淺談在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用與維護(hù)

關(guān)好紅（國網(wǎng)荊州供電公司檢修分公司，湖北 荊州 434000）

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淺談在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用與維護(hù)

關(guān)好紅（國網(wǎng)荊州供電公司檢修分公司，湖北 荊州 434000）

本文結(jié)合具體實例詳細(xì)介紹了在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用，在變電站中戶外GIS、開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常關(guān)鍵的設(shè)備，其運行狀態(tài)會直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行。本文分別針對上述的四個主要設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后簡單闡述了變電站的維護(hù)管理。

在線監(jiān)測；變電站；應(yīng)用與維護(hù)

引言

變電站作為電力系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的電力設(shè)施，其為電力系統(tǒng)中輸電以及配電的樞紐站。現(xiàn)代變電站中的開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常重要的設(shè)備，其安全運行與否直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行，進(jìn)而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響［1～2］。為進(jìn)一步提升變電設(shè)備的安全性，必須要對設(shè)備實施經(jīng)常的巡檢，并針對一些主要的設(shè)備實施有關(guān)試驗。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸增大，提升輸變電設(shè)備運行維護(hù)的效率顯得非常有必要［3］。

在變電站中應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)其主要的目的就是對變電站中相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，在此基礎(chǔ)上對設(shè)備的性能優(yōu)劣狀態(tài)、健康狀態(tài)以及發(fā)展趨勢進(jìn)行診斷分析，使得變電站設(shè)備檢修策略逐漸由定期檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。

1　在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用

本文針對某具體實例進(jìn)行分析，如圖1所示為某變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。下面分別對幾個在線監(jiān)測子系統(tǒng)進(jìn)行介紹：

圖1　變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)

變電站GIS在線監(jiān)測參量主要有GIS局放以及SF6氣體密度與微水。本實例中的戶外GIS在線監(jiān)測參量只有SF6氣體密度。如圖2所示為戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)主要由SF6氣體密度監(jiān)測集中器、SF6氣體密度監(jiān)測裝置、SF6氣體密度綜合監(jiān)測單元、光電轉(zhuǎn)換器以及IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器等幾個部分構(gòu)成。該子系統(tǒng)在線監(jiān)測GIS氣室SF6氣體密度，在此基礎(chǔ)上對GIS氣室SF6氣體泄漏狀態(tài)進(jìn)行分析并提出對應(yīng)的檢修建議，保證GIS的滅弧以及絕緣性能。

圖2　戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖

圖2中的SF6氣體密度監(jiān)測裝置裝設(shè)于戶外GIS上面，通過對母聯(lián)氣室、電壓互感器、隔離開關(guān)、以及斷路器的SF6氣體壓力和溫度進(jìn)行采集，通過溫度補(bǔ)償公式計算可以獲得20℃時SF6氣體的壓力，然后通過RS485把設(shè)備狀態(tài)信息輸送至SF6氣體密度監(jiān)測集中器。其中，SF6氣體密度監(jiān)測集中器裝設(shè)于智能匯控柜中，作用主要就是對相鄰間隔GIS氣室SF6氣體密度信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并把所得數(shù)據(jù)信息傳輸至SF6氣體密度綜合監(jiān)測單元進(jìn)行匯總。IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器其作用主要就是對通訊協(xié)議實現(xiàn)統(tǒng)一，便于站端監(jiān)測單元讀取狀態(tài)信息以及變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)集成。光電轉(zhuǎn)換器其作用就是把要發(fā)送的電信號向光信號轉(zhuǎn)變，即通過光纖的方式來輸送設(shè)備狀態(tài)信息，以此來提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能，此外還具有隔離光電的作用。

如圖3所示為SF6氣體密度監(jiān)測裝置其工作原理簡圖，組成單元主要有壓力和溫度傳感器、信號處理單元和調(diào)理電路、RS485通訊接口電路等。壓力和溫度傳感器以及信號調(diào)理電路主要作用就是把壓力、溫度非電量信號向電壓信號轉(zhuǎn)變；處理單元通過高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)對SF6氣體的壓力、溫度電信號的采集，同時設(shè)施數(shù)據(jù)處理；RS485通訊接口電路主要作用就是對SF6氣體壓力、溫度以及密度數(shù)據(jù)傳輸至SF6氣體監(jiān)測集中器或者綜合監(jiān)測單元中。

