變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)設計研究

韓廣宇 賈慧

摘要：避雷器的可靠運行對電力系統(tǒng)的安全十分關鍵，因此利用在線監(jiān)測系統(tǒng)通過遠程采集避雷器的主要運行參數(shù)，并且由主控系統(tǒng)的計算機軟件進行分析，能夠讓變電站管理人員實時掌握避雷器的工作狀態(tài)并評估其可靠性。本文主要闡述了變電站避雷器在線監(jiān)測參數(shù)的采集方法、分析技術以及通信方式等，介紹了在近年來變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要設計方式，分析了不同系統(tǒng)構成方式和基本運行原理。

關鍵詞：在線監(jiān)測系統(tǒng)；避雷器；參數(shù)測量；數(shù)據(jù)分析；變電站

引言：

對變電站主要設備的運行狀態(tài)實現(xiàn)在線監(jiān)測，可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的管理平臺軟件系統(tǒng)分析和評價設備的狀態(tài)，判斷主要設備的絕緣性能劣化程度和運行可靠性，合理安排設備的維修檢測。并且監(jiān)控電力系統(tǒng)的開關、繼電保護裝置以及避雷器的動作，實現(xiàn)對設備故障的預警和隔離，確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。

一、變電站避雷器的監(jiān)測方法和技術原理

（一）變電站避雷器的監(jiān)測方法簡介

保障變電站電氣設備安全的避雷器工作條件相對惡劣，在頻繁的放電動作和自然環(huán)境的作用下，避雷器的閥片會出現(xiàn)老化和性能下降的情況，降低其對變電站設備的保護功能。因此，監(jiān)測避雷器的工作狀態(tài)一向是電力系統(tǒng)運維工作的重要內(nèi)容，由變電站值守或運維人員定期檢查并記錄相關數(shù)據(jù)，依據(jù)安裝在避雷器工作回路中的檢測裝置顯示的避雷器泄露電流和動作次數(shù)，對避雷器使用性能進行監(jiān)測和評估，判斷其絕緣性能是否可靠，是否需要檢修或更換等。但是隨著電網(wǎng)的擴容和智能化，一方面因運維人力不足而無法確保精確掌握避雷器的狀態(tài)，另一方面電力系統(tǒng)對運行安全的要求越來越高。因此，依靠人力定期巡檢無法達到精確掌控避雷器運行狀態(tài)的要求，實現(xiàn)遠程在線監(jiān)測和變電站無人值守已經(jīng)成為了不可逆轉的趨勢。

（二）變電站避雷器監(jiān)測的基本技術原理

實現(xiàn)對變電站避雷器絕緣性能和運行可靠性的精準判斷，需要依據(jù)幾個十分關鍵的參數(shù)的采集和分析。首先，衡量避雷器絕緣性能的最直接參數(shù)是其工作狀態(tài)下的漏電流，在將檢測到的數(shù)據(jù)和正常運行狀態(tài)避雷器的漏電流歷史數(shù)據(jù)對比后，判斷避雷器的絕緣性能下降程度。其次，根據(jù)避雷器的結構和工作原理，正常運行狀態(tài)的避雷器工作電流中基本都是容性，阻性電流所占比例非常有限。而當避雷器的性能出現(xiàn)劣化傾向，其工作電流中阻性電流的比例會明顯升高，因此可以通過測量和分析避雷器的阻性電流、容性電流的大小以及比例關系，形成對避雷器運行狀態(tài)的有效監(jiān)控和精確評價。最后，放電動作次數(shù)和時間在避雷器監(jiān)測中也是很重要的一項指標，通過動作次數(shù)能夠直觀的了解避雷器的工作狀態(tài)。

二、避雷器工作狀態(tài)參數(shù)的測量和采集方法

（一）避雷器動作次數(shù)的計量和采集

在避雷器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，通常使用專用的避雷器放電計數(shù)器采集相關數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測系統(tǒng)的設計需要，在計數(shù)器與檢測系統(tǒng)的智能監(jiān)測單元或變電站主控室設備之間建立通信聯(lián)系，將數(shù)據(jù)信息傳送到數(shù)據(jù)處理模塊進行分析。當雷電波或電力系統(tǒng)過電壓通過避雷器時，連接在避雷器工作回路中的計數(shù)器中的電磁線圈在大電流通過時會使計數(shù)器動作一次，完成對避雷器動作次數(shù)的記錄。在設計變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)時，需要根據(jù)實際情況選擇合適的計數(shù)器型號。

