超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測技術(shù)的應用

徐肅

摘 要 結(jié)合實際項目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進一步開展狀各類輸變電設備的態(tài)檢修工作提供了良好的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設備檢修及預防性試驗手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗，無法真實反映超高壓斷路器運行狀態(tài)，更無法有效地提前預警設備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預防性試驗多為具有一定破壞性的高壓試驗項目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預防性試驗會對高壓設備正常穩(wěn)定運行產(chǎn)生不可預知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設備在線監(jiān)測技術(shù)的應用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設計并實現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠程檢測報警系統(tǒng)，最終實現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強弱也隨之變化，通過這些強弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機補償運算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機柜、后臺主機組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機柜：安裝在500 kV保護小室2中，組成設備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設備；

后臺主機：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機、網(wǎng)絡設備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機柜通過光纖與后臺主機連接，后臺主機經(jīng)由網(wǎng)絡可接受遠程計算機訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗數(shù)據(jù)、缺陷情況等進行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實際應用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運行情況報警實例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標識的黃色警示標識顯示其處于異常狀態(tài)。當鼠標移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實用化運行，實現(xiàn)了最初的設想、達到了實用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用內(nèi)容的圓滿實現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實踐成功，翻開了我局變電設備檢修維護管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設成功為契機，全面深入的實施輸變電設備局狀態(tài)檢修工作進入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設實施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進行高壓電氣設備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設備維護檢修方案策略成為可能。

參考文獻

[1]郭志強，李德軍，沈威.GIS局部放電常規(guī)檢測和超聲波檢測方法的應用比較[J].高壓電氣，2009（3）.

[2]馮允平，喬偉.GIS局部放電檢測與識別[J].高壓電氣，1999（5）.

[3]金立軍，劉衛(wèi)東，錢家驪.GIS絕緣配合中的故障分析及診斷和檢測技術(shù)[J].中國電力，2002（3）.

[4]唐炬，謝顏斌，周倩，張曉星.氣體絕緣組合電器內(nèi)絕緣缺陷超高頻局部放電信號特性[J].重慶大學學報，2009（10）.endprint

摘 要 結(jié)合實際項目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進一步開展狀各類輸變電設備的態(tài)檢修工作提供了良好的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設備檢修及預防性試驗手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗，無法真實反映超高壓斷路器運行狀態(tài)，更無法有效地提前預警設備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預防性試驗多為具有一定破壞性的高壓試驗項目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預防性試驗會對高壓設備正常穩(wěn)定運行產(chǎn)生不可預知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設備在線監(jiān)測技術(shù)的應用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設計并實現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠程檢測報警系統(tǒng)，最終實現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強弱也隨之變化，通過這些強弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機補償運算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機柜、后臺主機組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機柜：安裝在500 kV保護小室2中，組成設備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設備；

后臺主機：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機、網(wǎng)絡設備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機柜通過光纖與后臺主機連接，后臺主機經(jīng)由網(wǎng)絡可接受遠程計算機訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗數(shù)據(jù)、缺陷情況等進行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實際應用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運行情況報警實例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標識的黃色警示標識顯示其處于異常狀態(tài)。當鼠標移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實用化運行，實現(xiàn)了最初的設想、達到了實用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用內(nèi)容的圓滿實現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實踐成功，翻開了我局變電設備檢修維護管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設成功為契機，全面深入的實施輸變電設備局狀態(tài)檢修工作進入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設實施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進行高壓電氣設備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設備維護檢修方案策略成為可能。

參考文獻

[1]郭志強，李德軍，沈威.GIS局部放電常規(guī)檢測和超聲波檢測方法的應用比較[J].高壓電氣，2009（3）.

[2]馮允平，喬偉.GIS局部放電檢測與識別[J].高壓電氣，1999（5）.

[3]金立軍，劉衛(wèi)東，錢家驪.GIS絕緣配合中的故障分析及診斷和檢測技術(shù)[J].中國電力，2002（3）.

[4]唐炬，謝顏斌，周倩，張曉星.氣體絕緣組合電器內(nèi)絕緣缺陷超高頻局部放電信號特性[J].重慶大學學報，2009（10）.endprint

摘 要 結(jié)合實際項目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進一步開展狀各類輸變電設備的態(tài)檢修工作提供了良好的實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設備檢修及預防性試驗手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗，無法真實反映超高壓斷路器運行狀態(tài)，更無法有效地提前預警設備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預防性試驗多為具有一定破壞性的高壓試驗項目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預防性試驗會對高壓設備正常穩(wěn)定運行產(chǎn)生不可預知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設備在線監(jiān)測技術(shù)的應用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設計并實現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠程檢測報警系統(tǒng)，最終實現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強弱也隨之變化，通過這些強弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機補償運算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機柜、后臺主機組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機柜：安裝在500 kV保護小室2中，組成設備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設備；

后臺主機：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機、網(wǎng)絡設備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機柜通過光纖與后臺主機連接，后臺主機經(jīng)由網(wǎng)絡可接受遠程計算機訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗數(shù)據(jù)、缺陷情況等進行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實際應用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運行情況報警實例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標識的黃色警示標識顯示其處于異常狀態(tài)。當鼠標移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實用化運行，實現(xiàn)了最初的設想、達到了實用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用內(nèi)容的圓滿實現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實踐成功，翻開了我局變電設備檢修維護管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設成功為契機，全面深入的實施輸變電設備局狀態(tài)檢修工作進入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設實施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進行高壓電氣設備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設備維護檢修方案策略成為可能。

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