智能變電站及二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

王國(guó)玉++羅紅

摘 要 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)展和智能變電站技術(shù)及電力市場(chǎng)的發(fā)展，使越來(lái)越多的供電公司出現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備校驗(yàn)工作量激增、繼電保護(hù)人員超負(fù)荷工作、繼電保護(hù)檢修成本增加等一系列問(wèn)題，這就需要強(qiáng)化設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置，才能盡可能減少上述問(wèn)題的發(fā)生。本文對(duì)智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及技術(shù)研究、狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展的必要性進(jìn)行分析與探討。

【關(guān)鍵詞】智能變電站 站狀態(tài)監(jiān)測(cè)

變電站二次設(shè)備狀態(tài)檢修是強(qiáng)化變電設(shè)備安全管理及電網(wǎng)可靠性運(yùn)行的重要舉措。也是智能變電站發(fā)展的必然趨勢(shì)。在電力系統(tǒng)設(shè)備中，不僅要重視一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，二次設(shè)備也同樣需要進(jìn)行全面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，這樣才能保證智能變電站的安全和效率。智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)全站關(guān)鍵一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保存歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估分析，給出預(yù)警信息和診斷結(jié)果。

1 智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及技術(shù)

1.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

目前我國(guó)智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要包含主變壓器、斷路器和GOS等高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、金屬氧化物避雷器等性設(shè)備，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目涵蓋油中溶解氣體監(jiān)測(cè)、主變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)、容性設(shè)備介質(zhì)損耗監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)、SF6微水密度監(jiān)測(cè)、開(kāi)關(guān)機(jī)械特性監(jiān)測(cè)等。智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)專業(yè)性強(qiáng)、覆蓋面廣、一二次電力設(shè)備技術(shù)結(jié)合緊密的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

目前廣泛采用的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有：

1.2.1 變壓器油中溶解其他監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)變壓器油中溶解的微量CH4、C2H2、C2H6、C2H4、CO、CO2、H2等其他和微水，用于分析判斷變壓器內(nèi)絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)熱、發(fā)電等安全隱患。

1.2.2 變壓器鐵心接地電流監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)變壓器鐵心接地電流，判斷變壓器鐵心是否發(fā)燒兩點(diǎn)及多點(diǎn)接地，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器鐵心的安全隱患。

1.2.3 斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)斷路器分合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)工況，統(tǒng)計(jì)斷路器分合閘次數(shù)，輔以分段電流，估計(jì)動(dòng)觸頭電壽命。

1.2.4 GID特高頻局部放電監(jiān)測(cè)

通過(guò)采用GIS內(nèi)部特高頻信號(hào)，監(jiān)測(cè)GIS密閉氣室內(nèi)局部放電情況，定位放電氣室，為GIS設(shè)備檢修方案提供可靠依據(jù)。

1.2.5 SF6微水密度監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)GIS、SF6斷路器氣室中SF6氣體壓力、溫度、密度、微水、判斷SF6氣體絕緣工況。

1.2.6 金屬氧化物避雷器絕緣監(jiān)測(cè)

檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)流過(guò)MOA的泄露電流、阻性電流、阻容比，判斷MOA絕緣老化狀況，為是否檢修、更換避雷器提供參考。

1.2.7 特高頻局部放電監(jiān)測(cè)

局部放電指絕緣結(jié)構(gòu)中由于電場(chǎng)分布不均勻，局部場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高而導(dǎo)致的絕緣介質(zhì)中局部范圍內(nèi)的放電或擊穿現(xiàn)象。局部放電是造成絕緣惡化的主要原因，也是惡化的重要征兆。因此，對(duì)局部放電的在線監(jiān)測(cè)對(duì)于電力設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要意義。

2 二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

隨著電子通信技術(shù)的崛起與發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得以順勢(shì)發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，為智能變電站的發(fā)展及繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)檢修提供了依據(jù)。在智能變電站中，以微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)依據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)中繼電保護(hù)設(shè)備所擁有的自檢能力，為變電站二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在智能變電站智能保護(hù)裝置中，二次電流電壓的輸入方式與常規(guī)變電站不同。智能變電站采用的是光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)腉OOSE開(kāi)關(guān)量的信息，所以，二次設(shè)備進(jìn)行的狀態(tài)監(jiān)測(cè)也不同于一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，在對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，一般只需要安裝另一監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)主設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，而在二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，由于繼電保護(hù)和安裝自動(dòng)裝置等，一般都需要具備在線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，不做另加設(shè)備監(jiān)測(cè)的工作，只是利用裝置本身進(jìn)行自檢和裝置之間進(jìn)行互相監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)的目的，所以，建立智能變電站中二次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)需要具有全面的監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息對(duì)智能變電站設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和自動(dòng)裝置。

