容性設備在線監測裝置檢驗及運維分析

李秉睿，李建發，劉 齊，張 帥

(云南電力技術有限責任公司，云南 昆明 650217)

0 引言

現階段容性設備在線監測技術已很成熟，對設備運行狀態監測起到了很大作用。通過監測裝置已發現多起絕緣缺陷，有效保障了電網安全穩定運行，在設備運行狀態監測方面發揮著越來越重要的作用。隨著監測裝置運行年份的增加，監測數據失真、裝置無法正常采集數據等問題突顯，嚴重時甚至出現裝置無法運行的情況。針對這些故障進行了分析，并根據裝置的原理、結構以及存在的故障，開展了針對性檢驗及專業運維，取得良好效果，得出定期進行在線監測裝置檢驗及專業運維能有效保證監測裝置的正常運行和數據真實性的結論。

1 在線監測裝置故障分析

對某電網公司2010 年以來安裝的容性設備絕緣在線監測裝置進行了摸底調研，其在線監測裝置主要集中在2011 年到2015 年安裝，共在9 個變電站安裝了9 套246 臺裝置。從2019 年摸底調研的結果來看，容性設備在線監測裝置的主要缺陷為裝置無法送電、硬件故障、軟件故障、密封不良、未安裝末屏引出端防開路保護裝置、網絡安全漏洞、信號線接線錯誤、未定期檢驗等方面。

1.1 裝置無法送電

造成該故障的主要原因是在線監測裝置電源回路短路、開路或者電源模塊損壞，導致裝置掉電，致使系統無法正常供電。從調研數據來看，在9 套在線監測裝置中，7 套裝置存在無法送電故障，占比達80 %。

1.2 軟硬件故障

軟件故障主要是軟件無法啟動、數據丟失、軟件版本較低等。硬件故障主要是數據采集板損壞、傳感器損壞、箱體破損等。從調研數據來看，數據采集卡損壞189 臺，占比76 %；箱體破損98 臺，占比40 %；傳感器損壞28 臺，占比11 %。

1.3 裝置密封不良

裝置密封不良主要是裝置箱門密封條脫落，或者銹蝕較為嚴重導致箱體開裂、破損，以及孔洞封堵不嚴實等，密封不良極易導致裝置內電子元器件受潮損壞，以及蜜蜂等小動物在箱體內筑巢，嚴重影響裝置正常運行。

1.4 未安裝末屏引出端防開路保護裝置

規程DL/T 1432.3—2016《變電設備在線監測裝置檢驗規范第3 部分：電容型設備及金屬氧化物避雷器絕緣在線監測裝置》中明確規定容性設備在線監測裝置應安裝末屏引出端防開路保護裝置，防止因在線監測系統開路導致設備末屏失地。

調研數據顯示：63 臺在線監測裝置未安裝末屏引出端防開路保護裝置，占比約26 %。如信號采集回路開路，將嚴重威脅主設備安全運行。

1.5 網絡安全漏洞隱患

在線監測系統安裝后，未對高危端口進行封堵，未安裝殺毒軟件或定期對殺毒軟件進行升級，存在網絡安全隱患。比如某變電站容性設備絕緣在線監測系統2012 年發現類似蠕蟲病毒。

1.6 裝置接線錯誤

在線監測裝置投入運行后，部分設備開展過停電定檢預試，在恢復接線過程中，因恢復人員不了解裝置接線原理，導致信號采集回路接線錯誤。雖不影響設備本身安全運行，但監測裝置采集信號錯誤，無法監測其絕緣狀態。調研數據顯示：13 臺裝置存在接線錯誤，占比5 %。

1.7 裝置未定期檢驗

規程DL/T 1432.1—2015《變電設備在線監測裝置檢驗規范第1 部分：通用檢驗規范》、DL/T 1432.3—2016《變電設備在線監測裝置檢驗規范第3 部分：電容型設備及金屬氧化物避雷器絕緣在線監測裝置》中明確規定裝置運行后需進行定期檢驗，周期為1 ～2 年。如未定期檢驗，則導致采集數據不準確，影響到設備運行狀態分析不準確。

