電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

賀佳

摘 要：電力設(shè)備介質(zhì)損耗是反映電力設(shè)備絕緣性能的重要指標(biāo)，通過對(duì)其進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以對(duì)電力設(shè)備絕緣性能的強(qiáng)弱做出準(zhǔn)確判斷，根據(jù)實(shí)際情況采取針對(duì)性改善措施，對(duì)保證電力設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。文章分析了電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)原理及其重要性，指出了影響在線監(jiān)測(cè)的主要因素，并對(duì)當(dāng)前常用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望可以對(duì)該項(xiàng)工作的科學(xué)開展起到指導(dǎo)和借鑒作用。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備 介質(zhì)損耗 絕緣性能 影響因素 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（c）-0033-02

電力設(shè)備絕緣性能是否滿足工作要求，會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，要想提高供電質(zhì)量，為用戶提供更加可靠的用電，就需要時(shí)刻了解到電力設(shè)備工作狀態(tài)下絕緣性能的好壞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并科學(xué)處理絕緣隱患。所以就需要提高介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性，對(duì)電力設(shè)備的絕緣性能做出正確判定，確保絕緣性能的良好性。

1 電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)原理及其重要性

電力設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)有電場(chǎng)產(chǎn)生，作用在絕緣材料上發(fā)生電導(dǎo)和極化現(xiàn)象，此時(shí)便會(huì)損耗絕緣材料的內(nèi)部能量，使其絕緣性能逐漸降低。在對(duì)介質(zhì)損耗大小進(jìn)行判斷時(shí)，主要是以介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ為重要依據(jù)的，一般情況下，在對(duì)交流電壓作用下的電氣設(shè)備絕緣性能進(jìn)行分析時(shí)，可以視作并聯(lián)或串聯(lián)電路進(jìn)行分析，通過對(duì)介質(zhì)損耗相量圖進(jìn)行分析，則可以用公式來(lái)表示介質(zhì)損耗，其中U、C和ω分別表示電力設(shè)備電壓、介質(zhì)電容量和電源角頻率，根據(jù)公式可以知道介質(zhì)損耗與設(shè)備電壓平方成正比關(guān)系，與介質(zhì)電容量和電源角頻率成反比關(guān)系[1]。如果設(shè)備運(yùn)行電壓、絕緣材料和電源角頻率保持不變，則介質(zhì)損耗情況可以根據(jù)介質(zhì)因數(shù)進(jìn)行判斷。介質(zhì)損耗相量圖如圖1所示，其中δ、φ分別表示介質(zhì)損耗角和功率因數(shù)角。

2 電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)主要影響因素

2.1 傳感器

在對(duì)電力設(shè)備介質(zhì)損耗進(jìn)行在線檢測(cè)時(shí)，所用到的電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)主要有電壓和電流，這些都需要借助電流傳感器得到的。但是，電流傳感器自身存在角差，并且當(dāng)電流信號(hào)不同時(shí)，角差大小也是不一樣的，往往會(huì)處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，無(wú)法將其進(jìn)行有效消除。同時(shí)，電場(chǎng)和溫度等眾多因素會(huì)降低電流傳感器工作性能的良好性，在采集電流、電壓信號(hào)時(shí)出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，難以保證電力設(shè)備介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性[2]。

2.2 電壓測(cè)量

在對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，高壓端和低壓端之間會(huì)有一個(gè)相角誤差，并且，在電力設(shè)備持續(xù)工作過程中，相角誤差并不是固定不變的，會(huì)根據(jù)實(shí)際電壓大小做出相應(yīng)改變，具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，很難將其改變范圍控制在介質(zhì)損耗角以下，不能根據(jù)測(cè)量所得的低壓端電壓對(duì)高壓端電壓大小進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，基準(zhǔn)電壓測(cè)量存在較大的誤差。

2.3 周圍環(huán)境

電力設(shè)備介質(zhì)損耗并不是固定不變的，一般會(huì)呈現(xiàn)周期性變化趨勢(shì)，所以，要想獲取準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果，就需要通過增多監(jiān)測(cè)次數(shù)來(lái)降低誤差，利用多次監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)介質(zhì)損耗情況做出準(zhǔn)確判斷。但是，電力設(shè)備在運(yùn)行過程中，外界環(huán)境中的溫度、濕度等都是不斷發(fā)生變化的，無(wú)法保證介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)環(huán)境的一致性，多次監(jiān)測(cè)結(jié)果存在較大差異，難以對(duì)其損耗情況做出準(zhǔn)確判斷。