（二）避雷器泄露電流和阻性電流的測量和分析

在設計和搭建變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)時，在高壓、強磁環(huán)境下精確的采集監(jiān)測參數(shù)是非常復雜的技術性問題。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊需要具備較強的抗干擾性能，同時可以在工作電流劇烈變化的條件下可靠的運行。首先，在進行避雷器泄露電流的采集和監(jiān)測時，電流互感器需要與非線性電阻進行并聯(lián)，確保雷電和工頻過電壓造成的大電流不會損壞互感器，實現(xiàn)避雷器工作回路和互感器的有效隔離。國內(nèi)的一些監(jiān)測產(chǎn)品通過將電流互感器安裝在小電流支路，可以同時測量避雷器的泄露電流和動作次數(shù)[1]。其次，對于避雷器阻性電流的感應測量，要求電流互感器具有極高的靈敏度，而滿足這一條件的電流互感器對電磁干擾同樣極度敏感，因此使用電流互感器無法可靠的采集避雷器的阻性電流。目前普遍的做法是利用避雷器阻性電流和其三次諧波之間的關系，使用光電式電壓互感器直接監(jiān)測三次諧波的產(chǎn)生狀態(tài)，進而分析其阻性電流的變化規(guī)律。

三、變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的常見搭建模式

在變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中，最重要的組成部分是設置在避雷器電路中的終端監(jiān)測裝置，隨著變電站的智能化和自動化監(jiān)測技術的成熟，避雷器的終端監(jiān)測也已經(jīng)有了很多模塊化設計和高度集成的裝置，可根據(jù)需要選擇不同工作原理、具有不同形式通信接口的裝置。

（一）獨立運行的智能化避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)

獨立的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)擁有獨立的專用監(jiān)控軟件系統(tǒng)和運行平臺，通過無線通信或光纖網(wǎng)絡建立終端監(jiān)測裝置與主控站的實時通信。并且智能化的監(jiān)控系統(tǒng)能夠基于對避雷器漏電流、動作次數(shù)和時間等數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和整定參數(shù)實現(xiàn)自動預警。

（二）作為智能變電站監(jiān)測子系統(tǒng)的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)

在已經(jīng)實現(xiàn)了智能化管理和運行的變電站，避雷器的在線監(jiān)測系統(tǒng)是其中必不可少的子系統(tǒng)之一。在這種系統(tǒng)模式下，避雷器的終端監(jiān)測裝置所采集的數(shù)據(jù)信息有兩種處理模式。首先是數(shù)據(jù)信息直接通過光纖網(wǎng)絡上傳到變電站的監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺，由系統(tǒng)平臺管理軟件的避雷器管理模塊完成對數(shù)據(jù)信息的處理，并根據(jù)分析結果給變電站管理人員提供決策建議或發(fā)出預警[2]。其次是數(shù)據(jù)信息通過避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)自身的單片機進行分析處理，將相關結果上報變電站集控中心，由管理人員或系統(tǒng)平臺針對分析結果做出決策。

四、結束語

避雷器監(jiān)測參數(shù)的采集精確度會受到電磁干擾和系統(tǒng)回路設計等多種因素的影響，因此在系統(tǒng)設計中，需要選擇具有較強抗干擾性能的監(jiān)測裝置，并且在通信方式選擇和系統(tǒng)的回路設計中加以注意，確保在線監(jiān)測參數(shù)運行的可靠性和數(shù)據(jù)參數(shù)采集的精確度。

參考文獻：

[1]趙小林，彭彥軍.基于智能變電站的金屬氧化物避雷器在線監(jiān)測智能電子設備設計與實現(xiàn)[J].電子世界，2017（7）：164-164.

[2]張明鑒.變電站避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計[D].2017.

作者簡介：韓廣宇（1992.04.27），男，漢族，吉林省，職稱：變電運行高級工，助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：變電運行，單位信息：云南電網(wǎng)有限責任公司楚雄供電局，所在省市：云南省楚雄市，郵編 ：675000

賈慧（1991年11月）.男.漢族，遼寧朝陽，變電運行高級工、電氣助理工程師，本科，從事?lián)Q流站運行維護工作，單位：楚雄供電局，郵編 ：675000