變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在張家口發(fā)電廠的應(yīng)用

張國(guó)亞

大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠 河北 張家口 075000

引言

張家口發(fā)電廠安裝有8臺(tái)主變壓器，其中1號(hào)主變?yōu)镾FP7-360000/220型，產(chǎn)于1988年，其余7臺(tái)主變?yōu)镾FP7-370000/500型變壓器，最早的產(chǎn)于1989年[1]。作為廠內(nèi)最重要、最昂貴的主設(shè)備之一，其是否安全可靠運(yùn)行直接關(guān)系到全廠發(fā)供電的安全性及營(yíng)利性。因此，及時(shí)抽取油樣，并進(jìn)行油中溶解氣體的色譜分析以便及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障成為日常生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作。然而因油樣采取受天氣環(huán)境影響的因素較大，致使變壓器在雨季、大風(fēng)等極端天氣里因不能及時(shí)進(jìn)行油內(nèi)氣體色譜分析，而使得變壓器的安全運(yùn)行處于失控狀態(tài)，面對(duì)廠內(nèi)主變壓器最長(zhǎng)的一臺(tái)已經(jīng)投運(yùn)超30年，情況亟待改進(jìn)。

變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，對(duì)變壓器安全運(yùn)行情況進(jìn)行連續(xù)或分時(shí)段自動(dòng)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)填補(bǔ)了傳統(tǒng)采油樣檢測(cè)法的不足，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地對(duì)絕緣油中溶解的各種故障特征氣體濃度及變化趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)視與分析，與現(xiàn)有檢測(cè)手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了變壓器內(nèi)部故障發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確高效性，防止了變壓器局部故障的擴(kuò)大，同時(shí)也大大提高了當(dāng)今機(jī)組對(duì)電網(wǎng)輸送電能可靠性和經(jīng)濟(jì)性提高的要求。

1 油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的工作原理

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)由前端脫氣裝置、數(shù)據(jù)處理器和系統(tǒng)分析管理軟件三部分組成。

氣體采集模塊實(shí)現(xiàn)變壓器油氣的分離功能。在氣體分離模塊中，氣體流經(jīng)色譜柱后實(shí)現(xiàn)多種氣體的分離，分離后的氣體在色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)由化學(xué)信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。氣體信號(hào)由數(shù)據(jù)采集模塊采集后通過(guò)通信口上傳給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行色譜圖的分析計(jì)算，并根據(jù)氣體標(biāo)定數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出每種氣體的濃度值。故障診斷系統(tǒng)根據(jù)氣體濃度值，用軟件系統(tǒng)內(nèi)的變壓器故障診斷算法自動(dòng)診斷出變壓器運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)異常系統(tǒng)能診斷出變壓器內(nèi)部故障類型并給出維修建議。

由上述邏輯流程圖得知，所有色譜分析流程均在色譜分析系統(tǒng)中來(lái)完成，在既定的程序指令控制下，完成油樣采集、油氣分離、自動(dòng)進(jìn)樣、樣品組成分離、組分監(jiān)測(cè)等一系列分析流程。

圖1 油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置工作工藝流程圖

2 油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的特點(diǎn)

2.1 實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)多種氣體的智能化診斷功能。

在線監(jiān)測(cè)的重要特征是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾乎不用預(yù)防性試驗(yàn)的儀器，而是采用高靈敏度的傳感器對(duì)反映電氣設(shè)備絕緣在運(yùn)行中惡化的信息進(jìn)行采集，信息的處理和辨識(shí)依賴于具有豐富軟件支持的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)[2]。由于整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理和預(yù)防性試驗(yàn)的檢測(cè)原理不同，不僅可以將某些預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目改變?yōu)樵诰€監(jiān)測(cè)，而且根據(jù)在線監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)還可以引出一些新的可更真實(shí)反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征量，引入信息處理和辨識(shí)的新技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行綜合評(píng)判，實(shí)現(xiàn)智能化診斷。

2.2 具有長(zhǎng)周期穩(wěn)定、可靠、靈敏度高等特點(diǎn)

氣體監(jiān)測(cè)用氣體傳感器，具有性能長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、靈敏度高，相應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短，抗震動(dòng)和沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。其中乙炔氣體的檢測(cè)靈敏度達(dá)1ppm，完全能夠滿足電力系統(tǒng)通過(guò)乙炔氣體濃度的變化診斷電力變壓器有關(guān)故障的要求。

