在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用淺談

摘? 要：本文主要研究在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用方式，首先簡單概述了在線監(jiān)測技術的具體內涵、在變電檢修工作中發(fā)揮的主要作用以及應用流程。而后重點分析在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用領域。其中，在線監(jiān)測技術可以有效應用于高壓斷路器、變壓器等方面的監(jiān)測工作。最后在上述研究的基礎上分析某一在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電檢修中的具體應用實例。以上研究證明在線監(jiān)測技術在變電檢修中具備很高應用價值。

關鍵詞：在線監(jiān)測;變電檢修;高壓斷路器;變壓器

中圖分類號：TM7? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

目前我國對電力的需求呈逐漸增加趨勢，電網建設的規(guī)模進一步擴大。這一背景下，保證電網的安全運行成為了當前電網建設中的一項重要工作。其中變電檢修是提升電網運行穩(wěn)定性的主要手段。通過在線監(jiān)測技術的應用，能夠在變電檢修中實現對變電設備的實時監(jiān)控，及時發(fā)現設備故障并采取正確處理方式，更有利于保持電網的穩(wěn)定運行。

1在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用概述

1.1電力系統(tǒng)在線監(jiān)測技術的內涵與作用

電力系統(tǒng)在線監(jiān)測技術是指有效利用智能網絡數據采集系統(tǒng)，對電力系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對其中存在的問題進行診斷的一種系統(tǒng)檢測技術[1]。相對于傳統(tǒng)的變電檢修技術具有顯著優(yōu)勢。在電力設備的運行中，變電設備故障會造成較為嚴重的經濟損失，利用在線監(jiān)測技術能夠及時發(fā)現設備中的故障，進行維護工作。并能很好保證監(jiān)測結果的準確性。具體應用當中，在線監(jiān)測技術可以主要分為以下三種類型。第一是動態(tài)數據監(jiān)測技術，該技術主要用于收集變電設備的運行數據，并能實時監(jiān)控設備的狀態(tài)信息，對設備運行狀態(tài)作出充分掌握，并及時判斷設備運行中出現的異常問題。第二是網絡數據傳輸技術，這一技術主要用于對監(jiān)測數據的傳輸，為接下來的數據分析工作打下基礎。第三是遠程控制技術，具體應用中主要用于數據收集與篩選等方面。

1.2在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用流程

在變電檢修工作中，在線監(jiān)測技術的總體應用流程如下：第一步是變電設備信息的收集，主要通過在變電設備附近安裝的監(jiān)控設備實現這一目的，初步掌握變電設備運行的各項參數。第二步是對收集到的信息進行傳輸，首先建立中央監(jiān)控系統(tǒng)，并將其與監(jiān)控設備相連，在其監(jiān)測到數據信息后，利用網絡將信息傳送到中央監(jiān)控系統(tǒng)。第三步是對收集到的數據進行分析，同時在此基礎上作出相應的調控工作。為了保證變電檢修工作的良好開展，在應用該技術時需要確保上述三個步驟的合理進行。

2在線監(jiān)測技術在變電檢修中的應用方式

2.1高壓斷路器在線監(jiān)測

高壓斷路器的主要作用為切斷高壓電路中空載電流、負荷電流與短路電流，是電網系統(tǒng)中重要的變電設備。為了保證高壓斷路器的穩(wěn)定運行，可以有效應用在線監(jiān)測技術對其運行狀態(tài)開展監(jiān)測。具體監(jiān)測內容可以分為機械特性參數監(jiān)測、分合閘線圈電流監(jiān)測、導電接觸部位溫度監(jiān)測、SF6氣體密度、濕度的監(jiān)測等。

2.1.1機械特性參數監(jiān)測

高壓斷路器機械特性參數具體包括分合閘行程及時間、分合閘速度、分合閘線圈電流峰值等[2]。在具備彈簧操作機構的高壓斷路器監(jiān)測過程中，還應在合閘完成之后監(jiān)測儲能電機單次運行時間。其監(jiān)測系統(tǒng)的組成包括位移傳感器、分閘、合閘線圈電流傳感器、儲能電機電流傳感器、斷路器輔助觸點、機械特性監(jiān)測IED、人機界面等。高壓斷路器各項機械特性參數的在線監(jiān)測主要依靠各類傳感器進行監(jiān)測。

