在線監測技術在輸變電設備中的有效應用

孟德廣

摘 要：輸變電設備在線監測技術的應用，可為智能電網設備狀態可視化打下良好基礎。本文研究了輸變電在線監測技術的特點，高級應用等。總結了各種在線監測技術的優缺點。采用不同類型狀態監測裝置菜單式接入形式，提高了用戶交互性與配置的靈活性。

關鍵詞：在線監測技術；輸變電設備；應用

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0144-02

智能電網技術近年來在很多國家快速發展。智能電網成為電網未來發展趨勢。輸變電設備狀態監測系統是提升專業生產運行管理精益化水平，實現我國電網向智能電網的升級跨越。的重要手段。其建設推廣工作對提升電網智能化水平具有重要的深遠意義。

1 在線監測技術在輸變電設備中的應用意義

輸變電設備在線監測運用先進的技術對設備進行自動化監測，輸變電設備在線監測技術對電力設備狀況繼續擰連續性自動監視監測，實現在線檢測狀態數據的采集傳輸及存儲轉發。

狀態監測是利用設備的壽命特征開發的設備，狀態監測指監測機器設備運行特性的技術，狀態監測分為基于狀態維護服務的技術與預知性維護服務的技術[1]。CBM能很好的獲取設備當前的狀態信息，告知人們設備維護需求。TBM能防止很多事故的發生，但在檢修期間仍可能發生意外故障。

隨著能源短缺問題嚴峻化，智能化成為電網發展的必然趨勢。目前我國研究已在智能電網的相關領域做出了大量的研究。國網公司智能電網變革環節，在信息化接入方面提供完整的解決方案。電力變壓器，避雷器等設備狀態監測評估，故障機理等方面，開展了大量的研究實踐。使得檢測技術手段得到了大大的提升。

現代設備管理是企業資產管理中的重要部分[2]。設備維護檢修是設備管理中的核心內容。目的是設備的可靠性與可用率保持在預期水平，科學延長檢修間隔，有效管理檢修過程，實現企業價值最大化的目標。

隨著科技進步，設備檢修策略著提升。基于設備狀態評價的狀態檢修體制，建立在管理方式與檢測技術發展基礎上。狀態檢修是一種先進的檢修方式，通過先進的狀態監測，判斷設備狀態，對故障部位及其情況做出判斷，進行必要的檢修。為電力設備安全穩定運行提供了可靠的保障。

我國長期以來沿用定期予試定期維修模式，隨著電力系統的發展，全按同一周期進行予試檢修模式弊病突出，及時掌握在運行條件下設備的真實狀態，是為了實現科學的運行調度，全生命管理等資產管理的重要環節。

2 輸變電設備在線監測技術研究

2.1 變壓器在線監測

在線監測運用相關設備進行實時監測。容性設備借損及泄露電流在線監測，變壓器等局部放電的在線監測，輸電線路的在線監測技術等，已逐漸達到實用化的技術水平。變壓器油色譜在線監測技術關鍵是油氣分離技術與氣體檢測技術，目前較成熟有效的是氣象色譜。

油氣分離技術將溶解在油中的氣體分離出，目前采用的脫氣方法主要有薄膜脫氣法，真空脫氣法與動態頂空脫氣法。薄膜脫氣法應用聚合薄膜，利用膜兩側氣壓不平衡性實現油氣分離。通過計算得到油中氣體的含量[3]。其缺點是達到平衡狀態時間長，需經常更換聚合薄膜。

真空脫氣法包括真空泵脫氣法與波紋管法兩種，真空泵脫氣法脫氣效率高，缺點是可重復性低。波紋管法是通過電機帶動波紋管，壓縮油氣抽成真空分離氣體。其殘留的油會影響下次測量。動態頂空脫氣法通過采樣瓶內攪拌子攪拌，氣體析出通過檢測裝置返回采樣瓶。頂空脫氣技術具有油氣平衡時間短，重復性好等特點，被廣泛采用。