2.4 信號(hào)干擾

信號(hào)干擾也是影響電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)結(jié)果的一種常見因素。常見的干擾信號(hào)主要有連續(xù)的周期性干擾信號(hào)、非周期性干擾信號(hào)以及脈沖性干擾信號(hào)燈幾種，其中載波通信信號(hào)、高次諧波分量、高頻保護(hù)等，都屬于連續(xù)的周期性干擾信號(hào)；電力設(shè)備電壓變化和頻率變化，會(huì)以非周期信號(hào)形式，對(duì)電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)造成干擾；而脈沖干擾信號(hào)最主要的表現(xiàn)形式為電暈放電信號(hào)。這些都會(huì)影響介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性。

3 電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)常用技術(shù)

根據(jù)電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)途徑的不同，可以將其分為硬件監(jiān)測(cè)技術(shù)和軟件監(jiān)測(cè)技術(shù)兩種類型。

3.1 硬件監(jiān)測(cè)技術(shù)

電力設(shè)備介質(zhì)損耗硬件監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有過零點(diǎn)電壓比較法和過零點(diǎn)時(shí)差比較法兩種。過零點(diǎn)電壓比較法的應(yīng)用原理，是以電壓子在一個(gè)變化周期內(nèi)，兩次位于零點(diǎn)位置時(shí)之間的差值為依據(jù)，對(duì)介質(zhì)損耗進(jìn)行推算的。過零點(diǎn)時(shí)差比較法是以相位比較法為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的，其基本原理是對(duì)電力設(shè)備電壓、電流波形正負(fù)值一個(gè)變化周期內(nèi)，兩次過零點(diǎn)時(shí)之間的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)定，將其轉(zhuǎn)化為電壓和電流之間的功率因數(shù)角，以此來(lái)推算出介質(zhì)損耗角大小，再對(duì)介質(zhì)損耗情況進(jìn)行判斷[3]。

過零點(diǎn)電壓比較法法只需測(cè)量電壓差即可，操作方便，難度較低，并且測(cè)量點(diǎn)選在零點(diǎn)附近位置即可，可以有效排除多種因素的干擾，但是波形出現(xiàn)不正規(guī)變化時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成較大影響。過零點(diǎn)時(shí)差比較法有測(cè)量分辨率高，線性好，易數(shù)學(xué)化的優(yōu)點(diǎn)，但是需要對(duì)零點(diǎn)位置進(jìn)行精準(zhǔn)選擇，并且測(cè)量結(jié)果也會(huì)受波形變化較大影響。

3.2 軟件監(jiān)測(cè)技術(shù)

諧波分析法和正弦波參數(shù)法，都是電力設(shè)備介質(zhì)損耗常用的軟件監(jiān)測(cè)技術(shù)。諧波分析法是以離散傅里葉變換原理為理論依據(jù)，采用諧波分析法對(duì)電力設(shè)備的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行處理，依據(jù)分析結(jié)果得到基波，以此作為依據(jù)，推算介質(zhì)損耗因數(shù)大小，進(jìn)而得到介質(zhì)損耗具體情況。正弦波參數(shù)法將電力設(shè)備的電壓、電流信號(hào)波形理想化為正弦變化趨勢(shì)，利用三角函數(shù)理論知識(shí)，結(jié)合數(shù)學(xué)方程，對(duì)多個(gè)信號(hào)點(diǎn)之間的角度關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，得到介質(zhì)損耗角的正切值，完成介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)。

諧波分析法精準(zhǔn)度較高，但是測(cè)量結(jié)果會(huì)因?yàn)轭l率波動(dòng)發(fā)生較大變化，并且需要借助高分辨率轉(zhuǎn)換器，經(jīng)常會(huì)因?yàn)殡妷鹤兓厔?shì)線不夠一個(gè)周期，而出現(xiàn)頻譜泄露現(xiàn)象。正弦波參數(shù)法在進(jìn)行假設(shè)時(shí)，會(huì)因?yàn)楦哳l諧波分量的存在而受到限制，假設(shè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間存在較大偏差。

4 結(jié)語(yǔ)

在電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、用電需求不斷提高的背景下，人們對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行性能提出了更高要求，確保電力設(shè)備絕緣性能的良好性也變得更加重要。所以就應(yīng)該不斷加大對(duì)電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究力度，改善其中的不足與缺陷，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣性能的精準(zhǔn)判斷，為減低用電安全事故的發(fā)生概率提供可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李飛舟.關(guān)于電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)對(duì)安全生產(chǎn)的影響[J].供電企業(yè)管理，2012（3）：43-45.

[2] 劉勝軍，段志國(guó)，馮正軍，等.基于虛擬儀器技術(shù)的容性設(shè)備介質(zhì)損耗檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（5）：57.

[3] 張帥.電容型電力設(shè)備介質(zhì)損耗在線測(cè)量技術(shù)的研究[D].吉林大學(xué)，2012.