2.1.2導電接觸部位溫度監(jiān)測

高壓斷路器運行過程中，導電接觸部位的溫度對于設備的安全運行具有重要影響。通過在線監(jiān)測技術的應用，能夠對設備的溫度情況作出及時監(jiān)測與有效預警，從而防止設備的故障問題。在斷路器導電接觸部位的溫度監(jiān)測工作中，主要應用紅外測溫技術與無線測溫兩種技術手段。其中，紅外測溫技術是應用紅外熱像儀探測物體的紅外輻射分布情況，并將其轉換為紅外熱像圖。其應用優(yōu)勢在于能夠在不與設備發(fā)生接觸、不影響設備正常運行的情況下準確測量設備的溫度。高壓斷路器的在線監(jiān)測中，能夠利用紅外測溫技術判斷觸頭是否存在接觸不良問題。

無線測溫技術的應用過程中，需要將溫度測量裝置與發(fā)熱位置相接觸，并通過溫度傳感器實現對溫度的測量，而后將測量信號向數據轉換器發(fā)送，由數據轉換器將其轉變?yōu)闊o線信號。相對于紅外測溫技術，無線測溫更有利于實現對高壓開關柜內部觸點運行溫度的有效監(jiān)測。該技術在10kV與35kV開關柜類設備溫度在線監(jiān)測過程中應用十分普遍，測量結果也具有很高準確度[1]。

2.2變壓器在線監(jiān)測

變壓器是變電系統(tǒng)的重要組成部分，同時在變壓器的運行過程中，也比較容易發(fā)生接地短路、油位下降和絕緣性能降低等問題。在進行變電檢修工作時，變壓器在線監(jiān)測技術主要應用于變壓器油色譜的監(jiān)測、局部放電監(jiān)測與鐵芯接地電流的監(jiān)測工作。

2.2.1變壓器油色譜在線監(jiān)測

在變壓器出現故障問題時，根據不同的故障類型，變壓器油的成分與氣體含量會發(fā)生相應的變化，因此可以通過對變壓器油色譜的檢測，判斷變壓器的故障類型。在監(jiān)測過程中一般依靠對H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2幾種氣體的采集和分析，對故障作出判斷。例如在絕緣油以及絕緣材料出現老化現象時主要產生CO和CO2氣體，在變壓器油溫度增加時產生CH4，在溫度進一步增加時，C2H2和C2H6氣體的含量顯著提高。變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)主要應用了色譜分析技術、氣體傳感器、溫度傳感器、電流傳感器等設備。在油色譜數據分析當中，常用的應用較為廣泛的分析方法包括三比值法、大衛(wèi)三角法和氣相色譜法等，如三比值法是將H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2形成三對比值，從而確定變壓器故障類型，三對比值運用不同編碼表示，通過編碼的分析，能夠判斷出故障的嚴重程度[3]。具體進行判斷時還需要綜合考慮氣體組分的因素。

除此之外，還可以利用光聲光譜在線監(jiān)測方法。此種監(jiān)測方法能夠對氣體分子吸收激光光子能量的情況作出定量分析，而后確定出氣體的濃度變化。這一監(jiān)測方法具備較高的精確度，對氣體樣本的數量需求較低，并且不需使用載氣。因此有利于測量效率的提高[2]。應用這一技術的在線監(jiān)測系統(tǒng)具體由控制模塊、油氣分離模塊、通信、信號處理等模塊組成。其工作原理為通過氣體循環(huán)泵，使得用于檢測的氣體向油氣分離室與光聲腔間流動，而后通過利用微音器，檢測出氣體的具體成分。將檢測后產生的信號進行放大處理，將處理結果通過計算機進行分析與診斷。鎖相放大器為信號放大的關鍵設備，能夠放大有效信號、過濾噪聲并提高相敏檢測器動態(tài)范圍。

