高壓絕緣設備在線監測系統

于鮮莉 賀宇 李波 張慧芬

摘要：隨著電力工業的發展，高電壓大容量輸高壓設備逐步增多，對其設備進行在線檢測勢在必行。為進一步推廣應用絕緣設備在線檢測技術，將這項工作實用化并滿足電力運行的安全要求，主要用于檢測50萬伏高壓設備的絕緣，也可以用于監測中、低壓電氣設備的絕緣。目前國內采用的在線監測方法多是在零線中串入電阻或電容，以取得漏電信號，斷開零線、串入電阻電容，有種種不便，且存在一定危險。為保證監測安全，監測時不更改一次設備的接地線是理想的監測方法。

關鍵詞：高壓絕緣;設備在線;監測系統

引言

電氣設備的在線監測作為電力設備絕緣設備的發展趨勢.以其實時不問斷監測和能及時發現電力設備絕緣隱患的優點，已被越來越多的電力運行部門所采用.目前同內有很多廠家進行了相關產品的開發，井在一些超高壓高壓站投入使用，積累了一定的經驗.但由于技術原因還存在某些缺陷。

1 高壓設備絕緣設備中應用在線監測的意義

在線監測技術經過幾年的快速發展，其應用效果已經得到廣泛認可和全面驗證。在線監測技術通過多種傳感器和數據采集設備，實現變電設備工作情況的全方位監控，智能化的在線監測設備還能將采集到的數據與設定值進行比對并調節，初步實現了變電設備自修復和自調整目標。另外，變電設備一旦發生故障，造成的經濟損失往往較大，使用在線監測技術記錄和監測設備使用的全過程，一旦發生故障，設備故障之前的運行數據能夠為技術人員提供故障分析與故障排除的基礎數據和分析依據，大大降低設備維修時間[1]。

2.設備信息的收集以及分類

2.1設備信息的分類

智能電網中，與電氣設備相關的所有信息包括波形、聲音，圖像應該是以數據的形式提供。為了便于收集和處理，一次設備的數據被分為五種：基礎數據、操作數據、測試數據、在線監測數據、缺陷數據和事故數據。基本數據是靜態的，這是一次設備的基本參數，其他數據是動態的。反映設備的操作條件的數據包括：電壓、電流、斷路器動作次數等。測試的數據包括：充電測試數據、常規測試數據和診斷試驗數據，這些事由專業儀器獲得的數據。

2.2設備信息的收集

一次設備的信息是由通過監控設備的手動輸人和自動采集收集的。基本數據和測試數據由人工輸人收集。目前，基本數據由制造商的說明書提供，并輸人由操作者提供到操作和管理系統。測試數據是由維修人員，通過測試部門提供的測試報告輸人。設備的運行數據由通過監控設備的手動輸人和自動采集收集。目前，大部分的操作數據是通過人工輸人，以及部分數據由監控系統中的高壓站收集諸如電壓、電壓、電流、開關設備的位置的信號，和變壓器油的溫度等。在線監測數據來自在線監測設備。

總體上，一次設備的監視數據被存儲并限于在高壓站或電廠應用。缺陷數據通常包含在測試、操作和在線監測數據中，被輸人到操作和管理系統或數據中心。事故數據由故障記錄裝置和保護裝置自動收集并保存在監視系統，是電力系統中的最重要的記錄，例如，根據電流斷路器動作次數和故障電流，操作者能夠估計當前斷路器的壽命并提出維修計劃，故障電流波形是選擇斷路器的重要依據。

2.3WYJ-Ⅰ型在線監測裝置

2.3.1系統的構成和實現原理

該型號的高壓設備絕緣在線監測系統由主屏、遠程監測單元、數據采集裝置、信號傳感器、站端控制系統、顯示儀表和信號電纜等構成。監測系統的主屏內部有數據采集系統、調制解調器、站端主控制系統、穩壓裝置和顯示儀表等。系統應用的信號傳感器有分壓、分穿芯兩種類型，每一組的信號傳感器都由設置有信號處理裝置。系統應用的信號傳輸電纜有三種類型，雙屏蔽同軸信號電纜用于傳輸采集到的信號，外屏蔽層與系統接地連接，對干擾信號進行有隔離。內屏蔽用于信號可靠接地，內部的銅芯信號線用于信號輸送。截面在0.5-0.75mm2的兩芯屏蔽雙絞線，主要用于傳輸程控信號。截面為1mm2的兩芯屏蔽線用于信號處理裝置的電源線。遠程監測可以依據具體情況進行配置，數據信號的傳送方式可以根據高壓設備的實際絕緣情況，選用調制解調器經過電話網絡進行傳送，也可以利用局域網絡進行傳送。

