變電設備在線監測技術與狀態檢修

黃君樑

摘 要：當前，我國電力企業日益重視變電設備的在線監測與狀態檢修。加強變電設備在線監測與狀態檢修，能有效保障變電設備的安全可靠運行，并促進供電效率的大幅度提高。本文分析了變電設備在線監測技術、變電設備狀態檢修技術，及加強變電設備在線監測與狀態檢修的策略，以期為變電設備在線監測與狀態檢修提供借鑒。

關鍵詞：變電設備；在線監測；狀態檢修

中圖分類號：TM507 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0035-03

On Line Monitoring Technology and Condition Based

Maintenance of Substation Equipment

HUANG Junliang

Abstract： At present， China's power companies are paying more and more attention to on-line monitoring and status overhaul of substation equipment. Strengthening on-line monitoring and status overhaul of transformer equipment can effectively ensure the safe and reliable operation of transformer equipment， and promote a substantial increase in power supply efficiency. This paper analyzed the on-line monitoring technology of substation equipment， the condition based maintenance technology of substation equipment， and the strategy of strengthening the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment， in order to provide reference for the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment.

Keywords： transformer equipment；on-line monitoring；condition maintenance

當前，變電設備故障原因日趨復雜。對變電設備進行狀態檢修，要求盡量延長變電設備相應的檢修周期，以促進變電設備潛力的充分發揮。對變電設備實施在線監測與狀態檢修，并對其檢修周期進行正確推測，對變電設備的正常運行具有重要意義[1]。因此，有必要采取有效策略強化變電設備在線監測與狀態檢修，有效保障變電設備的使用安全。

1 變電設備在線監測技術

1.1 智能變電站在線監測系統概述

智能變電站在線監測系統是實現變電設備狀態檢修管理、提升變電專業生產運行管理精益化水平的重要技術手段，是智能變電站建設的一部分。智能變電站的在線監測系統包括對變壓器、GIS、斷路器、套管和避雷器等變電設備進行實時在線監測[2]。在軟件系統和硬件結構上，系統采用先進的分層分布式系統結構，總體上分為2層：過程層和站控層。過程層安裝在變電站現場的各種狀態監測終端，在線完成電力設備狀態的數據采集，站端狀態監測平臺主要為一個軟件系統，實現以下功能：統一使用IEC 61850對各種智能組件數據的采集，數據處理、分析、保存和診斷，對外提供統一的基于IEC 61850的通信接口，以及站內數據同遠方數據平臺的通信[3]。系統應用總線控制技術和模塊化設計原理，使系統的擴展性、標準化和穩定性都得到提高，滿足了工業現場實用的要求，以標準通信規約（I 1接口-IEC 61850）接收站內各類狀態監測裝置或狀態監測代理的標準化狀態信息，站端平臺應符合數字化智能變電站通信標準設計的要求，并采用多種形式對采集的數據進行展現，便于及時了解并掌握變電設備的健康狀態。

系統可實現對變電站電氣設備狀態的在線監測，進行數據采集、實時顯示、診斷分析、故障報警和參數設置等[4]，實現電網變電站電氣設備在線監測的系統化和智能化，使各級領導、專業人員能實時直觀地了解和掌握電氣設備的運行情況，對有異常狀況的電氣設備及時采取措施，避免事故。

1.2 變壓器油中氣體及微水在線監測

現場在線色譜儀通過管路與變壓器的進出口閥連接即可工作，主變無須停電，實現對變壓器油中7種故障組分（H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2）、油中總含氣量及油中微量水分的連續檢測，具有檢測靈敏度高、分析周期短和實驗室數據一致的特點。測試油樣技術處理達到要求后再返回變壓器本體，確保了返回油的質量，真正做到全過程無污染、無損耗。