監(jiān)測(cè)油中溶解氣體的方法很多，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)產(chǎn)品主要采用一下四種方法：

（1）氣象色譜法。變壓器油中不停氣體組分在色譜柱固定相與流動(dòng)相間的分配系數(shù)不同，因此在流動(dòng)相載氣推動(dòng)下，各組分沿色譜柱運(yùn)動(dòng)的速度也就不同。

（2）陳列式氣敏傳感器法。

（3）紅外光譜法。

（4）光聲光譜法。

變壓器油中溶解氣體監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)原理，早期預(yù)測(cè)變壓器等充油電氣設(shè)備的內(nèi)部故障對(duì)安全供電、防止事故是極為重要的。在正常情況下，充油電氣設(shè)備內(nèi)的油、紙等絕緣材料在熱和電的作用下，會(huì)逐漸老化和分解，產(chǎn)生少量的烴類等氣體。若存在潛伏性過(guò)熱或放電等故障時(shí)，產(chǎn)生量會(huì)增加，產(chǎn)生的氣體種類會(huì)增多，這些氣體大部分會(huì)溶解于油中。通過(guò)對(duì)油中溶解氣體的組分及含量進(jìn)行分析，可以判斷推測(cè)出充油電氣設(shè)備內(nèi)部是否發(fā)生了故障以及發(fā)生故障的種類。

3 二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展的必然性

隨著智能變電站工程建設(shè)不斷推進(jìn)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)凸顯一些待解決的問(wèn)題：狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的集成度和一體化水平不高，部分功能雖然得到整合，但是數(shù)據(jù)未得到重復(fù)融合和利用；裝置硬件屏體不同意，通用性差，設(shè)計(jì)不不規(guī)范，限制了進(jìn)一步提供系統(tǒng)的可靠性和適應(yīng)性；裝置可靠性差、誤報(bào)率高，投入生產(chǎn)效應(yīng)比差；一次和二次之間的信息交互動(dòng)較弱等。

二次設(shè)備和一次設(shè)備之間的最大不同是與電力沒(méi)有沒(méi)直接的聯(lián)系，所以二次設(shè)備的定位是輔助性設(shè)備，雖然二次設(shè)備的主要作用是輔助一次設(shè)備的運(yùn)行，但是在智能變電站的電力設(shè)備運(yùn)行中同樣有著重要的作用。在電力使用高峰期，一次設(shè)備會(huì)發(fā)生故障，這時(shí)候二次設(shè)備的重要性就能得到體現(xiàn)，有了二次設(shè)備對(duì)一次設(shè)備的輔助，發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)的進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。所以，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，二次設(shè)備運(yùn)行的故障率也會(huì)大幅度的減少，才能保證電能穩(wěn)定的輸送給客戶。

參考文獻(xiàn)

[1]羅洪治.淺析智能變電站及二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].電力與資源，2013（06）：06.

[2琚軍，施中郎，賴秀炎，樓楓丹.關(guān)于二次設(shè)備狀態(tài)檢修若干問(wèn)題的探討[J].浙江電力，2010（12）：812-14.

[3]楊增力，汪鵬，王豐祥，等.智能變電站Eric設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理[J].湖北電力，2010（S1）：109-110.

作者簡(jiǎn)介

王國(guó)玉（1966-），男，河南省許昌市人。現(xiàn)為許繼電氣股份有限公司技術(shù)中心工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及控制裝置研發(fā)工作。

羅紅（1970-），女，河南省許昌市人。現(xiàn)為許繼集團(tuán)有限公司營(yíng)銷中心工程師，從事從事?tīng)I(yíng)銷管理工作。

作者單位

1.許繼電氣股份有限公司技術(shù)中心 河南省許昌市 461000

2.許繼集團(tuán)有限公司營(yíng)銷中心 河南省許昌市 461000