氣體檢測部件性能優良決定監測裝置性能，氣敏半導體在氣室中，用氣體傳感器檢測混合氣體含量。此方法作為診斷依據不夠科學。對不同氣體敏感度不同，易造成數值誤報。

氣象色譜法在高純氮氣作用下將分離后氣體樣本輸送至色譜柱中，此方法優點是可準確檢測每種氣體液度，缺點是時間周期長。較適用于定期檢測。

光聲光譜法優點是能減少校驗工作量，應用少量樣品即可檢測各組分氣體濃度，該方法不需色譜柱，可重復性好。此方法優點眾多，被廣泛應用。

2.2 變壓器局部放電在線監測

局部放電包括脈沖型火光放電，非脈沖型輝光放電。根據變壓器放電特性，產生脈沖電流法，超聲波法，射頻法等。脈沖電流法在變壓器套管接地，及繞組間發生高壓電時測量脈沖電信號，可反映放電脈沖的個數等特性，需有效準確的提取局部放電脈沖信號，該方法缺點是測量頻率低。

射頻檢測法通常用羅氏線圈型傳感器從被檢測設備中性點提取信號，可工作在很寬的頻率范圍中，其安裝方便，該方法在發電機在線監測領域得到廣泛應用。

放電能量檢測法將每個周波中電荷總量消耗功率值進行測量。可用以測量電流法難相應的輝光放電，其缺點是難以將放電損耗分離。超低頻局檢測法用0.1Hz電壓測量設備放電，可減少設備容量，體積可更小。其缺點是難以證明0.1Hz與50Hz工頻電等效性。

超聲波法通過油箱壓電傳感器內部放電產生超聲波確定電流。其優點是可大大減少干擾影響，可定性判斷有無放電信號。作為輔助手段應用于變壓器檢測中。超高頻檢測法通過超高頻傳感器接收局部放電產生超高頻磁波，其最大特點是抗干擾能力強，靈敏度高，發展前景良好。近年來超高頻法逐漸應用于變壓器中。超高頻檢測法通過收到的超高頻電磁波時下檢測，其信息量大，測量頻率高，可較全面的研究變壓器絕緣系統中局部放電特性。

2.3 變壓器繞組變形在線監測

繞組是發生故障較多的部件，多數故障由繞組變形引起，目前對變壓器繞組變形檢測方法主要有頻率相應分析，短路電抗測試與震動信號分析。頻率響應分析是目前國際上較先進的繞組變形診斷法，利用繞組變形前后電容等變化，測量繞組傳遞函數及反映繞組情況。具有較強的抗干擾能力，頻率響應法具有很高的靈敏度。

短路電抗測試利用變壓器一二側信號，在線求得變壓器短路電抗。實現對變壓器繞組狀況的在線監測，但互感器等較差及電壓波動會影響策略結果。振動信號分析通過傳感器測量繞組運行時振動信號，反映繞組鐵芯狀況[4]。

可同時監測繞組變形及鐵芯等結構的松動等故障。

2.4 GIS組合器在線監測

GIS內部因運行時可能出現各種缺陷。如導體毛刺，絕緣子表面附著污穢，PT和CT絕緣劣化等。GIS運行中缺陷會導致不同程度的局部放電，長期會使絕緣體缺陷擴大。GIS內部局部放電監測是發現故障的有效方法。

局部放電監測手段分為電與非電法。非電方法包括光學法，化學法與機械學法。光學法通過GIS觀察窗用光電倍管測量GIS內部放電發出的光，此方法監測靈敏度不高，存在監測死角。化學方法靈敏度不高，但對小氣室內氣體監測有效。機械法可采用加速傳感器或超聲波探頭進行監測。

超聲波波長較短，能量集中，通過壓電傳感器可很好的對放電信號進行定性分析。該方法監測范圍受限，目前與特高頻法結合進行局部放電定位。

電氣法包括常規測量方法及特高頻方法。外波電極法傳感器結構簡單，但靈敏度不高。測量地線脈沖電流法檢測靈敏度較低，可將其作為GIS巡檢的手段。絕緣子內預埋電極法抗干擾性好，但需在絕緣子制造時設計預埋電極，增加了絕緣子制作的難度。

