淺談變電站設備的在線監測

楊超　劉峰　馬曉卉

摘 要：隨著社會和經濟的發展，電力用戶對供電可靠性的要求越來越高。因此，對變電站設備進行在線監測，確保供電系統安全可靠運行愈發重要。本文首先闡述了變電站在線監測的重要意義，之后提出了在線監測系統的要求。在對監測系統簡介中，概括了系統的組成，介紹了六類變電站常用的在線監測，最后從實際應用角度出發，對各類在線監測作了比較分析，對工程應用具有指導意義。

關鍵詞：變電站；在線監測；可靠運行

變電站在線監測分為三個部分：在線監測裝置、綜合監測單元和站端檢測單元。當前在線監測系統必須做到以下三點：一是在線監測系統必須要具備可靠性和安全性，監測系統在接入設備時不能對變電站設備正常運行造成影響；二是在線監測系統的科技含量要高，必須要做到功能多樣化、傳輸實時化和系統穩定化；三是在線監測系統應該具有經濟性和實用性。

一、變電站設備在線監測的意義

對變電站設備進行在線監測對于確保供電系統的安全運行有著十分現實的意義。

首先，通過對電力設備的運行狀態監控和參數不斷監控，可以提前發現整個供電系統存在的風險點，可以有效防止潛在的不良因素導致斷電或者其他安全責任事故，造成設備損壞或失去電力供應。

其次，通過在線監測系統中提取的整個電力系統的主要技術參數可以對電力系統和設備的運行情況進行分析，從而評判設備是否需要檢修。

第三，在線監測系統可以對整個電力系統的數據在很短時間內傳輸到操作前臺，對于無人值守的智能化電站可實現遠程操控管理。

最后，通過在線監測可存儲設備的運行數據，有利于對數據進行保存和科學分析。

二、變電站在線監測簡介

（一）儲油設備中的溶解氣體在線監測

變壓器等儲油設備的油中溶解氣體（含微水）在線監測，是使用層析法，對變壓器油罐中的溶解氣體及微水含量進行24小時監測，監測的氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷，還可以監測二氧化碳及微水。通過對被檢測對象的層析對變壓器的運行情況進行實時監控。根據GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》及變壓器生產廠商的使用原則，按照“唯一性識別、故障位置、故障模型（內部放電式），風險程度（百分比）”的形式提供在線監測情況報告。被監測的變壓器等儲油設備應配備層析法取樣要求的電力管路，并且可以再電力設備正常運轉時維護。

（二）氣體絕緣開關中對氣體壓力和濕度實時監測

氣體絕緣開關中，空氣是主要的絕緣滅弧介質，空氣的絕緣強度和滅弧能力的強弱主要由氣體的壓力決定的。斷路設備的斷流容量是與滅弧室內氣壓成正比的，氣體的壓力減小時，斷路設備的斷流容量也將隨之相應減少。因此，氣體壓力和濕度開關設備是否正常運行就顯得特別重要的。氣體壓力降低，主要是由于氣體泄漏或溫度降低，氣體泄漏會導致環境的破壞。

（三）避雷器的在線監測

避雷器在線監測系統可以避雷器持續電流進行實時監測，并且對避雷器的動作頻次進行記錄分析，還可以檢測三相避雷器持續電流（泄漏電流）數值和矢量。在線監測系統使用電流、動作頻次和泄露電流的閾值3個指標與阻性電流量之間的對應關系，可以有效檢測到避雷器的前期故障，并向變電站監控中心發出預警信息。

（四）斷路器設備的監測

斷路器設備通過監測動觸頭運動特性的開關閘、速度、行程、超程來分析產生的同步性問題，并對動力和傳輸設備的運行情況以及連接狀態進行不間斷檢測。斷路器要有合適的開關閘時間才能起作用，如果停電時間過長，燃弧時間會更長，特別是當排除故障的時候，長弧可能會導致接觸點燃燒，甚至有發生爆炸的危險。開關閘時間的不同步，將會導致線路或變壓器非全相接入或切斷，出現甚至危及絕緣的過電壓。可見關閘時間的把握和同步性是斷路器設備性能的重要保證。

（五）電氣設備局部放電的在線監測

局部放電是指電力設備在超強電壓的影響下，其絕緣部位發生的發電現象。導致局部放電的因素可能有很多，可能是一種沒，也可能是多重因素交叉導致，主要有：電場強度太大導致電廠十分集中于某一部位，通常這些部分的雜質沒有清除干凈或者固態介質有空氣；有水或者空氣滲透到了絕緣油當中，導致局部電壓過高；不同元素的組合型介質中，在交界處可能產生極大的電場突變。局部放電通常會在絕緣體表面留下肉眼可見的痕跡，在固態絕緣介質上通常是小圓點或塊狀燃燒痕跡，在如絕緣油等液態材質中，則會產生諸多的小氣泡。局部放電能量很小，但長期聚集會產生極大的危害性，絕緣部分放電會對絕緣材料產生強大的破壞性。

三、結論

當前，儲油設備中的溶解氣體在線監測、氣體絕緣開關中對氣體壓力和濕度實時監測和避雷器的在線監測在工程施工中是應有的比較廣泛的，同時監測的準確性較高而且成本較低。局部放電在線監測的費用和投入比較大，在實際中運行的比較少，在設備運行時檢測的穩定性和精確性也不夠，目前在施工中尚沒有大量采用，但是是未來的一種發展趨勢。斷路器的實時監測也比較復雜，不適合在施工中和設備檢測中推廣。考慮到經濟成本，可以使用在線監測和離線監測有機配合的形式在比較重要的部位布置在線監測設備，如GIS局部放電，可以使用預置傳感器，保留數據接口，通過便攜式設備離線監測，通過線上和線下的結合，實現綜合監測的基礎上降低設備的成本。

參考文獻：

[1] 宋繼成.220-500kV變電站電氣接線設計[J].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 武登峰.智能變電站1000問[J].北京：中國電力出版社，2014.

作者簡介：楊超（1984-），男，漢族，本科，一級建造師，畢業于遼寧工程技術大學自動化專業，主要從事變電站工程建設管理工作。