狀態監測技術在智能變電站中的應用分析

楊榮宗

（四川省電力公司樂山電業局，四川 樂山 614200）

隨著社會的不斷發展，電力事業取得重大突破，智能電網成為一種普遍的電力服務系統，為人們的生活工作提供充足的電力保障平臺。其中，構成智能電網的核心部分是智能變電站。狀態監測技術是智能變電站技術體系中的核心，它在智能控制實際操作過程中，用于狀態檢修出現的故障問題和狀態監測。

1 狀態監測技術的應用

1.1 變壓器狀態監測

1.1.1 變壓器油中溶解氣體在線監測技術。通常情況下，故障特征氣體容易由于絕緣油在放電、過熱、電弧等作用下產生，其氣體含量、成分等對變壓器內部故障產生直接影響。為此，采用狀態監測技術對變壓器的故障特征氣體進行監測，可隨時對變壓油中溶解氣體的增長率、含量、成分等進行全程監控，如果出現故障問題，直接由故障診斷專家系統進行變壓器故障診斷。

1.1.2 容性設備絕緣在線監測。容性設備絕緣監測是一項比較高端的在線監測設備。具有實時性、連續性、全方位監控的特點。它不僅能夠及時發現已存在的故障，還能通過監測系統預測將要發生的故障，自動對同一設備進行縱向對比、同類設備橫向對比、絕緣性質的發展方向等，讓工作人員及早發現，對故障將出現或已出現的故障初期進行及時處理。

1.1.3 變壓器局部放電在線監測。化學法、超高頻法、脈沖法以及聲測法是構成在線監測變壓器局部放電的四種檢測方法。其中，目前局部檢測方法中的超高頻法是常采用的方法。其特點是具有較強的抗干擾能力，實時性好、較高的靈明度以及很好的故障定位能力。局部放電監測方法的原理是信號與傳感器的有機結合。當變壓器油中出現局部放電現象后，通過頻譜激發出電磁波信號，再由傳感器獲取信息實現檢測。

1.1.4 變壓器油中微水在線監測。變壓器油中微水在線監測能夠在線對呀汽油中水分增長率、含量進行自動分析，可以在較短的時間里檢測變壓器油含水量高低，發現故障原因。同時還具有連續性特點。

1.2 斷路器在線監測

斷路器在線監測主要監測內容包括機械狀態、溫度、絕緣在線監測幾方面。

1.2.1 機械狀態

斷路器的機械部位零件比較多，且這些設備多為運轉量較大的部位，最容易出現故障事件。因此對斷路器的機械設備進行在線監測十分必要。當前，對斷路器機械狀態進行在線監測的內容主要包括以下幾方面：操作線圈電流的監測；操作運行特性的監測；主操作桿上；斷路器觸頭的磨損情況的監測；振動信號強度的監測。

1.2.2 溫度

可動接觸與固定接觸兩部分構成導電連接。固定接觸具有固定性，一般不能輕易改動，而可動接觸具有較強的隨意性，可不受固定地點的限制。但是兩者常會因為多方面原因引起接觸不良。當接觸地由于觸頭損傷、機械振動等其他原因引起溫度增高。當溫度上升到一定程度后就會引起接觸位置被氧化，隨著電阻的增加溫度越高。如果不及時發現，小則損害周圍線路或材料，大則造成整個電器設備的破壞，嚴重時還會引起爆炸等災害危及生命財產。因此，為了避免故障惡化或重大事故發生，應對導電連接的溫度進行監測，設置過熱報警設施，及時發現故障處理問題。

1.2.3 絕緣在線監測技術

發現絕緣初期問題，極限故障參數、發展變化特征是絕緣在線監測技術主要監測的內容。同時還能通過對提取到的絕緣信息進行綜合分析，提出維護設備正常運行的可行方案。其中，局部放電、介質損耗、泄露電流等是高壓斷路器的絕緣在線監測的主要內容。

1.3 避雷器在線監測

近年來，氧化鋅避雷器大范圍投入到電網運行中，很多在運行過程中都能取得很好的成效，但是損壞甚至爆炸事件仍有發生。對人們的生命財產安全造成威脅。據有關部門統計，每年由于高壓氧化鋅避雷器引起的事故率，國產的為0.286相/百相，進口的為0.34相/百相。

