關(guān)于智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場試驗方法的探討

張棟

摘 要：基于智能變電站在線監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場試驗方法的空白，探索總結(jié)了一套行之有效的調(diào)試方案，并對現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析處理。

關(guān)鍵詞：智能變電站;一次設(shè)備;在線監(jiān)測;試驗方法

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0163-02

1在線監(jiān)測調(diào)試項目及方案：（實際模擬故障量，裝置如何報警，報警限值）

一次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測是智能變電站系統(tǒng)的重要組成部分。變壓器油色譜監(jiān)測系統(tǒng)，通過分析油色譜、油中水分監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，提前發(fā)現(xiàn)變壓器過熱或絕緣故障，同時可以降低檢修取油的次數(shù);通過局部放電設(shè)備監(jiān)測GIS內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超聲波，實現(xiàn)局部放電的監(jiān)測和定位;通過鐵心接地電流監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)鐵心多點接地故障;通過避雷器泄露電流監(jiān)測，判斷避雷器老化程度，記錄避雷器放電次數(shù);SF6氣體監(jiān)測實時顯示GIS內(nèi)部SF6氣體的微水及密度。

1.1在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試

1.1.1網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)測試，監(jiān)測功能測試，數(shù)據(jù)記錄功能及自診斷功能測試

檢測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接是否良好，檢驗網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)丟包率是否合格，網(wǎng)絡(luò)延時應(yīng)小于100ms，是否存在網(wǎng)絡(luò)擁塞，長時間監(jiān)測通訊狀態(tài)應(yīng)穩(wěn)定可靠，大數(shù)據(jù)量處理應(yīng)反應(yīng)快速準確。

在裝置運行時期，系統(tǒng)應(yīng)能對動態(tài)數(shù)據(jù)進行正確的記錄，對于裝置出現(xiàn)異常等各類情況，系統(tǒng)能夠正確地建立事件標識;另外系統(tǒng)應(yīng)能保證記錄數(shù)據(jù)的安全性，不會因電源意外中斷、電流快速或緩慢波動而丟失已記錄的動態(tài)數(shù)據(jù);系統(tǒng)不會因存在了外部訪問就刪除了動態(tài)的記錄數(shù)據(jù);系統(tǒng)是否具備屏蔽人工刪除和修改動態(tài)記錄數(shù)據(jù)的功能;按下任意一個開關(guān)或按鍵不應(yīng)丟失或抹去已記錄的信息。檢查裝置是否具備自診斷功能并將其結(jié)果上傳監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1.2在線監(jiān)測設(shè)備與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接光纖測試

連接光纖應(yīng)平滑布放，彎曲半徑應(yīng)滿足光纖展放要求，光纖接頭表面清潔，測試衰耗≤2dB，裕度應(yīng)滿足要求。

1.2變壓器油色譜

1.2.1取油送檢（標準）

由試驗人員記錄主變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，并在主變壓器取油閥對本體油樣進行采集，送試驗室利用色譜分析儀分析，得出標準試驗數(shù)據(jù)。

1.2.2分析（標準）結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)比對

變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄了主變壓器油中氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）以及總烴含量，將色譜分析儀的標準數(shù)據(jù)與監(jiān)測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)進行比對，看兩者是否吻合。

1.2.3主變壓器運行后色譜分析

在變壓器運行狀態(tài)下再次取油重復(fù)以上步驟，以檢驗在線監(jiān)測設(shè)備的準確性。

1.3變壓器鐵芯電流

1.3.1通電試驗校驗采集器準確度

使用標準試驗電流源在穿心電流互感器的一次側(cè)通入試驗電流，獲取6個監(jiān)測點進行分析，分別通入10mA，100mA，500mA，1000mA，5000mA，10000mA電流，同時記錄各記錄點在監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示值。

1.3.2將試驗結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)比對

將監(jiān)控系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)與選取標準監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)比較，應(yīng)符合誤差≤5%的要求。

公式如下：

1.3.3與運行狀態(tài)下實測結(jié)果進行比對

在主變壓器運行狀態(tài)下，實際測量變壓器鐵芯的接地電流，與在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)比對同時也應(yīng)該滿足誤差要求。

