在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用淺談

摘? 要：本文主要研究在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用方式，首先簡(jiǎn)單概述了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體內(nèi)涵、在變電檢修工作中發(fā)揮的主要作用以及應(yīng)用流程。而后重點(diǎn)分析在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用領(lǐng)域。其中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以有效應(yīng)用于高壓斷路器、變壓器等方面的監(jiān)測(cè)工作。最后在上述研究的基礎(chǔ)上分析某一在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在變電檢修中的具體應(yīng)用實(shí)例。以上研究證明在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中具備很高應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測(cè);變電檢修;高壓斷路器;變壓器

中圖分類號(hào)：TM7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

目前我國(guó)對(duì)電力的需求呈逐漸增加趨勢(shì)，電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。這一背景下，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行成為了當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中的一項(xiàng)重要工作。其中變電檢修是提升電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的主要手段。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠在變電檢修中實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并采取正確處理方式，更有利于保持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用概述

1.1電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的內(nèi)涵與作用

電力系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是指有效利用智能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行診斷的一種系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)[1]。相對(duì)于傳統(tǒng)的變電檢修技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)。在電力設(shè)備的運(yùn)行中，變電設(shè)備故障會(huì)造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的故障，進(jìn)行維護(hù)工作。并能很好保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體應(yīng)用當(dāng)中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以主要分為以下三種類型。第一是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)主要用于收集變電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)信息，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)作出充分掌握，并及時(shí)判斷設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的異常問(wèn)題。第二是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，這一技術(shù)主要用于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，為接下來(lái)的數(shù)據(jù)分析工作打下基礎(chǔ)。第三是遠(yuǎn)程控制技術(shù)，具體應(yīng)用中主要用于數(shù)據(jù)收集與篩選等方面。

1.2在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用流程

在變電檢修工作中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的總體應(yīng)用流程如下：第一步是變電設(shè)備信息的收集，主要通過(guò)在變電設(shè)備附近安裝的監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)這一目的，初步掌握變電設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)。第二步是對(duì)收集到的信息進(jìn)行傳輸，首先建立中央監(jiān)控系統(tǒng)，并將其與監(jiān)控設(shè)備相連，在其監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)信息后，利用網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到中央監(jiān)控系統(tǒng)。第三步是對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)在此基礎(chǔ)上作出相應(yīng)的調(diào)控工作。為了保證變電檢修工作的良好開展，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)需要確保上述三個(gè)步驟的合理進(jìn)行。

2在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在變電檢修中的應(yīng)用方式

2.1高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)

高壓斷路器的主要作用為切斷高壓電路中空載電流、負(fù)荷電流與短路電流，是電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的變電設(shè)備。為了保證高壓斷路器的穩(wěn)定運(yùn)行，可以有效應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)開展監(jiān)測(cè)。具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容可以分為機(jī)械特性參數(shù)監(jiān)測(cè)、分合閘線圈電流監(jiān)測(cè)、導(dǎo)電接觸部位溫度監(jiān)測(cè)、SF6氣體密度、濕度的監(jiān)測(cè)等。

2.1.1機(jī)械特性參數(shù)監(jiān)測(cè)

高壓斷路器機(jī)械特性參數(shù)具體包括分合閘行程及時(shí)間、分合閘速度、分合閘線圈電流峰值等[2]。在具備彈簧操作機(jī)構(gòu)的高壓斷路器監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還應(yīng)在合閘完成之后監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)單次運(yùn)行時(shí)間。其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成包括位移傳感器、分閘、合閘線圈電流傳感器、儲(chǔ)能電機(jī)電流傳感器、斷路器輔助觸點(diǎn)、機(jī)械特性監(jiān)測(cè)IED、人機(jī)界面等。高壓斷路器各項(xiàng)機(jī)械特性參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)主要依靠各類傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.1.2導(dǎo)電接觸部位溫度監(jiān)測(cè)

