高壓絕緣設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)

于鮮莉 賀宇 李波 張慧芬

摘要：隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高電壓大容量輸高壓設(shè)備逐步增多，對其設(shè)備進(jìn)行在線檢測勢在必行。為進(jìn)一步推廣應(yīng)用絕緣設(shè)備在線檢測技術(shù)，將這項工作實用化并滿足電力運行的安全要求，主要用于檢測50萬伏高壓設(shè)備的絕緣，也可以用于監(jiān)測中、低壓電氣設(shè)備的絕緣。目前國內(nèi)采用的在線監(jiān)測方法多是在零線中串入電阻或電容，以取得漏電信號，斷開零線、串入電阻電容，有種種不便，且存在一定危險。為保證監(jiān)測安全，監(jiān)測時不更改一次設(shè)備的接地線是理想的監(jiān)測方法。

關(guān)鍵詞：高壓絕緣;設(shè)備在線;監(jiān)測系統(tǒng)

引言

電氣設(shè)備的在線監(jiān)測作為電力設(shè)備絕緣設(shè)備的發(fā)展趨勢.以其實時不問斷監(jiān)測和能及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣隱患的優(yōu)點，已被越來越多的電力運行部門所采用.目前同內(nèi)有很多廠家進(jìn)行了相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，井在一些超高壓高壓站投入使用，積累了一定的經(jīng)驗.但由于技術(shù)原因還存在某些缺陷。

1 高壓設(shè)備絕緣設(shè)備中應(yīng)用在線監(jiān)測的意義

在線監(jiān)測技術(shù)經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，其應(yīng)用效果已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可和全面驗證。在線監(jiān)測技術(shù)通過多種傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)變電設(shè)備工作情況的全方位監(jiān)控，智能化的在線監(jiān)測設(shè)備還能將采集到的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行比對并調(diào)節(jié)，初步實現(xiàn)了變電設(shè)備自修復(fù)和自調(diào)整目標(biāo)。另外，變電設(shè)備一旦發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失往往較大，使用在線監(jiān)測技術(shù)記錄和監(jiān)測設(shè)備使用的全過程，一旦發(fā)生故障，設(shè)備故障之前的運行數(shù)據(jù)能夠為技術(shù)人員提供故障分析與故障排除的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析依據(jù)，大大降低設(shè)備維修時間[1]。

2.設(shè)備信息的收集以及分類

2.1設(shè)備信息的分類

智能電網(wǎng)中，與電氣設(shè)備相關(guān)的所有信息包括波形、聲音，圖像應(yīng)該是以數(shù)據(jù)的形式提供。為了便于收集和處理，一次設(shè)備的數(shù)據(jù)被分為五種：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)和事故數(shù)據(jù)?；緮?shù)據(jù)是靜態(tài)的，這是一次設(shè)備的基本參數(shù)，其他數(shù)據(jù)是動態(tài)的。反映設(shè)備的操作條件的數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、斷路器動作次數(shù)等。測試的數(shù)據(jù)包括：充電測試數(shù)據(jù)、常規(guī)測試數(shù)據(jù)和診斷試驗數(shù)據(jù)，這些事由專業(yè)儀器獲得的數(shù)據(jù)。

2.2設(shè)備信息的收集

一次設(shè)備的信息是由通過監(jiān)控設(shè)備的手動輸人和自動采集收集的?；緮?shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)由人工輸人收集。目前，基本數(shù)據(jù)由制造商的說明書提供，并輸人由操作者提供到操作和管理系統(tǒng)。測試數(shù)據(jù)是由維修人員，通過測試部門提供的測試報告輸人。設(shè)備的運行數(shù)據(jù)由通過監(jiān)控設(shè)備的手動輸人和自動采集收集。目前，大部分的操作數(shù)據(jù)是通過人工輸人，以及部分?jǐn)?shù)據(jù)由監(jiān)控系統(tǒng)中的高壓站收集諸如電壓、電壓、電流、開關(guān)設(shè)備的位置的信號，和變壓器油的溫度等。在線監(jiān)測數(shù)據(jù)來自在線監(jiān)測設(shè)備。

總體上，一次設(shè)備的監(jiān)視數(shù)據(jù)被存儲并限于在高壓站或電廠應(yīng)用。缺陷數(shù)據(jù)通常包含在測試、操作和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中，被輸人到操作和管理系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心。事故數(shù)據(jù)由故障記錄裝置和保護(hù)裝置自動收集并保存在監(jiān)視系統(tǒng)，是電力系統(tǒng)中的最重要的記錄，例如，根據(jù)電流斷路器動作次數(shù)和故障電流，操作者能夠估計當(dāng)前斷路器的壽命并提出維修計劃，故障電流波形是選擇斷路器的重要依據(jù)。

2.3WYJ-Ⅰ型在線監(jiān)測裝置

2.3.1系統(tǒng)的構(gòu)成和實現(xiàn)原理

該型號的高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)由主屏、遠(yuǎn)程監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集裝置、信號傳感器、站端控制系統(tǒng)、顯示儀表和信號電纜等構(gòu)成。監(jiān)測系統(tǒng)的主屏內(nèi)部有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器、站端主控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓裝置和顯示儀表等。系統(tǒng)應(yīng)用的信號傳感器有分壓、分穿芯兩種類型，每一組的信號傳感器都由設(shè)置有信號處理裝置。系統(tǒng)應(yīng)用的信號傳輸電纜有三種類型，雙屏蔽同軸信號電纜用于傳輸采集到的信號，外屏蔽層與系統(tǒng)接地連接，對干擾信號進(jìn)行有隔離。內(nèi)屏蔽用于信號可靠接地，內(nèi)部的銅芯信號線用于信號輸送。截面在0.5-0.75mm2的兩芯屏蔽雙絞線，主要用于傳輸程控信號。截面為1mm2的兩芯屏蔽線用于信號處理裝置的電源線。遠(yuǎn)程監(jiān)測可以依據(jù)具體情況進(jìn)行配置，數(shù)據(jù)信號的傳送方式可以根據(jù)高壓設(shè)備的實際絕緣情況，選用調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送，也可以利用局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送。

