GIS在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷綜合管理系統(tǒng)的分析

賀堯

摘 要：GIS是電力系統(tǒng)中的主要組成部分，隨著GIS系統(tǒng)應(yīng)用的不斷廣泛，對(duì)GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷的綜合管理的要求也不斷提高，由于此系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中涉及的范圍較廣，工作量較大，增加了管理難度。所以，在對(duì)GIS系統(tǒng)進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的過(guò)程中，要加大對(duì)管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)力度，全方面的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善?；诖耍恼聦腉IS系統(tǒng)的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷綜合管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，進(jìn)而提出針對(duì)性的解決方案。

關(guān)鍵詞：GIS；在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷；管理系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U673.37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）23-0186-02

前言

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，電力設(shè)備的安全運(yùn)行直接決定著電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。所以，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)和故障診斷成為了確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的首要條件。目前，我國(guó)在電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)和故障診斷方面依舊存在著一些問(wèn)題，要想使電力系統(tǒng)更好的發(fā)展，就要對(duì)目前出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的解決。

1 GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外現(xiàn)狀

目前，許多發(fā)達(dá)國(guó)家的GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)取得了初步的成效，例如，日本在國(guó)際電力設(shè)備研討會(huì)上展示了十幾項(xiàng)GIS在線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備，并且價(jià)格不及系統(tǒng)本身成本的十分之一，對(duì)比往年，大大降低了設(shè)備成本。美國(guó)早在九十年代初期由于安裝了GIS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，避免了數(shù)次重大事故的發(fā)生，進(jìn)一步確保了供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。近幾年，國(guó)外相繼將傳感器系統(tǒng)以及保護(hù)設(shè)備安裝在了GIS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，有效的提高了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效率，并逐步實(shí)現(xiàn)了電力設(shè)備的現(xiàn)代化以及智能化。

1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

目前在國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大致分為集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分散式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩大類(lèi)。其中，集中式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將檢測(cè)信號(hào)引入控制室的控制器中，并對(duì)其進(jìn)行整理和分析，進(jìn)行集中式的檢測(cè)。分散式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用專(zhuān)業(yè)的儀器，對(duì)收集來(lái)的信息進(jìn)行就地式的測(cè)量，避免了將信息進(jìn)行統(tǒng)一處理這一過(guò)程。在實(shí)際的GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用中，我國(guó)在分散式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上取得了初步的成果，對(duì)于集中式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究還有待加強(qiáng)。

2 GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致包括傳感器電路、上下機(jī)位以及通訊網(wǎng)絡(luò)四個(gè)部分組成。下文將主要針對(duì)下機(jī)位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及傳感器電路進(jìn)行主要分析。

2.1 下機(jī)位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在對(duì)下機(jī)位進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，首先，下機(jī)位要滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件。首先，能夠?qū)⑹占銐虻臄?shù)據(jù)提供給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理，并具有較快的運(yùn)行速度以保證及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其次，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中各個(gè)單元的數(shù)據(jù)完整的運(yùn)輸?shù)焦芾碇行倪M(jìn)行管理和分析。最后，為了能夠?qū)Ω鞣N下機(jī)位的軟件進(jìn)行安裝，要確保下機(jī)位的容量足夠大。為了滿(mǎn)足以上對(duì)下機(jī)位的要求，目前應(yīng)用較多的系統(tǒng)是嵌入式微機(jī)系統(tǒng)。嵌入式微機(jī)系統(tǒng)具有體積小、功能強(qiáng)以及采集信息面廣等特點(diǎn)，充分滿(mǎn)足了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)下機(jī)位的要求。由于嵌入式系統(tǒng)具有不同的型號(hào)，所以，在對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行選擇的時(shí)候，要根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行合理科學(xué)的選擇，進(jìn)一步的確保監(jiān)測(cè)質(zhì)量。

2.2 傳感器電路的監(jiān)測(cè)

