龍，楊煥亭，等.高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測研究[J].電氣化鐵道，2001，1（4）：11-12.

[3]趙輝.高壓電器設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[J].寧夏機(jī)械，2009，1.（3）：26-27.