智能變電站一次設備狀態(tài)監(jiān)測優(yōu)化配置

陳芳

摘 要：智能一次設備是智能變電站的基本單元，做好其狀態(tài)參數(shù)自動采集、在線分析、設備評估等工作，對于全面實現(xiàn)變電站的智能化具有重要作用。文章主要介紹智能變電站各種一次設備的狀態(tài)監(jiān)測及優(yōu)化配置。

關鍵詞：智能變電站；一次設備；狀態(tài)監(jiān)測；優(yōu)化配置

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0080-01

智能電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，作為智能電網(wǎng)的核心組成部分，智能變電站的建設獲得了越來越多的關注。為保證設備的正常工作，以設備狀態(tài)監(jiān)測為基礎的狀態(tài)檢修成為實現(xiàn)智能變電站并最終建立智能電網(wǎng)的核心技術之一。

1 變壓器的狀態(tài)監(jiān)測

①一般變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測的方法。一是油中氣體分析法。從字面意思我們就可以了解到，這種方法主要是分析油中氣體，不同的故障，會產(chǎn)生不同種類的氣體。那么分析油中氣體的具體情況，比如含量、組成等，夠診斷出故障發(fā)生的原因。常被用作特征氣體的氣體包括H2、C2H6、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H2等。通過大量的實踐研究表明，這種分析方法是非常有效的。二是局部放電法。通過實踐研究表明，局部放電法也是非常重要的一種，局部放電法又可以繼續(xù)細分，比如化學檢測、電氣測量、光學檢測等。三是頻率響應分析法。頻率響應分析法主要是對變壓器繞組的變形情況進行檢測，我們知道，繞組對于變壓器非常重要，那么就提出了很高的要求，不管變形或者位移發(fā)生于繞組中，都會在一定程度上改變了變壓器的電感和電容，不利于正常工作。而采用頻率響應分析法，可以對這些改變進行分析和研究，從而對變壓器繞組狀態(tài)進行實時監(jiān)測。四是泵/風扇運行檢測。通過大量的具體運行實踐我們可以得知，風扇和泵是冷卻系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的部位，那么對流過泵和風扇的電流進行測量，并且對控制冷卻系統(tǒng)的溫度進行測量，就可以對泵和風扇的狀況進行連續(xù)在線分析。

②GIS的狀態(tài)監(jiān)測。在監(jiān)測GIS的時候，主要從這些方面來進行：一是監(jiān)測氣體。在監(jiān)測氣體方面，可以采用多種形式來進行，比如監(jiān)視氣體壓力、氣體的泄露情況以及氣體的濕度等。二是監(jiān)測開關電壽命。主要可以分為兩種，一種是監(jiān)測開斷電流加權值，對觸頭每次的開斷電流和時間等進行測量，利用的是高壓互感器，以及二次電流互感器，來對開關的主電流波形進行測量，然后利用一系列的數(shù)據(jù)處理措施，來對開斷電流加權值進行計算，這樣就可以對開關的電壽命進行間接監(jiān)測。另外一種是監(jiān)測靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻，對靜態(tài)電阻和動態(tài)電阻進行測量，可以對回路接觸以及主觸頭等磨損情況進行預測，這樣開關的電壽命就可以被得出來。三是監(jiān)測開關機械特性。這種監(jiān)測也包括了很多方面的內(nèi)容，比如合閘線圈電流、分閘線圈電流、開關行程速度監(jiān)測、以及空氣壓力等方面的監(jiān)測。四是監(jiān)測局部放電。通過研究發(fā)現(xiàn)，有很多的方法都可以對局部放電進行監(jiān)測，其中應用比較廣泛的是機械法、脈沖電流法等等。其中效果最好的超高頻法，這種方法不僅能夠檢測到SF6中局部放電的發(fā)生，還能夠識別絕緣缺陷的類型，并對局部放電的電源進行定位，還具有良好的抗干擾性能。

③容性設備的狀態(tài)監(jiān)測。目前在線監(jiān)測普遍采用抵消容性電流分量法。解決的方法：一是對測到的阻性電流縱向比較以及橫向比較；二是在測量裝置中采用硬件補償以及軟件補償。

2 智能變電站一次設備狀態(tài)監(jiān)測優(yōu)化配置

2.1 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)傳感器配置

在在線監(jiān)測系統(tǒng)中，非常重要的一個部分就是傳感器，通過研究發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)會直接受到它的狀況的影響，因此，就需要保證傳感器足夠的準確、安全以及穩(wěn)定。智能變電站的相關人員需要對在線監(jiān)測傳感器合理選擇，并且結(jié)合具體情況來對配置方式進行綜合考慮，保證整個系統(tǒng)可以準確可靠的運行。傳感器又可以繼續(xù)細分，既有外置傳感器，又有內(nèi)置傳感器。

