油田變配電設備維護檢修管理系統

沈紅權 楊立明 張苗 國網浙江余姚市供電公司

油田變配電設備維護檢修管理系統

沈紅權 楊立明 張苗 國網浙江余姚市供電公司

油田電力變配電設備監控與管理系統是在電纜室的外壁上安裝局部放電傳感器，通過數據連接線連接到工控機，電纜室的電纜線上和斷路器室的動觸點位置安裝光纖光柵溫度傳感器，通過光纖分路器進行信息匯總，再經過光纜連接到主管理的工控機上。變配電設備在線監控系統主要由光纖光柵溫度傳感器、局部放電傳感器和主機三部分組成。變配電設備在線監控系統最大的特點就是實時性和便利性，可以實時在線監測變配電設備的運行狀態參數，評估設備的安全等級，消除潛在危險源，而且整個系統的安裝和調試非常簡單，安全可靠，省時省力。

變配電；設備檢修；設備維護；實時監控

變配電設備的可靠性為油氣田的安全生產提供了重要的保障，是石油企業安全生產和管理的重要環節。近年來油田企業的生產平臺實現了電力組網，對電力供應的穩定性提出了更高的要求。但當前大多數油田企業的變配電設備的檢修和維護仍然采用人工的方式定期對設備進行檢查和維護，這樣不僅時效性非常差，而且成本也高，設備出現故障后不能及時得到檢修，影響企業的正常生產運行。因此石油企業需要一種實時、安全的變配電設備在線監控系統，以便于實時對設備的運行狀態進行監測，準確地預測潛在的危險，及時采取相應措施，消除安全隱患。

1 變配電設備維護檢修

1.1 變配電系統的組成

油田企業的變配電系統主要由變電設備、配電設備、照明配電設備、備用發電設備以及設備電源四個部分組成，它們的功能各不相同，但又相互聯系。

變配電系統中的變電設備主要由變壓器、設備電纜、設備電容器控制回路和接地裝置所構成；配電設備由配電線路、電纜、支架和接地線組成；照明配電設備主要由線路分支開關、熔斷器、接地保護和漏電保護裝置構成；備用發電設備和設備電源主要包括設備備用以及附屬裝置、開光和其他設備。

通常情況下這四部分是獨立運行工作的，但在特殊情況下也需要相互協調工作，所以必須保證系統每一部分都能正常運行，不能出現任何差錯，一旦設備出現故障必須及時檢修維護，保證變配電系統的正常運行。

1.2 設備狀態檢修的定義

設備狀態檢修是指應用先進的技術對設備的運行狀態進行實時監測，并進行專業的診斷，得到設備運行的實時狀態信息，從而判斷變配電設備是否存在異常，以及預知變配電設備將來可能發生的故障，在故障發生前對相應設備進行針對性的檢修。

1.3 變配電設備維護檢修的內容

油田企業要安全順利的進行生產工作就必須保障變配電設備的及時檢修與維護，傳統的設備檢修流程按操作順序的先后可以分為：確定設備檢修狀態、提出設備檢修計劃、設備檢修計劃的實施和設備檢修驗收四個階段。

確定設備檢修狀態階段：根據監控系統采集的設備實時運行狀態數據和設備的各項性能測試結果，并結合以往設備的狀態數據，對變配電設備的狀態進行綜合全面的評估，確定設備的檢修等級，提出設備的最終檢修策略；提出設備檢修計劃階段：依據前一階段對設備狀態參數的評估結果，提出設備的詳細檢修方案，保障設備接受正規的檢修；設備檢修計劃實施階段：這一階段主要是按照之前制定的檢修計劃，按時、定量地完成設備的檢修，管理人員應對設備檢修的過程進行監督與控制，保證設備檢修的質量；設備檢修驗收階段：對設備的檢修結果進行最終驗收，對設備各項性能進行測試，看其能否達到正常變配電設備的標準指標。

2 常見故障與處理

2.1 電力變壓器

變壓器工作時聲音異常，這時要檢測變壓器的電壓以及電流，引起這種故障的可能原因有：①超負荷，變壓器發出“嗡嗡”的聲響，這時要對變壓器的負荷進行調整，使其在正常的指標范圍之內；②系統短路，變壓器內部通過很大的短路電流時，會使變壓器產生很大的噪聲，當遇到這種情況時需要啟動變壓器的保護裝置；③零部件松動或脫落，比如鐵芯松動使變壓器產生強烈而雜亂無章的噪聲，遇到這種情況必須立即停止變壓器的運行，并進行專業的檢修。