在GIS系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，收集來(lái)的信號(hào)必須經(jīng)過(guò)傳感器的處理將大信號(hào)轉(zhuǎn)換為小信號(hào)，方便處理器對(duì)信息的及時(shí)處理。在傳感器使用的過(guò)程中，可以自己進(jìn)行自主研發(fā)，也可以對(duì)傳感器的成品進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)。但是，由于自主研發(fā)傳感器的時(shí)間較長(zhǎng)，各個(gè)方面的穩(wěn)定性未經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的檢測(cè)無(wú)法保證，同時(shí)維護(hù)性能較低，所以，大多數(shù)的監(jiān)測(cè)人員選擇直接購(gòu)買(mǎi)成品傳感器，不但充分的節(jié)省了時(shí)間，而且明顯的提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效率。目前，常用的傳感器大致分為兩類(lèi)。一類(lèi)是有源傳感器，一類(lèi)是無(wú)源傳感器。其中應(yīng)用較為廣泛的是有源傳感器，雖然有源傳感器相對(duì)于無(wú)源傳感器來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使用難度較大。但是，有源傳感器可以將傳感器系統(tǒng)的電壓信號(hào)進(jìn)行有效的增強(qiáng)，同時(shí)減少外界對(duì)傳感器的干擾，大大地提高了傳感器的運(yùn)輸效率，增加了穩(wěn)定性[1]。

3 GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 對(duì)線圈內(nèi)工作電流的監(jiān)測(cè)

當(dāng)電磁鐵線圈中有電流通過(guò)時(shí)，電磁鐵的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生磁力，系統(tǒng)中的鐵芯受到磁力的吸引，會(huì)造成斷路器中的開(kāi)關(guān)站進(jìn)行分閘和合閘。由于電磁體線圈中包含的信息量較為豐富，對(duì)電磁鐵的線圈進(jìn)行分析可以有效的了解斷路器中開(kāi)關(guān)的分合情況以及電磁鐵線圈的運(yùn)行情況。所以，對(duì)電磁鐵線圈進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體運(yùn)行具有相當(dāng)大的影響。通過(guò)對(duì)電磁線圈中的電波進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出電磁鐵線圈的工作時(shí)間以及通電時(shí)間，進(jìn)一步分析出開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 對(duì)開(kāi)關(guān)電流的監(jiān)測(cè)

開(kāi)關(guān)對(duì)于整個(gè)電路來(lái)說(shuō)起著保護(hù)作用，所以，對(duì)開(kāi)關(guān)內(nèi)電流的充分監(jiān)測(cè)可以有效的防止由于電路故障引起的電網(wǎng)系統(tǒng)故障。其中，電路開(kāi)關(guān)觸頭的壽命直接決定著開(kāi)關(guān)的運(yùn)行質(zhì)量，在對(duì)電路開(kāi)關(guān)觸頭壽命的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，由于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法存在一定的弊端，所以，在目前的監(jiān)測(cè)中運(yùn)用了一種新的監(jiān)測(cè)方法，電線壽命曲線法，通過(guò)這種方法，將每種型號(hào)電路中通過(guò)的電流進(jìn)行記錄，并通過(guò)曲線的方式表現(xiàn)出來(lái)，可以使監(jiān)測(cè)人員直觀的對(duì)線路中的電流通過(guò)情況進(jìn)行分析，進(jìn)而推斷出電路開(kāi)關(guān)觸頭的使用壽命，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。

4 GIS故障診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著科技時(shí)代的到來(lái)，我國(guó)在故障診斷方面已經(jīng)摒棄了傳統(tǒng)的診斷方法，對(duì)于診斷系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新。目前，我國(guó)GIS故障診斷系統(tǒng)的方法主要包括智能診斷法、數(shù)學(xué)診斷法以及傳統(tǒng)的故障診斷法。其中應(yīng)用較為廣泛的是智能診斷法和數(shù)學(xué)診斷法。智能診斷法是通過(guò)將智能化的管理系統(tǒng)運(yùn)用到技術(shù)診斷中去，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的潛在故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，例如，運(yùn)用機(jī)器人進(jìn)行巡視、變色在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及安裝避雷針的在線監(jiān)測(cè)等，進(jìn)一步的提高的故障診斷系統(tǒng)的效率。數(shù)學(xué)診斷法是通過(guò)運(yùn)用數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)系統(tǒng)中的故障監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析從而建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)。同時(shí)采用歸納法、分析法、計(jì)算法等方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和歸納，形成一套完善的故障診斷體系[2]。endprint