圖3　SF6氣體密度監(jiān)測裝置其工作原理簡圖

1.2開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要的作用就是對開關(guān)靜觸頭溫度進(jìn)行監(jiān)測，并對開關(guān)的導(dǎo)電性能進(jìn)行診斷，實現(xiàn)開關(guān)柜故障隱患的預(yù)告。流過開關(guān)觸頭的電流會隨著開關(guān)柜負(fù)荷的增加而增大，開關(guān)靜觸頭溫度也會隨之增加。通過開關(guān)觸頭電流大小以及靜觸頭溫升情況就能夠分析獲得開關(guān)閉合之后動觸頭與靜觸頭的接觸電阻，一旦接觸電阻達(dá)到一定程度時就會影響到開關(guān)的帶負(fù)荷能力以及導(dǎo)電性能，而過高的觸頭溫度就會對開關(guān)柜的安全構(gòu)成威脅把你給影響其使用壽命。如果接觸電阻過大或者溫度過高的時候，開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)便會發(fā)出警告，同時提供有效的檢修措施，這樣可以在很大程度上提升變電站低壓側(cè)供電安全和可靠。

如圖4所示為開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖，組成設(shè)備主要有開關(guān)柜綜合監(jiān)測單元、靜觸頭溫度檢測裝置、光電轉(zhuǎn)換器以及IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器。此系統(tǒng)主要的功能就是實現(xiàn)開關(guān)柜靜觸頭溫度值的在線采集，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行診斷分析，及時發(fā)出相關(guān)信號。

圖4中的靜觸頭溫度監(jiān)測裝置其構(gòu)成部分主要有智能無線測溫裝置以及無線測溫傳感器。其中無線測溫傳感器直接套在開關(guān)靜觸頭上面，對靜觸頭的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，然后以無線發(fā)射的形式把所測得的溫度值傳輸?shù)街悄軣o線測溫裝置中。通過非接觸式無線信號傳輸形式能夠有效隔離高電壓。除了對無線測溫傳感器信號進(jìn)行接收之外，智能無線測溫裝置還能夠在液晶屏上面對各觸頭溫度值進(jìn)行直接顯示，并通過基于Modbus-RTD規(guī)約的RS485總線形式把此開關(guān)柜全部的觸頭溫度值輸送至開關(guān)柜綜合監(jiān)測單元。匯總并處理各開關(guān)柜觸頭溫度值之后再將這些數(shù)據(jù)信息通過光電轉(zhuǎn)換器和IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器上傳到站端監(jiān)測單元，站端監(jiān)測單元可以利用這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)高級應(yīng)用功能。

圖4　開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖

1.3主變壓器在線監(jiān)測子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要的作用就是對主變壓器油中溶解氣體以及鐵心接地電流進(jìn)行監(jiān)測，其中油中溶解氣體的組分含量測定通過iMGA2020油中溶解氣體監(jiān)測裝置來完成，需要檢測的氣體成分主要有一氧化碳、氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、二氧化碳以及微水。此外，還需要對各組分含量的相對增長率進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對主變壓器內(nèi)部故障的診斷，為主變壓器制定試驗計劃或者檢修打下堅實的基礎(chǔ)。

綜合監(jiān)測單元以及油中溶解氣體監(jiān)測裝置全都裝設(shè)于主變壓器智能組件柜中。另外，主變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測裝置裝設(shè)在主變壓器的本體上面，所得到的監(jiān)測信號接入至對應(yīng)的綜合監(jiān)測單元。利用網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)主變壓器綜合監(jiān)測單元與主變壓器智能組件柜內(nèi)交換機(jī)之間的互相連接，和柜內(nèi)光電轉(zhuǎn)換器之間的連接同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，主變壓器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后變成光信號，然后上傳到站端監(jiān)測單元。

1.4避雷器在線監(jiān)測子系統(tǒng)

本實例中選用的是金屬氧化物避雷器（MOA），此類避雷器擁有優(yōu)良的非線性特性、通流能力大、反應(yīng)速度快、壽命長、質(zhì)量輕、體積小等特點，但是它的內(nèi)部不存在間隙，長期運行的情況下容易引起閥片非線性電阻特性出現(xiàn)問題，導(dǎo)致阻性電流逐漸增大，最終造成避雷器內(nèi)部發(fā)熱，加速了閥片的老化，引起MOA故障，對變電站的穩(wěn)定安全運行造成了嚴(yán)重的危害。