高壓斷路器運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)電接觸部位的溫度對(duì)于設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要影響。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)υO(shè)備的溫度情況作出及時(shí)監(jiān)測(cè)與有效預(yù)警，從而防止設(shè)備的故障問(wèn)題。在斷路器導(dǎo)電接觸部位的溫度監(jiān)測(cè)工作中，主要應(yīng)用紅外測(cè)溫技術(shù)與無(wú)線測(cè)溫兩種技術(shù)手段。其中，紅外測(cè)溫技術(shù)是應(yīng)用紅外熱像儀探測(cè)物體的紅外輻射分布情況，并將其轉(zhuǎn)換為紅外熱像圖。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能夠在不與設(shè)備發(fā)生接觸、不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下準(zhǔn)確測(cè)量設(shè)備的溫度。高壓斷路器的在線監(jiān)測(cè)中，能夠利用紅外測(cè)溫技術(shù)判斷觸頭是否存在接觸不良問(wèn)題。

無(wú)線測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要將溫度測(cè)量裝置與發(fā)熱位置相接觸，并通過(guò)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，而后將測(cè)量信號(hào)向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送，由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線信號(hào)。相對(duì)于紅外測(cè)溫技術(shù)，無(wú)線測(cè)溫更有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)部觸點(diǎn)運(yùn)行溫度的有效監(jiān)測(cè)。該技術(shù)在10kV與35kV開關(guān)柜類設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)用十分普遍，測(cè)量結(jié)果也具有很高準(zhǔn)確度[1]。

2.2變壓器在線監(jiān)測(cè)

變壓器是變電系統(tǒng)的重要組成部分，同時(shí)在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，也比較容易發(fā)生接地短路、油位下降和絕緣性能降低等問(wèn)題。在進(jìn)行變電檢修工作時(shí)，變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于變壓器油色譜的監(jiān)測(cè)、局部放電監(jiān)測(cè)與鐵芯接地電流的監(jiān)測(cè)工作。

2.2.1變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)

在變壓器出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，根據(jù)不同的故障類型，變壓器油的成分與氣體含量會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此可以通過(guò)對(duì)變壓器油色譜的檢測(cè)，判斷變壓器的故障類型。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中一般依靠對(duì)H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2幾種氣體的采集和分析，對(duì)故障作出判斷。例如在絕緣油以及絕緣材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象時(shí)主要產(chǎn)生CO和CO2氣體，在變壓器油溫度增加時(shí)產(chǎn)生CH4，在溫度進(jìn)一步增加時(shí)，C2H2和C2H6氣體的含量顯著提高。變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要應(yīng)用了色譜分析技術(shù)、氣體傳感器、溫度傳感器、電流傳感器等設(shè)備。在油色譜數(shù)據(jù)分析當(dāng)中，常用的應(yīng)用較為廣泛的分析方法包括三比值法、大衛(wèi)三角法和氣相色譜法等，如三比值法是將H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2形成三對(duì)比值，從而確定變壓器故障類型，三對(duì)比值運(yùn)用不同編碼表示，通過(guò)編碼的分析，能夠判斷出故障的嚴(yán)重程度[3]。具體進(jìn)行判斷時(shí)還需要綜合考慮氣體組分的因素。

除此之外，還可以利用光聲光譜在線監(jiān)測(cè)方法。此種監(jiān)測(cè)方法能夠?qū)怏w分子吸收激光光子能量的情況作出定量分析，而后確定出氣體的濃度變化。這一監(jiān)測(cè)方法具備較高的精確度，對(duì)氣體樣本的數(shù)量需求較低，并且不需使用載氣。因此有利于測(cè)量效率的提高[2]。應(yīng)用這一技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體由控制模塊、油氣分離模塊、通信、信號(hào)處理等模塊組成。其工作原理為通過(guò)氣體循環(huán)泵，使得用于檢測(cè)的氣體向油氣分離室與光聲腔間流動(dòng)，而后通過(guò)利用微音器，檢測(cè)出氣體的具體成分。將檢測(cè)后產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大處理，將處理結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析與診斷。鎖相放大器為信號(hào)放大的關(guān)鍵設(shè)備，能夠放大有效信號(hào)、過(guò)濾噪聲并提高相敏檢測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍。

2.2.2變壓器局部放電監(jiān)測(cè)

