基于輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

沈?yàn)I松

（四川省送變電建設(shè)有限責(zé)任公司 四川 成都 611731）

基于輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

沈?yàn)I松

（四川省送變電建設(shè)有限責(zé)任公司 四川 成都 611731）

本文介紹了輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)，詳細(xì)分析了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在不同輸變電設(shè)備上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 輸變電設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；變壓器

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)正大力推進(jìn)輸變電站的智能化改造，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)輸變電站智能化的核心。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，使得輸變電設(shè)備運(yùn)行更加安全可靠，并降低了電能的損失。輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，很大程度上促進(jìn)了我國(guó)電力事業(yè)的不斷進(jìn)步。

1、輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)

當(dāng)前，能源緊缺日益嚴(yán)峻，對(duì)供電要求日漸提高，電力系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，電網(wǎng)智能化已成為一種必然的選擇。西方發(fā)達(dá)國(guó)家都加強(qiáng)智能電網(wǎng)研究，并將其上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。隨著通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，輸變電設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)得到了快速發(fā)展，并取得很大的突破。相較而言，我國(guó)電網(wǎng)智能化研究晚，但是已取得了很多舉世矚目的成就。例如，高壓設(shè)備智能化、紅外線測(cè)溫、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷評(píng)估等已得到了廣泛應(yīng)用。

輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)是通過(guò)持續(xù)供電實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的周期性或連續(xù)性地自動(dòng)監(jiān)測(cè)。它能夠在各種工作環(huán)境下應(yīng)用，及時(shí)獲取高清晰數(shù)字照片及視頻，通過(guò)對(duì)輸變電設(shè)備的監(jiān)測(cè)發(fā)出警報(bào)，并能對(duì)攝像機(jī)錄像、拍照以及方位的調(diào)整等進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，且具有良好的防雷、防塵以及抗電磁干擾能力。由于它的應(yīng)用，將我國(guó)電網(wǎng)供電安全性提升到更高的層次。

2、主要輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

2.1 變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1.1 變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)

變壓器出現(xiàn)不同的故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的氣體。油色譜在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵就在于油氣分離技術(shù)以及氣體檢測(cè)技術(shù)。其中，油氣分離技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)頂空脫氣及滲透膜脫氣；而氣體檢測(cè)技術(shù)則主要是光聲光譜法及氣相色譜。油氣分離技術(shù)的原理是分理出油中溶解的氣體，主要包括薄膜脫氣法和真空和脫氣法，油氣分離技術(shù)的脫氣效率較高，重復(fù)性較好，具有較高的靈敏度。氣體檢測(cè)技術(shù)是檢測(cè)裝置核心部件，它的性能對(duì)于整個(gè)檢測(cè)裝置性能具有決定性作用，它是通過(guò)對(duì)各種氣體濃度的測(cè)定，判斷變壓器的內(nèi)部故障和存在的絕緣問(wèn)題。

2.1.2 變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)

變壓器局部放電表現(xiàn)為脈沖型火光放電、非脈沖型輝光放電以及亞輝光放電三種。根據(jù)變壓器局部放電的特征，可以通過(guò)脈沖電流法、放電能量檢測(cè)法、超聲波法、射頻法等檢測(cè)方法進(jìn)行判斷。在具體對(duì)放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的選取時(shí)，應(yīng)根據(jù)要求合理選擇。例如，射頻檢測(cè)能夠有效提取變壓器局部放電的信號(hào)，安裝也較為方便，測(cè)量頻率高，但是對(duì)于三相變壓器，它無(wú)法起到檢測(cè)作用。再如。放電能量檢測(cè)能夠測(cè)量其他方法難以相應(yīng)的亞輝光放電，但是該方法的靈敏度較差。此外，變壓器局部放電產(chǎn)生的高頻電磁從波特性復(fù)雜，可能會(huì)受到電壓器箱壁及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，所以在具體應(yīng)用時(shí)需要注意該方面的影響。

2.1.3 變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)

繞組是變壓器內(nèi)常見(jiàn)的容易產(chǎn)生故障的部件，而大部分繞組故障是由于繞組變形的原因。對(duì)繞組變形檢測(cè)主要采用的方法有頻率響應(yīng)分析、短路電抗測(cè)試以及振動(dòng)信號(hào)分析三種。其中，頻率響應(yīng)分析是通過(guò)對(duì)繞組變形前后產(chǎn)生的電容及電感值的變化進(jìn)行正弦波掃描，反映繞組情況，它的靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，重復(fù)性好。短路電抗測(cè)試是通過(guò)空載測(cè)試對(duì)勵(lì)磁電流影響的修正，在線求出短路電抗并進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組變形問(wèn)題的在線監(jiān)測(cè)。振動(dòng)信號(hào)分析則是通過(guò)振動(dòng)傳感器對(duì)繞組及鐵芯運(yùn)行振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量反映其情況，

2.1.4 變壓器鐵心接地電流在線監(jiān)測(cè)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，變壓器鐵芯問(wèn)題也是變壓器故障中出現(xiàn)非常多的一種情況，而變壓器鐵心故障中變壓器鐵心接地又是最為常見(jiàn)的原因。變壓器鐵心接地存在兩種情況，單點(diǎn)接地以及多點(diǎn)接地。接地情況不同，流過(guò)接地線電流值也會(huì)產(chǎn)生較大的不同，而根據(jù)國(guó)標(biāo)，接地線電流值不得超過(guò)0.1A。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵心接地故障，可以通過(guò)穿心電流傳感器監(jiān)測(cè)鐵心接地的電流值。