1.3 變壓器局放監測在線監測

使用特高頻（UHF）傳感器，安裝在變壓器箱體的油閥內，通過變壓器殼體可有效屏蔽外部干擾，傳感器耐高溫、耐油、耐腐蝕，密封性好，可帶電安裝，可以無障礙地檢測到變壓器內部的局放源[5]。

1.4 鐵芯及夾件接地電流在線監測

采用高精度及高穩定性的穿芯式零磁通電流傳感器，對變壓器鐵芯對地的泄漏電流信號進行取樣，通過對電流信號的運算和處理，剔除雜波干擾信號，得到實際接地泄漏電流信息。通過閾值判斷、預測鐵芯絕緣的健康狀況。

1.5 GIS設備在線監測

采用特高頻（UHF）法監測，傳感器具有密封和屏蔽結構的特點，分為內置式和外置式傳感器，安裝在GIS封孔蓋內側或絕緣子敞開邊緣上，接收放電源傳來的電磁波信號。傳感器裝有前置放大器與過壓保護裝置，能在各種惡劣的氣候（溫度、濕度）及現場的強電磁干擾、無線電波干擾和機械振動環境下運行，具有抗干擾能力強，靈敏度高（不低于5pC），性能可靠穩定的特點[6]。系統基于狀態預警、跟蹤測試、缺陷統計和自動診斷，達到及時發現GIS內部絕緣缺陷隱患與狀態預警的目的，通過信息模式識別及故障類型診斷，實現局部放電故障點的準確定位。

1.6 斷路器動作特性在線監測

對斷路器的狀態監測分2個方面：機械狀態監測和電壽命監測。斷路器機械狀態監測主要監測其傳動機構和儲能電機，對儲能電機的監測針對儲能電機的日儲能次數、單次儲能時間長短。對斷路器電壽命的監測建立在觸頭累計磨損量模型的基礎上，將電壽命與機械狀態、電量和非電量的監測相結合，對高壓斷路器的在線監測和故障診斷具有很好的效果。

1.7 避雷器及容性設備在線監測

避雷器的絕緣性能采用泄漏電流及阻性電流的增長率閾值作為判斷依據。容性設備主要指電流互感器、電容性電壓互感器、耦合電容器等[7]，容性設備的絕緣性能采用泄漏電流、介損及電容量的增長率閾值作為判斷依據。傳感器的信號取樣采用穿芯結構的有源零磁通設計技術。

2 變電設備狀態檢修技術

2.1 常見的檢修方式

變電設備狀態檢修主要包括以下3種檢修方式。①事故檢修方式。該檢修方式是指當事故發生后，對變電設備實施進行檢修，僅能實現彌補性維修。在對變電設備事故進行檢修的過程中，若電力設備規模相對較小，事故僅對電網造成局部性影響，且用戶未對用電質量提出較高要求，可采用該檢修方式。當前，電網規模日益擴大，且自動化程度顯著提高，變電設備故障會嚴重阻礙電網的正常運行。另外，用戶對用電質量提出了較高要求，事故檢修方式呈現顯著的滯后性。②定期檢修方式。該方式是指將變電設備呈現的運行情況作為依據，對變電設備實施等級劃分，并制訂具有較強針對性的檢修計劃，對檢修周期進行科學設定，定期對變電設備進行檢修，實現對設備事故的有效預防。此類檢修方式有助于準確掌握變電設備的運行狀態，但可能引發對變電設備的重復和過度檢修。③狀態檢修方式。該方式是指借助先進性較強的監測技術，實時監控變電設備相應的運行狀態，并對其進行科學評價，實現對變電設備實時運行狀態的全面掌握，并在此基礎上采取有針對的檢修措施[8]。

2.2 狀態監測

通過狀態監測技術，能實現對變電設備實際運行工況的實時掌握，進而有效避免電力系統出現各類突發狀況。狀態監測技術，是借助在線監測技術及相關系統實施，對變電設備各系統如信息管理及分散控制等的全程監測，獲取變電設備在實際運行狀態下呈現的各項參數，并將其與變電設備相應的參考參數對照，進而分析變電設備的運行狀態是否正常，實現對變電設備運行狀態的有效監控。