避雷器在線監(jiān)測子系統(tǒng)其作用主要就是在線監(jiān)測進(jìn)線避雷器、高壓側(cè)中性點、主變壓器高壓側(cè)、母線避雷器以及中壓側(cè)避雷器的全電流以及阻性電流，通過這些數(shù)據(jù)能夠?qū)Ρ芾灼鞯倪\行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從根本上消除變電站的潛在威脅。

本例中避雷器電流監(jiān)測裝置裝設(shè)于避雷器附近，而避雷器綜合監(jiān)測單元則裝設(shè)于站內(nèi)控制室中的機(jī)柜里面，雖然它們之間有一定間隔，但是本例中所用到的RS485通信設(shè)備其最大的通信距離可以達(dá)到1200m，完全能夠滿足使用要去。

2　變電站的運行維護(hù)

設(shè)備投入運行之后，受到各方面因素的綜合影響，比如制造質(zhì)量存在缺陷、運輸以及安裝時造成的損傷、使用時間過長造成的老化等，都會引起設(shè)備出現(xiàn)缺陷或者異常。一旦設(shè)備出現(xiàn)了缺陷或者異常的時候，運行人員必須要對其進(jìn)行及時記錄，并對原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上采取對應(yīng)的處理措施消除異常。

（1）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)缺陷的時候，運行人員必須要及時對其原因以及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，弄清楚類別并做好相關(guān)記錄，根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度向調(diào)度值班人員或者有關(guān)上級領(lǐng)導(dǎo)報告。必要時還應(yīng)該填報設(shè)備缺陷通知單或報告。

（2）若無法對設(shè)備缺陷類別以及原因進(jìn)行正確判斷，相關(guān)負(fù)責(zé)人需要組織所有運行人員實施鑒定，如果仍然無法進(jìn)行正確判斷，則需要向上級領(lǐng)導(dǎo)報告，組織專業(yè)人員實施鑒定。

（3）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)較為嚴(yán)重的缺陷時，運行人員必須要加強(qiáng)監(jiān)視，巡視次數(shù)要增加，觀察并分析發(fā)展趨勢，做出對應(yīng)的事故預(yù)測，制定事故處理應(yīng)對方案。

（4）消除設(shè)備缺陷之后，運行人員還需要對其實施質(zhì)量驗收，如果無法一次性消除全部缺陷，則可以分階段消除并檢查驗收，但是要做好相關(guān)記錄工作。

（5）發(fā)生設(shè)備出現(xiàn)缺陷之后應(yīng)該做好詳細(xì)的記錄，找到發(fā)生缺陷的具體位置以及時間、條件等。消除缺陷之后還應(yīng)該對檢修試驗情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，同時在缺陷記錄簿中將其注銷，將所記錄的文件及時轉(zhuǎn)入設(shè)備檔案存檔。

（6）對于設(shè)備發(fā)生缺陷的原因以及次數(shù)應(yīng)該定期、系統(tǒng)地進(jìn)行分析統(tǒng)計，找到發(fā)生缺陷的一些基本規(guī)律，并及時總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，只有這樣才可以逐漸提升設(shè)備管理水平。

（7）設(shè)備如果發(fā)生某種響聲、氣味、光亮等，無法當(dāng)即確定異常種類和原因時應(yīng)該將其視為異常現(xiàn)象，記錄到設(shè)備缺陷記錄簿當(dāng)中，之后在查找原因、分析并解決問題。

3　結(jié)束語

現(xiàn)代變電站中的戶外GIS、開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常重要的設(shè)備，其安全運行與否直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行，進(jìn)而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。本文針對上述的四個主要設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，以期能夠提升我國變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平。

［1］王 楠，律方成，陳志業(yè)，等.應(yīng)用Web技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)［J］.高電壓技術(shù)，2015，28（9）：29～30.

［2］張東進(jìn).變電站設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.電力設(shè)備，2014，5（7）：23～26.

［3］魯東海，孫純軍，王曉虎.智能變電站中在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計［C］.智能變電站技術(shù)應(yīng)用高峰論壇.2011.

2016-5-20

TM63

A

2095-2066（2016）17-0027-02