2.2 避雷器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

氧化鋅避雷器出現(xiàn)故障時(shí)多是由于受潮和電阻片的老化，故障通常表現(xiàn)為元件發(fā)熱。氧化鋅避雷器受潮故障初期表現(xiàn)為故障元件發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)非故障元件也會(huì)發(fā)熱，且其發(fā)熱量要高于故障元件。電阻片老化故障通常表現(xiàn)為普遍的元件發(fā)熱，電阻片不同程度的老化，其發(fā)熱程度也不相同。漏電流是避雷器運(yùn)行情況判斷的重要參數(shù)，它也是避雷器在線監(jiān)測(cè)的對(duì)象，監(jiān)測(cè)方法有阻性電流諧波分析法、總泄漏電流法等。其中諧波分析運(yùn)用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)以及諧波分析技術(shù)，測(cè)取較準(zhǔn)確的阻性電流基波值。

2.3 電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.3.1 電纜局部放電監(jiān)測(cè)

在工程施工或者生產(chǎn)過(guò)程中，交聯(lián)電力電纜可能會(huì)摻入一些雜質(zhì)或殘留一些氣泡，而雜質(zhì)及氣泡擊穿電壓較低，因此在存在雜質(zhì)或氣泡的部位容易產(chǎn)生局部放電。電纜內(nèi)產(chǎn)生局部放電時(shí)，常常伴隨一些現(xiàn)象，如產(chǎn)生超聲波、電脈沖、電磁波或發(fā)光發(fā)熱等，還會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)方應(yīng)出現(xiàn)新的物質(zhì)以及氣壓變化。根據(jù)這些電纜的局部放電特征，監(jiān)測(cè)中采用的方法有超聲波檢測(cè)法、高頻電流檢測(cè)法以及超高頻檢測(cè)法等。其中，超聲波監(jiān)測(cè)法是利用超聲波感應(yīng)器對(duì)局部放電現(xiàn)象中產(chǎn)生的超聲波監(jiān)測(cè)的方法，它不需和高壓電氣相連，能夠在不斷電的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的檢測(cè)，但是該方法聲波衰減較大，因而靈敏度較低，抗干擾能力較弱。超高頻檢測(cè)法利用超高頻傳感器檢測(cè)由于局部放電而激發(fā)的電磁波信號(hào)，判斷電纜是否出現(xiàn)局部放電問(wèn)題。該方法能夠進(jìn)行局部定位，且傳感器可移動(dòng)，因此十分適合于在線監(jiān)測(cè)。高頻電流法相對(duì)而言，較為簡(jiǎn)單。它僅要對(duì)電纜本體及接電線部分進(jìn)行檢測(cè)即可。我們可將電纜本體視為一根天線，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)效果來(lái)看，高頻電流法在檢測(cè)時(shí)會(huì)受到很多干擾，因此，數(shù)據(jù)處理時(shí)需要辨識(shí)出電纜局部放電的脈沖。如電纜局部放電，可通過(guò)電纜將脈沖電流接地，因此可將高頻傳感器連接在電纜接地線上，以確定是否產(chǎn)生局部放電。

2.3.2 電纜光纖測(cè)溫

通過(guò)對(duì)電纜外層溫度的監(jiān)測(cè)，計(jì)算電纜線芯的溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電纜輸電能力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的作用。光纖測(cè)溫的原理是從光纖一端攝入激光脈沖，光脈沖會(huì)沿光纖傳播，而在光纖每一點(diǎn)進(jìn)行傳播時(shí)均會(huì)發(fā)生反射，而喇曼散射反射光則會(huì)反向傳播，最后回到入射端。喇曼散射反射光強(qiáng)度與反射點(diǎn)溫度是密切相關(guān)的，它會(huì)攜帶反射點(diǎn)溫度信息。目前常用的光纖測(cè)溫方法有光纖光柵測(cè)溫方法以及分布型光纖測(cè)溫方法。光纖光柵測(cè)溫是根據(jù)光纖材料所具有的光敏特性通過(guò)光纖傳感器對(duì)光纖芯進(jìn)行溫度測(cè)定，把寬光譜光經(jīng)反射作用成為單色光。反射光中心波長(zhǎng)與光纖芯的有效折射率相關(guān)，而有效折射率則會(huì)受到溫度的影響，因此對(duì)波長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)就可以判斷光纖光柵溫度變化情況。分布型光纖測(cè)溫方法在電纜內(nèi)部或保護(hù)層表面安置光纖，再通過(guò)光纖熱傳感測(cè)量電纜表面或表層溫度的分布情況，它具有較強(qiáng)的抗干擾能、較高的精度以及較好的兼容性。

3、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)正處于高速發(fā)展的階段，各行各業(yè)都有著巨大的用電需求，供電的安全可靠性是滿足用電需求的重要方面。為了確保輸變電設(shè)備的正常運(yùn)行，需要通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)輸變電設(shè)備中存在的安全故障，并及時(shí)解決，從而確保電力運(yùn)行的穩(wěn)定。目前，我國(guó)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然有很大的技術(shù)提升空間，只有通過(guò)不斷的技術(shù)研發(fā)，才能加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸變電設(shè)備中的運(yùn)用，為輸電、用電的安全保駕護(hù)航。

[1]王少華,葉自強(qiáng),梅冰笑. 輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)及帶電檢測(cè)技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 高壓電器, 2011, 47(4):84-90.

[2]周朝楓.輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2015(19): 15.

[3]冀慧強(qiáng).輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 天津大學(xué), 2012.

K928

B

1007-6344（2016）08-0121-01

沈?yàn)I松（1985年11月），男，助理工程師，本科，主要從事輸變電線路施工管理相關(guān)工作。