2.3.2絕緣監(jiān)測系統(tǒng)

主要參數(shù)絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要用于對電壓等級為110-500kV的避雷裝置、電流互感器、主變壓器鐵芯、電壓互感器、耦合電容器和主變壓器套管等，絕緣監(jiān)測系統(tǒng)主要功能具備對高壓設(shè)備自動檢測功能，可以對110kV及以上的OY、CT和PT進(jìn)行實時的監(jiān)測，主變壓器套管的介質(zhì)損耗情況、等值電容值、泄漏電流和母線電壓值進(jìn)行檢測，還可以對氧化鋅避雷裝置的阻性電流和全電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)測。具備手動檢測功能，可以采用手動的方式對選擇好的高壓設(shè)備的絕緣參數(shù)進(jìn)行檢測。利用統(tǒng)計和繪圖功能可以實現(xiàn)對被監(jiān)測的高壓設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)分分析，并生成絕緣特性曲線。利用絕緣監(jiān)測系統(tǒng)具備的智能診斷分析功能，可以進(jìn)行誤差分析，對被檢測的高壓設(shè)備參數(shù)誤差情況進(jìn)行分析，生成誤差概率分布曲線。

利用監(jiān)測系統(tǒng)具備的對比分析功能，可以對高壓設(shè)備參數(shù)進(jìn)行比較和分析，可以對參數(shù)的分布規(guī)律進(jìn)行判斷，從而對高壓設(shè)備的絕緣情況進(jìn)行深入的了解。系統(tǒng)具備的報警功能是在監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行診斷分析之后，對存在的故障進(jìn)行報警。高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)性能比較穩(wěn)定，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)具備很好的可信度，可以用于絕緣分析和判斷，和預(yù)試結(jié)論基本相符，電容量的監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，不具備任何分散特性，和預(yù)試結(jié)論十分相近，可信度很高，介質(zhì)的損失監(jiān)測數(shù)據(jù)十分穩(wěn)定，表現(xiàn)出很小的分散特性，和預(yù)試監(jiān)測結(jié)論基本相同。

采用高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)對一個變電站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)110kV電壓等級母線避雷裝置的C相經(jīng)絕緣出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，之后采用停電試驗的方式，經(jīng)過現(xiàn)場的實際檢查發(fā)現(xiàn)，C相的氧化鋅避雷裝置上蓋的密封達(dá)不到要求，從而進(jìn)入水分使裝置受潮，絕緣性能受到影響，從而有效的阻止了潛在事故，可以為以后的絕緣監(jiān)測提供現(xiàn)場經(jīng)驗。

2.4高壓斷路器在線監(jiān)測應(yīng)用

2.4.1高壓斷路器機(jī)械性能在線監(jiān)測

根據(jù)有關(guān)資料顯示，斷路器設(shè)備的損壞有80%是由于機(jī)械性能遭到破壞引起的，因此，對于高壓斷路器的機(jī)械性能進(jìn)行在線監(jiān)測十分重要?，F(xiàn)階段，針對于高壓斷路器進(jìn)行在線監(jiān)測的主要方式包括：斷路器工作行程在線監(jiān)測、震動信號在線監(jiān)測、斷路器工作速度在線監(jiān)測等。機(jī)械穩(wěn)定性較高的斷路器峰值變化相對穩(wěn)定，同時峰值出現(xiàn)的時間差也相對穩(wěn)定。高壓斷路器機(jī)械性能在線監(jiān)測最常使用的傳感器是光電傳感器，可實現(xiàn)物理信號向電信號的轉(zhuǎn)化，同時記錄脈沖信號，計算相應(yīng)的速度與行程數(shù)據(jù)[3]。

2.4.2高壓斷路器觸頭壽命在線監(jiān)測

高壓斷路器觸頭壽命在線監(jiān)測的原理可以理解為記錄斷路器斷開和閉合過程中的數(shù)據(jù)曲線，統(tǒng)計電流通過開關(guān)前后的損失量，在此基礎(chǔ)上與斷路器額定損耗值相對比，綜合判定觸頭的磨損量，最終以觸頭磨損情況判斷觸頭壽命。

結(jié)語

綜上所述，在線監(jiān)測技術(shù)能夠大大降低監(jiān)測的工作強度，提升監(jiān)測質(zhì)量，同時在線監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)24小時實時監(jiān)測，能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)和報告設(shè)備異常情況，并進(jìn)行報警。該項技術(shù)在高壓絕緣設(shè)備中運用，能夠有效提升變電設(shè)備運行質(zhì)量，提升電網(wǎng)運行安全系數(shù)。通過上文的分析可以看出，未來在線監(jiān)測一定是向著更加智能的方向發(fā)展，借助于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，實現(xiàn)高壓絕緣設(shè)備的自動化和智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家電網(wǎng)公司.0龍D雨79一2011智能高壓站一體化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范〔別.北京：國家電網(wǎng)公司，2011.

[2]鄭開琦.新一代智能高壓站一次設(shè)備模塊化設(shè)計研究〔司.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015，28（22）：114一116.

[3]梅德冬，黃國方，孫軍陵.智能高壓站二次設(shè)備自動檢測系統(tǒng)設(shè)計口j智能配電系統(tǒng)，2011，（4）：43一46.