經研究實踐證明，特高頻段檢測GIS局部放電抗干擾性強，目前檢測系統可進行局部放電檢測，定位。此方式的監測方式優點是傳感器獨立于GIS，測量系統可移動且傳感器輕，使用方便。GIS內置式傳感器不適用已運行的GIS，有利于外部干擾，但需每隔一段距離安裝傳感器。

GIS每個氣室的SF6有一定量的水分，其源于氣體內部絕緣材料等揮發的水分，商品氣體含油少量水分。測試SF6中的水分含量有很多方法，常用的庫倫解法缺點是電解效率會隨時間延長下降。有的直接進行SF6露點測試，比用體積相對值更能準確反映SF6中水平對設備的危害度。

GIS設備采用SF6其他作為絕緣，監測GIS設備是SF6氣體米督促是監測運行狀態的必須手段。依靠密度繼電器上壓力接點向遠方發出SF6氣體泄露情況。易出現因SF6泄露，造成主設備損壞等事故。

生產中交聯電會有氣泡的殘留，氣泡擊穿電壓低于，會先發生局部放電。電纜內局部放電會產生電磁波，超聲波等多種現象，產生新的生成物，常用的檢測方法包括高頻檢測法，超聲波檢測法等多種。

超高頻檢測法通過UFH傳感器檢測信號，判斷是否局部放電。其優點是可進行局部定位，適用于在線檢測，缺點是易受到廣播信號干擾。高頻電流法秩序檢測電纜本體與接地線兩部分。其優點是原理簡單，缺點是易受廣播電視信號干擾[5]。

3 在線監測系統在輸變電故障診斷中的應用

運用在線監測系統在線監測輸變電設備，隨時調整設備運行狀態，確保設備運行狀態合理性。在線監測系統在線模式下，以時間序列開展數據分析工作，可確保對設備狀態全面檢測與科學分析數據。

對現場設備參數進行分析診斷，記錄包括變壓器短路次數等，整理數據后建立設備狀態監測檔案。設備運行檔案包括實驗資料等，在建立檔案基礎上，對數據運行狀態進行綜合分析診斷，科學分析設備故障問題。

在線監測系統診斷輸變電設備故障，常用法有綜合分析法，比較法等，比較法是通過與設備規程中參數值，等進行比較。在線監測得到數據結果受PT電壓基準影響較大。相同運行環境下，測量數據具有同步變化的特點。可為不同設備設定相同A相。消除PT電壓基礎的影響。可采用相同辦法處理環境溫濕度對測量結果的影響，以提高故障診斷的準確性。

采用在線檢測系統在線監測輸變電設備運行狀態，要給出綜合評價結果，包括積累數據運行參數及相關資料，對設備運行狀態異常判斷等。分析故障類型及程度。為設備檢修提供依據。

4 結語

在線監測系統可保障輸變電設備穩定運行。提高輸變電設備運行狀態的監控能力。合理設計系統結構，對數據進行自動采集與分析處理，及時發現故障問題，消除故障隱患。

參考文獻

[1]楊超.輸變電設備狀態在線監測與診斷技術的現狀與前景分析[J].時代農機，2018，45（05）：171.

[2]陳樂然.在線監測輸變電設備故障診斷策略及運用[J].自動化應用，2017（12）：150-151+171.

[3]劉鵬.輸變電設備在線監測及診斷技術分析[J].中國高新科技，2017，1（12）：83-85.

[4]楊虹，張來福，姜敏，田赟，白鷺.輸變電設備在線監測及診斷技術的研究[J].現代電子技術，2017，40（09）：163-165.

[5]劉志永，王明霞，孫剛，金瑤.輸變電設備狀態監測中的物聯網技術應用研究[J].自動化與儀器儀表，2017（03）：171-173.