2.3.2絕緣監測系統

主要參數絕緣在線監測系統主要用于對電壓等級為110-500kV的避雷裝置、電流互感器、主變壓器鐵芯、電壓互感器、耦合電容器和主變壓器套管等，絕緣監測系統主要功能具備對高壓設備自動檢測功能，可以對110kV及以上的OY、CT和PT進行實時的監測，主變壓器套管的介質損耗情況、等值電容值、泄漏電流和母線電壓值進行檢測，還可以對氧化鋅避雷裝置的阻性電流和全電流數據進行采集和監測。具備手動檢測功能，可以采用手動的方式對選擇好的高壓設備的絕緣參數進行檢測。利用統計和繪圖功能可以實現對被監測的高壓設備的運行數據進行統分分析，并生成絕緣特性曲線。利用絕緣監測系統具備的智能診斷分析功能，可以進行誤差分析，對被檢測的高壓設備參數誤差情況進行分析，生成誤差概率分布曲線。

利用監測系統具備的對比分析功能，可以對高壓設備參數進行比較和分析，可以對參數的分布規律進行判斷，從而對高壓設備的絕緣情況進行深入的了解。系統具備的報警功能是在監測系統進行診斷分析之后，對存在的故障進行報警。高壓設備絕緣在線監測系統性能比較穩定，監測到的數據具備很好的可信度，可以用于絕緣分析和判斷，和預試結論基本相符，電容量的監測數據穩定可靠，不具備任何分散特性，和預試結論十分相近，可信度很高，介質的損失監測數據十分穩定，表現出很小的分散特性，和預試監測結論基本相同。

采用高壓設備絕緣在線監測系統對一個變電站設備進行監測時，發現110kV電壓等級母線避雷裝置的C相經絕緣出現異常現象，之后采用停電試驗的方式，經過現場的實際檢查發現，C相的氧化鋅避雷裝置上蓋的密封達不到要求，從而進入水分使裝置受潮，絕緣性能受到影響，從而有效的阻止了潛在事故，可以為以后的絕緣監測提供現場經驗。

2.4高壓斷路器在線監測應用

2.4.1高壓斷路器機械性能在線監測

根據有關資料顯示，斷路器設備的損壞有80%是由于機械性能遭到破壞引起的，因此，對于高壓斷路器的機械性能進行在線監測十分重要。現階段，針對于高壓斷路器進行在線監測的主要方式包括：斷路器工作行程在線監測、震動信號在線監測、斷路器工作速度在線監測等。機械穩定性較高的斷路器峰值變化相對穩定，同時峰值出現的時間差也相對穩定。高壓斷路器機械性能在線監測最常使用的傳感器是光電傳感器，可實現物理信號向電信號的轉化，同時記錄脈沖信號，計算相應的速度與行程數據[3]。

2.4.2高壓斷路器觸頭壽命在線監測

高壓斷路器觸頭壽命在線監測的原理可以理解為記錄斷路器斷開和閉合過程中的數據曲線，統計電流通過開關前后的損失量，在此基礎上與斷路器額定損耗值相對比，綜合判定觸頭的磨損量，最終以觸頭磨損情況判斷觸頭壽命。

結語

綜上所述，在線監測技術能夠大大降低監測的工作強度，提升監測質量，同時在線監測能夠實現24小時實時監測，能夠在第一時間發現和報告設備異常情況，并進行報警。該項技術在高壓絕緣設備中運用，能夠有效提升變電設備運行質量，提升電網運行安全系數。通過上文的分析可以看出，未來在線監測一定是向著更加智能的方向發展，借助于大數據和人工智能技術，實現高壓絕緣設備的自動化和智能化。

參考文獻：

[1]國家電網公司.0龍D雨79一2011智能高壓站一體化監控系統建設技術規范〔別.北京：國家電網公司，2011.

[2]鄭開琦.新一代智能高壓站一次設備模塊化設計研究〔司.科技創業月刊，2015，28（22）：114一116.

[3]梅德冬，黃國方，孫軍陵.智能高壓站二次設備自動檢測系統設計口j智能配電系統，2011，（4）：43一46.