2.2.2變壓器局部放電監(jiān)測

變壓器局部放電問題的主要產生原因包括溫度過高、變壓器絕緣性能降低、變壓器油存在雜質等。在目前變壓器局部放電的監(jiān)測中，主要采用的方法包括脈沖電流、超聲波監(jiān)測與超高頻等。上述幾種監(jiān)測方法當中，超高頻局部放電監(jiān)測技術應用較為廣泛，其主要應用原理為，在300MHz-1500MHz的寬頻帶范圍內接收局部放電形成的超高頻電磁脈沖信號[4]。在具體應用當中，比如在750kV變壓器的監(jiān)測上，需要通過分別在每相750kV變壓器油箱的底部安裝油閥式超高頻局部放電傳感器，以及在高壓側、中壓側安裝CT蓋板式UHF傳感器實現監(jiān)測作用。上述安裝方式有利于提高放電位置監(jiān)測的準確度，并能夠有效排除外界干擾，獲得更為準確的監(jiān)測結果[3]。

2.2.3變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測

變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測主要為監(jiān)測變壓器是否存在多點接地的問題。在一般情況下，主變壓器鐵芯應保證其中一點接地，在多點接地的情況下容易造成溫度過高的問題。通過在線監(jiān)測技術的應用，能夠對這一問題進行有效監(jiān)測，并及時采取解決措施。開展監(jiān)測工作時，由于在變壓器鐵芯多點接地的情況下電流遠大于正常狀態(tài)，因此通過對接地電流的實時監(jiān)測，就能夠有效解決這一問題。該系統(tǒng)中包括電流傳感器、GPRS模塊、上位機、A/D 、轉換單元、DSP等，硬件結構如圖1所示。

2.3主設備絕緣在線監(jiān)測與診斷

從當前變電檢修情況來看，絕緣事故發(fā)生幾率較大，因此為了避免不必要的問題出現，需要借助在線監(jiān)測技術對主設備絕緣進行有效的診斷。在此環(huán)節(jié)主要針對絕緣早起缺陷進行針對，通過在線監(jiān)測技術可以及時了解設備的異常運行狀況，并結合絕緣參數變化，了解其可能出現的故障，進而采取有效措施，將設備問題扼殺在萌芽中，充分發(fā)揮在線監(jiān)測技術作用，為設備運行創(chuàng)造優(yōu)質環(huán)境，提升檢修工作的實效性[4]。

3在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電檢修中的應用舉例

某變電站在將在線監(jiān)測系統(tǒng)應用在高壓斷路器檢修中時，首先運用光電傳感器實時監(jiān)測并采集高壓斷路器的運行時間與工作行程等數據信息，其次運用A/D轉換器對連接后出現變化的物理量進行迅速轉化，使其成為脈沖信號。再次，系統(tǒng)將運用高效數據分析處理器，快速完成脈沖信號的數據整理與處理，準確計算出處于工作狀態(tài)下的觸頭速度，并自動將其與相對應的規(guī)定標準值如將實測觸頭運行速度最高值與規(guī)定觸頭運行最高速度值進行對比分析，進而有效幫助工作人員全面掌握動觸頭機械性能。

由于在變電站當中，通常采用交聯(lián)聚乙烯等材料作為高壓電纜絕緣體，此類材料比較容易受到溫濕度變化、雨水等諸多外部因素的影響，進而出現絕緣電阻減小甚至出現高壓電纜被擊穿等問題，直接影響著輸電線路的正常運行。因此有必要將在線監(jiān)測系統(tǒng)運用在高壓電纜絕緣體檢修中。

4 結語

總而言之，在變電檢修中，在線監(jiān)測技術由于具有獨特的優(yōu)勢，所以發(fā)揮著不可替代的作用，既能夠降低相關工作強度，又可提升監(jiān)測的有效性，為變電檢修提供科學依據，實現預期檢修效果。

參考文獻

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[3]冶軍，瞿斌，武輝.10kv配電網電力變壓器在線監(jiān)測[J].環(huán)球市場，2019（01）：164.

[4]尤菁，駱鑫.探究750kV主變壓器超高頻局部放電在線監(jiān)測[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2019（36）：14.

收稿日期：2019-11-17

作者簡介：董斌（1985—），男，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：變電運檢。