變壓器局部放電問(wèn)題的主要產(chǎn)生原因包括溫度過(guò)高、變壓器絕緣性能降低、變壓器油存在雜質(zhì)等。在目前變壓器局部放電的監(jiān)測(cè)中，主要采用的方法包括脈沖電流、超聲波監(jiān)測(cè)與超高頻等。上述幾種監(jiān)測(cè)方法當(dāng)中，超高頻局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，其主要應(yīng)用原理為，在300MHz-1500MHz的寬頻帶范圍內(nèi)接收局部放電形成的超高頻電磁脈沖信號(hào)[4]。在具體應(yīng)用當(dāng)中，比如在750kV變壓器的監(jiān)測(cè)上，需要通過(guò)分別在每相750kV變壓器油箱的底部安裝油閥式超高頻局部放電傳感器，以及在高壓側(cè)、中壓側(cè)安裝CT蓋板式UHF傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)作用。上述安裝方式有利于提高放電位置監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，并能夠有效排除外界干擾，獲得更為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果[3]。

2.2.3變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)

變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)主要為監(jiān)測(cè)變壓器是否存在多點(diǎn)接地的問(wèn)題。在一般情況下，主變壓器鐵芯應(yīng)保證其中一點(diǎn)接地，在多點(diǎn)接地的情況下容易造成溫度過(guò)高的問(wèn)題。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)@一問(wèn)題進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并及時(shí)采取解決措施。開展監(jiān)測(cè)工作時(shí)，由于在變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的情況下電流遠(yuǎn)大于正常狀態(tài)，因此通過(guò)對(duì)接地電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，就能夠有效解決這一問(wèn)題。該系統(tǒng)中包括電流傳感器、GPRS模塊、上位機(jī)、A/D 、轉(zhuǎn)換單元、DSP等，硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3主設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)與診斷

從當(dāng)前變電檢修情況來(lái)看，絕緣事故發(fā)生幾率較大，因此為了避免不必要的問(wèn)題出現(xiàn)，需要借助在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)主設(shè)備絕緣進(jìn)行有效的診斷。在此環(huán)節(jié)主要針對(duì)絕緣早起缺陷進(jìn)行針對(duì)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以及時(shí)了解設(shè)備的異常運(yùn)行狀況，并結(jié)合絕緣參數(shù)變化，了解其可能出現(xiàn)的故障，進(jìn)而采取有效措施，將設(shè)備問(wèn)題扼殺在萌芽中，充分發(fā)揮在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作用，為設(shè)備運(yùn)行創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)環(huán)境，提升檢修工作的實(shí)效性[4]。

3在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在變電檢修中的應(yīng)用舉例

某變電站在將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用在高壓斷路器檢修中時(shí)，首先運(yùn)用光電傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集高壓斷路器的運(yùn)行時(shí)間與工作行程等數(shù)據(jù)信息，其次運(yùn)用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)連接后出現(xiàn)變化的物理量進(jìn)行迅速轉(zhuǎn)化，使其成為脈沖信號(hào)。再次，系統(tǒng)將運(yùn)用高效數(shù)據(jù)分析處理器，快速完成脈沖信號(hào)的數(shù)據(jù)整理與處理，準(zhǔn)確計(jì)算出處于工作狀態(tài)下的觸頭速度，并自動(dòng)將其與相對(duì)應(yīng)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值如將實(shí)測(cè)觸頭運(yùn)行速度最高值與規(guī)定觸頭運(yùn)行最高速度值進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而有效幫助工作人員全面掌握動(dòng)觸頭機(jī)械性能。

由于在變電站當(dāng)中，通常采用交聯(lián)聚乙烯等材料作為高壓電纜絕緣體，此類材料比較容易受到溫濕度變化、雨水等諸多外部因素的影響，進(jìn)而出現(xiàn)絕緣電阻減小甚至出現(xiàn)高壓電纜被擊穿等問(wèn)題，直接影響著輸電線路的正常運(yùn)行。因此有必要將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用在高壓電纜絕緣體檢修中。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在變電檢修中，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)由于具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，所以發(fā)揮著不可替代的作用，既能夠降低相關(guān)工作強(qiáng)度，又可提升監(jiān)測(cè)的有效性，為變電檢修提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期檢修效果。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-11-17

作者簡(jiǎn)介：董斌（1985—），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：變電運(yùn)檢。