1.4在GIS耐壓試驗中進行超聲波局放試驗

1.4.1試驗操作

（1）將各個間隔斷路器、隔離開關(guān)全部合上，地刀全部拉開，從套管加Um/進行老煉，持續(xù)時間5min。

（2）老煉：加壓Um，持續(xù)3min。

（3）耐壓：斷路器、隔離開關(guān)與第一步相同，加壓（Ut），持續(xù)1min。

（4）耐壓結(jié)束后降壓至U0進行局部放電試驗。

1.4.2 GIS局放試驗

（1）測試背景噪聲，應(yīng)盡量避免工作環(huán)境的其他噪聲干擾;（2）將傳感器放置在待測點上，傳感器在使用之前應(yīng)均勻涂抹專用硅膠，測量之時應(yīng)盡量保持靜止狀態(tài);（3）觀察連續(xù)模式圖譜，與背景噪聲圖譜比較，如信號增長明顯，由判據(jù)來區(qū)分故障類型，確定之后顆粒故障需結(jié)合脈沖模式進行危險性評估，毛刺和電位懸浮引起的放電需結(jié)合相位模式再具體區(qū)別判定。根據(jù)聲音在氣室傳遞衰減的特性，結(jié)合GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)判斷故障部位。

1.4.3注意事項

（1）試驗前要保證CT短路接地，PT開路。（2）試驗前保證各斷路器、隔離開關(guān)位置正確。（3）進行局放測量時要保證開關(guān)室內(nèi)無雜聲，以免干擾測量結(jié)果。（4）當儀器不用電池工作時，儀器必須接地。

1.5 GIS SF6微水密度

（1）用密度繼電器效驗儀檢驗GIS中監(jiān)測探頭精度：將密度繼電器調(diào)節(jié)至固定壓力，記錄在線監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)，壓力可選取0.1MPa，0.2MPa，0.3MPa，0.5MPa，0.6MPa，0.8MPa六個點進行檢驗。檢驗時壓力變化必須十分緩慢（大約為0.02bar/s），必須避免在氣體密度繼電器上吹風(fēng)和直接日照。（2）檢驗GIS中SF6微水含量（標準）：試驗人員使用SF6微水測試儀，通過GIS充氣口，使用配套接口與GIS連接，調(diào)節(jié)進氣閥達到標準壓力測量SF6微水含量。連續(xù)測量五次數(shù)值，準確記錄。（3）將實測氣體壓力與在線監(jiān)測采集數(shù)據(jù)比對。（4）微水試驗結(jié)果（標準）與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比較是否滿足誤差要求。（5）模擬SF6氣體壓力達到監(jiān)測報警門限值，觀察在線監(jiān)測設(shè)備的反應(yīng)。

1.6避雷器泄露電流

1.6.1通電試驗檢驗全電流線性度及精度

使用標準試驗電流源在穿心電流互感器的一次側(cè)通入試驗電流，獲取6個監(jiān)測點進行分析，分別通入100μA，500μA，1000μA，2000μA，5000μA，9000μA電流，同時記錄各記錄點在就地采集裝置及監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示值。

1.6.2將試驗結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行比對

（1）將就地采集裝置顯示數(shù)據(jù)和監(jiān)測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)計算誤差，以校驗數(shù)據(jù)傳輸和記錄的準確性。誤差≤±（標準讀數(shù)×5%+5μA），公式如下：

（2）另外一個檢測方法是在PT二次回路加額定電壓，通過PT感應(yīng)使一次設(shè)備達到工頻額定電壓，此時觀察記錄避雷器泄露電流表讀數(shù)（由于電流表經(jīng)過校驗，故可以作為標準），與就地采集裝置顯示數(shù)據(jù)和監(jiān)測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)比對，計算誤差。

（3）使用放電計數(shù)器測試儀檢驗放電次數(shù)：使用放電計數(shù)器測試儀GN-15對避雷器計數(shù)器進行放電試驗，就地采集裝置顯示放電次數(shù)應(yīng)與試驗次數(shù)吻合，同時記錄在線監(jiān)測系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，也應(yīng)與試驗次數(shù)吻合。

2現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題及分析、解決辦法

2.1避雷器放電計數(shù)器誤動

通過長時間現(xiàn)場調(diào)試及試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn)避雷器的放電次數(shù)計數(shù)器存在誤動的問題，就地采集裝置顯示的放電次數(shù)大多不為0，最多的達到17次。通過對避雷器計數(shù)器的整體研究，分析出是因為放電計數(shù)器中微電流傳感器靈敏度過高，閾值范圍無法滿足現(xiàn)場試驗及正常運行狀態(tài)下的需求，且微電流傳感器中的連接導(dǎo)線在試驗及運行狀態(tài)下處于周圍電磁場中存在干擾問題，使放電計數(shù)器無法躲過試驗及運行條件下的沖擊，導(dǎo)致勿動的產(chǎn)生。