2.3 狀態預測

狀態預測技術是指當變電設備異常現象發生前，將變電設備正常運行狀態作為依據，并參照相關人員的實際工作經驗，實現對變電設備相應特征向量的準確預報，并對報警閥值進行合理設置，實現對變電設備狀態的有效預測。

2.4 故障診斷

對變電設備進行故障診斷，主要采用以下2種方法。①綜合法。綜合法是對變電設備相關數據進行采集，實現對變壓器相應的絕緣狀態及運行溫度等狀況的準確了解，對變電設備相應的開關檢測、離線、系統傳輸等數據進行收集，并對收集的數據進行科學分析和系統整理，進而從整體上對變電設備運行狀態進行科學判斷，借助認證系統實施匹配，實現對變電設備故障具體位置和實際范圍的有效確定。②比較法。比較法是借助振動診斷、射線診斷等方式對數據結果進行獲取，并對獲取的前后數據結果實施比較，當前后數據結果呈現的差異較大時，表明變電設備運行狀態出現異常。

3 加強變電設備在線監測與狀態檢修的策略

3.1 構建系統完善的變電設備狀態檢修保證體系

電力企業要針對變電設備狀態檢修構建系統完善的保證體系，增強變電設備狀態檢修步驟及相關作業流程的規范性，并明確各崗位的具體職責，秉承以人為本的原則構建變電設備狀態檢修模式，有效增強變電設備狀態檢修安全管理[8]。同時，電力企業要針對變電設備狀態檢修制定配套的驗收制度，并設置驗收管理的具體部門，負責對變電設備實施自檢、初檢及預驗收，有效保障變電設備的檢修質量。另外，要制定相應的變電設備隱患排查治理制度。

3.2 充分應用計算機輔助技術

變電設備狀態檢修涉及諸多環節，且變電設備故障原因多樣化，僅憑人工檢修的方式，難以及時對變電設備故障類型進行準確判定。因此，要加強計算輔助技術在狀態檢修中的應用，具體可從以下方面著手[9]。①對變電設備進行狀態檢修前，借助計算機輔助技術合理制訂變電設備狀態檢修的具體計劃，針對變電設備狀態檢修構建相應的管理平臺，增強狀態檢修的合理性。②借助計算機輔助技術深入分析變電設備狀態檢修的相關數據，并制訂科學的變電設備狀態檢修的具體方案。

3.3 優化變電設備狀態檢修方案

要將變電設備相應的在線監測具體狀態和相關試驗的實際狀況作為依據，對變電設備狀態檢修的具體時間進行合理安排，并對變電設備狀態檢修的具體方案進行科學評估，在有效保障變電設備正常運行的基礎上對變電設備狀態檢修的具體方案進行優化。

3.4 提高變電設備狀態檢修人員的技術水平

電力企業要加強對變電設備狀態檢修人員的技術培訓，有效提高變電設備狀態檢修人員的技術水平，為變電設備狀態檢修的各項工作提供有效保障[10]。變電設備狀態檢修人員要深入學習變電設備的具體構造、相關試驗方法，嚴格遵循相關技術規范的具體要求，靈活運用變電設備狀態檢修的各項技術，秉承實事求是的原則，對變電設備故障問題進行科學分析，并采取針對性和有效性的故障診斷措施和故障解決措施，有效提升變電設備狀態檢修效果。

4 結語

通過構建系統、完善的變電設備狀態檢修保證體系，充分應用計算機輔助技術、優化變電設備狀態檢修方案，提高變電設備狀態檢修人員的技術水平等策略，有助于對變電設備的在線監測技術和狀態檢修技術進行靈活應用，提高變電設備在線監測與狀態檢修質量，有效保障變電設備的安全可靠運行，降低各類安全事故的發生概率，有效保障供電安全。

參考文獻：

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