本站配置了油中溶解氣體分析（DGA）傳感器、鐵心電流傳感器、頂層油溫傳感器，配置的傳感器均采用外置傳感器，其密封性能、機械雜質(zhì)含量等應符合或高于高壓設備的相應要求。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)IED配置

在布置IED的時候，需要充分考慮智能變電站的需求，將在線監(jiān)測系統(tǒng)的特點納入考慮范圍，比如被測設備的分布、被測量的簡易程度等；既需要保證在線監(jiān)測系統(tǒng)有清晰的整體結(jié)構，又需要保證成本得到最大限度的節(jié)約。

每臺主變配置一面“主變狀態(tài)監(jiān)測柜”，柜內(nèi)主要安裝一臺主變綜合監(jiān)測IED，該綜合監(jiān)測IED集成了油色譜監(jiān)測IED、鐵芯接地電流監(jiān)測IED、油溫監(jiān)測IED三者功能，優(yōu)化整合了現(xiàn)場IED的配置數(shù)量。

2.3 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)后臺軟件

系統(tǒng)軟件采用先進的標準化、結(jié)構化、模塊化結(jié)構，應用總線控制技術和模塊化設計原理，使系統(tǒng)的抗干擾性能、測量的準確性和穩(wěn)定性都得到了很大的提高，軟件模塊易于修改、維護及升級版本。同時采用獨有的專家診斷系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進行科學分析診斷，使電力運營單位可以更加及時方便地了解并掌握變電設備的健康狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件應具有信息收集功能、遠程通信功能、分析預警功能、管理維護功能、數(shù)據(jù)存儲功能、遠程維護功能、安全認證功能、信息展示功能、數(shù)據(jù)導出功能和運行監(jiān)視功能等。

2.4 狀態(tài)監(jiān)測裝置的工程應用

本期洋洽變通過安裝各種狀態(tài)監(jiān)測裝置，在線完成主變狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，具體監(jiān)測項目如表1所示。

油中溶解氣體DGA監(jiān)測基于目前廣泛采用的色譜法，采用定制法蘭盤組件與不同方位的變壓器閥門對接，實現(xiàn)進油和回油，采集油樣。在變壓器本體合適位置安裝高精度零磁通電流傳感器對變壓器鐵芯接地電流信號進行采集。

①變壓器油中溶解氣體分析（DGA）監(jiān)測IED。系統(tǒng)應用實驗室經(jīng)典動態(tài)頂空（吹掃-捕集）脫氣技術和高靈敏度微橋式檢測器，實現(xiàn)對變壓器油中七種故障組分的檢測，具有檢測靈敏度高、分析周期短，和實驗室數(shù)據(jù)一致的特點，是真正意義上的色譜在線。

②鐵心電流監(jiān)測。采用高精度及高穩(wěn)定性的穿芯式零磁通電流傳感器，取樣變壓器鐵心對地的泄露電流信號，運算和處理這些電流信號，將那些雜波干擾信號給剔除掉，這樣實際的接地泄露電流信息就可以被得到，通過對鐵心絕緣的健康狀況進行判斷和預測，鐵心電流監(jiān)測傳感器信號直接接入統(tǒng)一的主變監(jiān)測IED。

③頂層油溫監(jiān)測。頂層油溫、底層油溫監(jiān)測傳感器信號直接接入統(tǒng)一的主變監(jiān)測IED，監(jiān)視變壓器油溫，為變壓器壽命評估提供依據(jù)。

④合理建議。變壓器DGA監(jiān)測技術相對成熟、有效，國內(nèi)供貨廠家較多，油中溶解氣體分析已被證明對于發(fā)現(xiàn)油浸變壓器內(nèi)部潛伏性故障相當有效和可靠，是變壓器監(jiān)測的主要手段。

3 結(jié) 語

本期洋洽智能變電站主變壓器將實現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)測功能，主變壓器具備油中溶解氣體分析（DGA）監(jiān)測、鐵心電流監(jiān)測、頂層油溫監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測功能。在線完成主變狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，在一次設備中進行狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)一次設備的狀態(tài)檢修可以大量節(jié)省維修費用。

參考文獻：

[1] 戴賢哲.變電設備在線監(jiān)測技術與應用[J].科協(xié)論壇，2011，（9）.