當油色有明顯的變化時，應立即對變壓器油進行取樣測試，若發現里面含有水分和碳粒的成分，油的閃點會降低，酸價就會增高，這時要對變壓器內部的絕緣油進行過濾，濾去雜質和水分，達到合格的標準后再放入到變壓器中；并對變壓器的吊芯進行檢查，吊芯若有放電痕跡，應檢修處理。

2.2 斷路器

油斷路器的油顏色和油的位置不對時，應該盡快停止油斷路器的工作，重新換油；并檢查觸頭的情況。

當油斷路器中油箱溫度明顯升高、油斷路器內部有放電聲或者其他響聲、接線端端頭嚴重發熱、油斷路器的套管上有明顯的裂痕和損壞時，應停止油斷路器的工作，檢查處理器的工作狀態。

超行程減少，其測量的值超過了規定的數值，這種現象的出現是因為真空滅弧室的真空度下降造成的，此時應立即更換真空滅弧室。

2.3 并聯電容器

并聯電容器的外殼鼓脹或者發生爆裂，應立即更換電容器。

并聯電容器在運行時若因為某一故障跳閘，應檢查電容器的外部是否有放電閃爍、過熱或者漏油現象。如果出現上述現象，則應立即更換電熔絲。更換好之后，嘗試一次送電試驗；如果還是不能正常工作，則需要停止變配電設備的工作，通過試驗確定故障原因，并進行檢修。

3 監控與管理系統設計

3.1 系統結構

油田電力變配電設備在線監控系統結構如圖1所示。在電纜室的外壁上安裝局部放電傳感器，通過數據連接線連接到工控機，電纜室的電纜線上和斷路器室的動觸點位置安裝光纖光柵溫度傳感器，通過光纖分路器進行信息匯總，再經過光纜連接到主管理的工控機上。電纜載流量計算軟件不包括內部的電纜模型，其中軟件計算中需要的實時電流數據來自DMS系統，所需的溫度數據來自光纖光柵溫度傳感器。工控機接收系統可上傳各種數據信息，并在軟件的界面上進行實時顯示。一旦出現異常，工控機就會及時監測到這種異常，并控制聲光報警裝置發出相應的報警信息。

3.2 系統的主要部件與功能實現

變配電設備在線監控系統主要由光纖光柵溫度傳感器、局部放電傳感器和主機三部分組成。

圖1 變配電設備在線監控系統結構

在選擇光纖光柵溫度傳感器時，對光纖的絕緣和導熱性能、光柵的保護強度和應力集中損壞系數進行了綜合的考慮，最終選擇了Brag光纖光柵作為傳感器的基本單元，其光柵的封裝采用了環氧樹脂和陶瓷兩層結構。光纖光柵溫度傳感器的尺寸非常小巧，特別適合在狹小的空間內進行安裝，具體尺寸為26mm×3.1mm×3.1mm。光纖光柵溫度傳感器通過光纜與工控機進行數據通信，并采集相應位置的溫度信息。

局部放電傳感器的主體外殼采用了陽極氧化處理的鋁合金外殼，并使用硅膠進行密封，能夠對外部的電磁干擾產生有效的屏蔽。與主體相連的超聲探頭使用樹脂進行封裝。放電傳感器的內部主要由TEV傳感頭、阻容濾波電路模塊、信號放大電路模塊、AD轉化電路模塊、數據傳輸模塊和電源電路模塊組成。局部放電傳感器通過數據線連接到工控機，采用Modbus通信協議與工控機進行數據信號傳輸。

系統主機除了核心部件工控機之外還包括報警器、光端機、光解調儀和一些計算機等必要的硬件。主機的軟件系統由VisualC++語言開發設計，使用的數據庫是SQLServer2008。軟件系統主要功能包括：實時數據的動態顯示、歷史數據的查詢、數據趨勢曲線的繪制、異常數據的匯總和顯示、數據通信的參數設置等，還提供一個人性化、可視化的功能綜合界面。當有設備異常時，軟件系統就會接收到相應的異常數據，并在可視化界面進行實時顯示，同時控制聲光報警器發出報警信號。

3.3 系統主要特色

變配電設備在線監控系統最大的特點就是實時性和便利性，可以實時在線監測變配電設備的運行狀態參數，評估設備的安全等級，消除潛在危險源，而且整個系統的安裝和調試非常簡單，安全可靠，省時省力。除此之外，系統采用了多種先進的前沿技術，使得監測的結果更加全面，數據傳輸、數據分析更加準確和可靠。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.020