2.2避雷器穿芯式微電流互感器采樣精度

在對避雷器在線檢測系統(tǒng)進行調(diào)試的過程中，對避雷器穿芯式電流互感器進行模擬通電，通過就地的采集裝置觀測電流值時，發(fā)現(xiàn)當通過避雷器穿芯電流互感器的電流數(shù)值固定，而裝置顯示的電流值變化幅度過大，超出誤差范圍。

通過分析我們得出避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用的電流互感器為穿芯式零磁通微電流傳感器，該種傳感器的特點是采樣范圍從幾百μA級至幾mA級。靈敏度高，輸出能靈敏反應(yīng)輸入量微小變化;輸出信號盡可能大。測量范圍內(nèi)線性度好，輸出波形不發(fā)生畸變，輸出信號與被測信號間比值差、角差小，其差值穩(wěn)定，不隨溫度等因素變化而變化。

穿芯式微電流互感器原理如下：設(shè)I1為微電流互感器一次側(cè)電流，I2為二次側(cè)電流，I0為激磁電流，N1、N2分別為一、二次繞組匝數(shù)。該微電流互感器磁勢平衡方程為：

I1N1+I2N2=-I0N1

當激磁安匝I0N1為零時，I1N1=-I2N2即付邊安匝變化能完全反映原邊安匝變化，誤差為零。一般稱I0N1為絕對誤差，I0N1/I1N1為相對誤差。電流互感器誤差為復(fù)數(shù)誤差，可用比值差f和角差δ表示。

ε=-I0N1/I1N1=f+jδ

式中f=（I2N2/I1N1）/I1×100%，δ為I2逆時針180°后與I1夾角。

由此可見，由于I0N1的存在，使I2N2與I1N1存在角差δ和比值差f。若I0=0，則激磁磁勢為0，誤差為零。此時鐵芯處于“零磁通”狀態(tài)，它工作于磁化曲線起始段即線性段。這時，電流互感器輸出波形就不會畸變，保持良好線性度，此即為“零磁通原理”。若能使互感器鐵芯始終處于零磁通狀態(tài)，就能從根本上消除電流互感器誤差。由互感器工作原理可知，靠互感器自身是不可能實現(xiàn)零磁通，必須靠外界條件補償或調(diào)整。

因此我們提出在互感器的二次側(cè)增加一個有源繞組的方法來平衡互感器內(nèi)鐵芯所產(chǎn)生的激磁磁勢，來近似的使互感器鐵芯達到零磁通，解決誤差問題從而能夠投入正常運行。

2.3在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控功能部分不完善

在調(diào)試過程中，通過試驗的方法使在線檢測系統(tǒng)獲得采樣，實時的反應(yīng)一次設(shè)備的運行情況，但是當一次設(shè)備出現(xiàn)故障，或使用試驗手段模擬一次設(shè)備故障的情況下，在線監(jiān)測就地裝置或監(jiān)控系統(tǒng)雖然能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并反映故障采樣，卻無法通過報警或聲音等方式及時報告變電站內(nèi)值班運行人員或集控站，使在線監(jiān)測系統(tǒng)只是實時反映一次設(shè)備運行狀態(tài)而無法報警。

通過對在線監(jiān)測的后臺軟件ZF800的使用和研究，當通過試驗手段模擬故障的時候，ZF800能夠?qū)崟r的反映故障狀態(tài)，記錄故障數(shù)據(jù)，軟件提供趨勢圖、直方圖、大衛(wèi)三角形等圖形來顯示，在ZF800界面有指示燈來反應(yīng)一次設(shè)備運行狀態(tài)，綠色表示正常運行，黃色表示告警，紅色表示故障，然而該軟件使用485同綜自系統(tǒng)后臺連接，目前還無法實現(xiàn)綜自后臺報警發(fā)信以及聲音告警，并且無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時上傳。

經(jīng)討論和分析，我們決定借鑒目前廣泛運用的綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)模式，要求在線監(jiān)測廠家通過ZF800軟件實時上傳在線監(jiān)測系統(tǒng)的遙信及遙測數(shù)據(jù)，并上傳集控或調(diào)度，完善無人值守變電站理念，通過軟件自身的報警功能上傳至后臺機通過聲音發(fā)信實現(xiàn)在線監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測及報警上傳功能。

3結(jié)語

綜合以上的論述，我們通過試驗和分析的手段提出了智能化變電站中在線監(jiān)測系統(tǒng)的各個部分的試驗方法，這些方法能夠有效的對在線監(jiān)測裝置及監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試，也為今后能夠更加深入的研究在線監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試方法提供了一些設(shè)想。我們在調(diào)試過程中遇到了種種的問題，通過分析討論并提供了解決的合理辦法，也為今后智能變電站中在線監(jiān)測的調(diào)試提供了可靠的保證。