5 GIS故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

5.1 對(duì)SF6氣體的故障診斷

SF6氣體的特性：由于SF6氣體本身具有無(wú)色無(wú)味的特性，同時(shí)擁有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種優(yōu)良的傳導(dǎo)介質(zhì)，所以被廣泛運(yùn)用到電氣開(kāi)關(guān)類(lèi)的設(shè)施中。并且這種氣體在低溫的環(huán)境下依舊能夠保持較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。只有GIS系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，由于故障產(chǎn)生的火花以及局部放電等因素，造成了環(huán)境中的溫度迅速升高，SF6氣體在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解后的氣體會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行腐蝕，并且導(dǎo)致絕緣體老化，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。所以，對(duì)于GIS系統(tǒng)的SF6氣體進(jìn)行故障診斷對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。

5.2 對(duì)SF6氣體的故障診斷方法

首先，在對(duì)此類(lèi)氣體進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中，要考慮到溫度對(duì)于氣體的影響。將氣體放入溫度相對(duì)穩(wěn)定的室內(nèi)，并且不斷的對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，及時(shí)的將氣體的變化情況記錄下來(lái)，對(duì)記錄結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析，進(jìn)一步找出氣體在不同溫度下產(chǎn)生變化的規(guī)律。根據(jù)分析的結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的溫度進(jìn)行有效的控制，避免溫度變化導(dǎo)致氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。其次，研究風(fēng)速對(duì)氣體的影響。將氣體放入一個(gè)密閉的空間內(nèi)，分別記錄風(fēng)扇關(guān)閉、風(fēng)扇打開(kāi)一檔以及風(fēng)扇打開(kāi)二擋時(shí)氣體的變化情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄和分析，進(jìn)而得出風(fēng)速越快，該氣體在空間內(nèi)的擴(kuò)散速度就越快，氣體濃度下降的也就越快這一結(jié)論。根據(jù)這一結(jié)論，在氣體發(fā)生泄漏的過(guò)程中，必要的時(shí)候要提高泄漏點(diǎn)內(nèi)的氣體流動(dòng)速度，迅速降低氣體濃度，減小發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的概率。最后，要對(duì)氣體泄漏的速率進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)氣壓與溫度對(duì)氣體的影響，計(jì)算出氣體的泄露速率，根據(jù)氣體的泄露速率制定出相應(yīng)的解決措施。

5.3 對(duì)局部放電進(jìn)行故障診斷

GIS的局部放電指的是GIS設(shè)備在電場(chǎng)的影響下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，局部放電會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的絕緣系統(tǒng)失效，造成設(shè)備的損壞。目前，在局部放電進(jìn)行故障診斷中經(jīng)常采用的方法是仿真模型設(shè)置法，這種方法通過(guò)建立一個(gè)與GIS系統(tǒng)相近的仿真模型，對(duì)影響設(shè)備的因素進(jìn)行干擾，并將局部放電過(guò)程中產(chǎn)生的電磁波通過(guò)自身的導(dǎo)體進(jìn)行傳導(dǎo)，減少了對(duì)GIS系統(tǒng)的影響[3]。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的管理現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，接著對(duì)GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，其中對(duì)下機(jī)位的監(jiān)測(cè)以及傳感器電路的監(jiān)測(cè)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。最后，對(duì)于GIS故障診斷系統(tǒng)中對(duì)SF6氣體以及局部放電的故障診斷方法進(jìn)行闡述。通過(guò)對(duì)GIS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和GIS故障診斷系統(tǒng)的深入討論，進(jìn)一步降低了GIS系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，確保了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李德剛.涼水塔風(fēng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)化在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)研究[D].湖南大學(xué)，2015.

[2]劉黎，何文林，劉巖，等.輸變電設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)分析軟件設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2016，08：27-32.

[3]夏向陽(yáng)，羅安，周柯.電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷綜合管理系統(tǒng)[J].長(zhǎng)沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，03：30-33.endprint