2 運維方法與效果分析

針對調研發現的問題，對該電網公司2010 年以來安裝的容性設備絕緣在線監測裝置進行了檢驗及專業運維，取得了良好效果。

2.1 專業運維內容

針對裝置原理、結構和安裝方式，開展以下幾方面運維。

(1) 現場監測單元運維：單元箱門密閉性能檢查；外殼以及安裝支架、抱箍生銹情況檢查；防火封堵檢查；現場總線（含電源及信號線）安全性檢查。

(2) 連接電纜運維：電容型設備絕緣監測裝置的末屏電流采樣信號電纜、避雷器絕緣監測裝置的電流采樣信號電纜，應無破損，連接應可靠。

(3) 監測主機運維：應無明顯噪聲；應供電正常，電源指示燈亮；應正常運行，無異常指示燈，無死機狀況；檢查告警情況，如有告警，及時記錄并通知試驗人員跟蹤處理；查看并分析系統參量告警信息及監測數據。

2.2 現場試驗檢驗

對在線監測裝置進行現場試驗檢驗，主要進行測量誤差試驗和測量數據重復性試驗。

(1) 測量誤差試驗方法。使用標準測量儀器對現場安裝的在線監測裝置的數據誤差進行檢驗，具體試驗電路如圖1 所示。利用該母線上的電壓互感器提供參考電壓信號，通過標準測量儀器檢測電容型設備的介質損耗、電容量等參量，同時讀取在線監測裝置在該時間段內的監測數據，然后以標準測量儀器的測量值作為標準讀數，計算出在線監測裝置測量介質損耗因數和電容量的誤差。

圖1 試驗電路

(2) 電容量測量誤差計算。在全電流有效值100 ～200 mA 范圍內且介質損耗因數值0.005～0.1 范圍內的某一穩定測量點，讀取在線監測裝置連續測得的6 組測量數據，依據公式(1)分別計算出RSD值。

式中：RSD為電容量相對標準偏差；n為測量次數；Ci第i次測量結果；C—:n次測量結果的算術平均值。

2.3 運維效果分析

通過對裝置的校驗、維護維修及故障消缺、通信改造等有效的方式，最大限度地進行閉環處理和整改，有效地解決了裝置運行中的短板效應，裝置在數據入網率、在線率、準確率和裝置故障率等主要指標方面均有較大改善，詳見表1。

表1 運維的裝置主要指標提升情況 %

3 檢驗及運維必要性分析

通過上述對容性設備在線監測裝置故障原因分析，導致在線監測裝置故障頻發、停運、數據失真的主要原因一部分為裝置質量問題，另一部分為沒有定期進行檢驗及專業技術運維。結合檢驗運維效果分析可知：定期開展檢驗及運維是保證在線監測裝置穩定運行的重要手段。

3.1 相關規程規定要求

行業標準規程DL/T 1432.1—2015《變電設備在線監測裝置檢驗規范第1 部分：通用檢驗規范》、DL/T 1432.3—2016《變電設備在線監測裝置檢驗規范第3 部分：電容型設備及金屬氧化物避雷器絕緣在線監測裝置》中明確規定：在線監測裝置投運后需定期(1～2 年或必要時)進行現場試驗。必須進行的試驗包括：結構和外觀檢查、基本功能檢驗、測量誤差試驗。

3.2 可有效保證采集數據準確可靠

通過定期現場檢驗，對在線監測裝置進行測量誤差試驗和測量數據重復性試驗，可有效保證在線監測數據真實性和準確性。

3.3 有效提高在線監測裝置接入安全性

通過對連接電纜、末屏防開路保護器進行檢查，保證監測裝置不影響一次設備的安全運行。

4 結束語

容性設備在線監測系統較為復雜，涉及到數據存儲傳輸、各種電子元器件、傳感器、通信電纜、網絡傳輸等，只要其中任意一個模塊出現故障，就可能導致整體系統無法運行，且在線監測裝置安裝于室外，受環境影響較大，如果密封性等出現問題，受潮也會導致系統無法運行。經調研，如果在線監測系統不進行定期運維，運行壽命僅為1 ～1.5 年。

定期進行在線監測裝置檢驗及專業運維，能有效保證監測裝置的正常運行和數據真實性。其通過與帶電測試數據、定檢預試數據比對分析，可作為設備狀態檢修的可靠技術手段。