圖2 2號(hào)主變氣體組分歷史數(shù)據(jù)濃度報(bào)表

2.3 友好的人機(jī)交匯

系統(tǒng)軟件采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方式，使系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和重用性。操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。融合了各種測(cè)量設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全面、豐富的測(cè)量?jī)?nèi)容，在滿足對(duì)多種氣體測(cè)量的同時(shí)，還能夠進(jìn)行微水、油溫等指標(biāo)的測(cè)量，同時(shí)具有溫度補(bǔ)償功能，避免了北方地區(qū)冬季低溫造成氣體組分濃度不準(zhǔn)確等問(wèn)題，大大提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性。

3 油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)診斷與日常維護(hù)

3.1 數(shù)據(jù)診斷

數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心與靈魂所在，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠正確地獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)并以形象、生動(dòng)的方式展現(xiàn)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備巡檢人員。報(bào)表內(nèi)容經(jīng)過(guò)系統(tǒng)對(duì)選定時(shí)段內(nèi)各種氣體組分的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、計(jì)算和判斷得出。專業(yè)人員根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)表即可快速得到變壓器的基本運(yùn)行情況，如氣體組分有高于標(biāo)準(zhǔn)的情況，系統(tǒng)狀態(tài)中將根據(jù)具體情況提示“一級(jí)報(bào)警”或“二級(jí)報(bào)警”，為迅速采取措施提供可靠依據(jù)。同時(shí)系統(tǒng)分析軟件可以提供歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和譜圖數(shù)據(jù)等三種類別的數(shù)據(jù)。根據(jù)以上各類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，系統(tǒng)以直觀、生動(dòng)的表現(xiàn)方式以及豐富強(qiáng)大的控制功能將變壓器油中各類氣體的成分及濃度顯示出來(lái)。

3.2 日常檢查與維護(hù)

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置作為一個(gè)統(tǒng)一整體，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，甚至出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰。因此在使用期間需開展必要的日常檢測(cè)及簡(jiǎn)單維護(hù)[3]。結(jié)合主設(shè)備檢查，定期檢查系統(tǒng)運(yùn)行程序是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，正常運(yùn)行狀態(tài)是指運(yùn)行運(yùn)行程序未被不正常關(guān)閉、系統(tǒng)上下位機(jī)連接正常，是否能夠正常實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。確保數(shù)據(jù)采集器供電可靠，包括主電源、220V交流電源、24V直流電源等。檢查各壓力指示是否正常，減壓器氣瓶總壓力指示應(yīng)在最低壓力以上，如低于最低壓力時(shí)需立即更換新氮?dú)狻?/p>

此外，為確保工控后臺(tái)能夠持續(xù)、高效地運(yùn)行，必須將該工控機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，不能安裝任何與其無(wú)關(guān)的控制系統(tǒng)。日常巡檢查看時(shí)需有權(quán)限的人員按照預(yù)先設(shè)定的用戶名及密碼進(jìn)行登錄進(jìn)行查看。

4 常見問(wèn)題及處理方法

4.1 系統(tǒng)死機(jī)、斷電后的處理

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在數(shù)據(jù)采集之前發(fā)生死機(jī)、斷電等問(wèn)題時(shí)，只需重新啟動(dòng)系統(tǒng)，并將監(jiān)控系統(tǒng)完全打開，即可恢復(fù)監(jiān)測(cè)，基本對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有影響。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備次數(shù)據(jù)采集之前出現(xiàn)死機(jī)、斷電等異常，故障又不能在下次采集之前排除，系統(tǒng)將少采集一次日常檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不產(chǎn)生影響。

4.2 無(wú)法檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法檢測(cè)數(shù)據(jù)情況時(shí)，首先確保數(shù)據(jù)采集器正常運(yùn)行，此時(shí)檢查RS485是否正常供電，是否有損傷；通信系統(tǒng)是否存在斷線等異常；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否損壞或出現(xiàn)斷電等異常；檢查計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)設(shè)置，如無(wú)法解決需及時(shí)與設(shè)備廠家聯(lián)系。

5 結(jié)束語(yǔ)

變壓器在我國(guó)發(fā)供電系統(tǒng)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，但是變壓器的應(yīng)用存在許多的缺陷，變壓器非常容易出現(xiàn)故障，而變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)就是為了減少變壓器出現(xiàn)故障的次數(shù)。伴隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)有越來(lái)越多的像張家口發(fā)電廠所屬主變一樣，運(yùn)齡過(guò)長(zhǎng)，內(nèi)部隱患突增，利用現(xiàn)代科技手段加大監(jiān)視力度，從而從根本上降低設(shè)備缺陷，保證設(shè)備價(jià)值創(chuàng)造最大化。