采用避雷器在線監測，對防止事故發生有重要的作用。其不僅能監測避雷器的持續電流流量，還能監測到三相泄露電流矢量總量值。從而使避雷器的初期故障能夠被檢測出來，通過發送異常信息至電站的監控中心，使工作人員及時獲取故障信息，采取方案防止隱患發生。

1.4 在線監測系統現存問題

目前我國的在線監測系統主要表現監測系統種類多、單獨成套不統一、設備接口不兼容、等級使用范圍不明確，對設備狀態的綜合分析差，變電站在線監測設備不統一等，導致在線監測系統在運行方面存在不規則和差異性。

2 智能變電站狀態監測技術應用方案

在線監測系統應以標準化、組件化、就地化設計標準，對各項高壓電器設備如高壓電抗器、避雷器、斷路器、主變等進行全方位監控、通過具體分析監測數據對故障進行監測定位，發出故障預警實現遠程監測，確保高壓電氣設備事故的在控制范圍內，防范事故的發生。是國家電網針對高壓設備智能化和智能變電站的技術提出的相關要求。

2.1 智能主變壓器狀態監測技術的應用

智能組件和變壓器本體是智能主變壓器的組成部分。其中，執行器和傳感器裝置在變壓器本體內，智能通風系統、狀態監測單元和智能單元共同構成智能組件。

2.1.1 智能主變壓器狀態監測單元的功能

智能主變壓器狀態監測單元的功主要有：監測變壓器繞組溫升、監測變壓器油溫、監測變壓器局部放電、監測變壓器鐵心接地電流情況、監測套管的絕緣狀況、監測變壓器油中溶解的構成氣體成分并分析。通過對這些設備的監測，利用傳感器收集的實時信息，系統自動進行分析，同時與其他系統相聯系，實現信息共享。

2.1.2 變壓器的綜合分析系統功能

變壓器的負荷運行情況與運行能力通常通過監測數據和常規測量信號進行綜合分析得出。因為每個設備的自檢測參量數目多，無法保證其信息質量的完整性。因此在對設備狀態進行分析時，應結合多個監測參量全面分析。同時，由于自檢測參量只能對一部分信息進行檢測，還有一些沒有自檢測功能但對整個系統評估同樣重要的部分，兩者需要綜合起來考慮。其他方面信息需要生產管理系統與狀態監測單元進行信息交流，統籌分析信息，實現全面分析。以四川北川110kV智能變電站為例。其監控系統改變了傳統監測模式，采用新系統新設備，以自動化通信的方式獲取數據參數值。GIS氣體密度、主變壓器油色譜以及微水是北川110kV智能變電站的在線監測的主要范圍。并且配備有統一的在線監測分析臺、單獨組網、以及獨立的在線監測就地單元和與主站留有通信接口。報警系統、通風采暖系統等有序歸位，實現整個系統的聯動性和整體性布局。但是傳統設備相比，其調試設備、方法以及調試經驗需要進一步提高。

2.2 智能斷路器狀態監測技術的應用

智能組件和斷路器是智能斷路器的組成內容。其中，傳感器和執行器包括在斷路器本體內部。智能組件則由狀態監測、智能單元以及驅潮、加熱、照明等組成。

2.2.1 狀態監測單元主要功能

狀態監測器主要是檢測斷路器設備的操作機構狀態、SF6氣體狀態、儲能電機運行狀態等。狀態監測單元的主要功能有：通過對操動機的分合閘速度、時間以及線圈電流進行監測，實現操動機機構狀態的檢測，對SF6氣體狀態進行檢測，獲得其溫度、壓力、水分等信息，對儲能電機工作狀態的檢測確保電機運行穩定，對斷線。斷路器運行環境進行檢測，保證程序的正常運行。

2.2.2 斷路器的綜合分析系統功能

對設備的故障形式，影響因素進行合理分析，全面評估設備運行狀態，提出解決方案確保設備狀態維修。

3 避雷針狀態監測技術應用

將絕緣在線監測設備安裝在重要等級的避雷器上，可以使避雷器運作次數、以及避雷器泄露的阻性電流、全電流的全程受到監測，實現避雷器絕緣狀況的檢測。

結語

在網絡技術不斷發展的環境中，網絡通信技術大量應用于智能變電站。狀態監測技術在智能變電站中意義重大，不僅能提高智能變電站的安全性，還能促進其效率的提高。但是的應用處于初級階段，還未形成統一的標準和規范，需要進一步優化和完善。

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