電氣設備在變電運行中的監控及異常診斷探究

羅長發，張才偉，張鑫，董林偉，宋永光

（云南建投安裝股份有限公司，云南 昆明 650033）

變電運行工作可以保證電力系統在輸送電能時的穩定性，而各電氣設備在變電運行中的作用也極其重要。若電氣設備在電力運行中存在異常，必然會導致變電工作失穩或會造成嚴重事故。為避免上述情況，工作人員要通過監控系統，確認目前系統內各電氣設備的實時運行參數，在獲取其運行數據后，第一時間對其運行狀況進行分析與診斷。

1 變電運行監控現狀

近年來，我國信息科學技術的發展有目共睹，自動控制技術在電力系統中的應用也逐漸普及。自動化智能化技術的高速發展，改變了我國供電系統的基礎供電水平及電氣設備運行效果。當今，將各類電氣設備與電氣系統應用到變電站的變電運行中，可以改善變電站的運行性能，還可以有效降低變電站工作中的人工作業量，降低工作人員的工作壓力，節約人力成本。在此基礎上，加入智能化技術及現代科技，不僅能夠進一步提高變電運行中電氣設備的運行效率，還可以取代大量的傳統人工作業，不僅可以有效提高工作效率，還能夠減少人工作業難以規避的失誤率以及變電系統的運行風險。

但與此同時，各類電氣設備的廣泛應用，導致當前我國變電運行過程中對電氣設備運行性能的依賴性極高。一旦電氣設備在運行過程中，出現故障或參數異常，便會影響變電系統的穩定運行，最終造成嚴重的經濟損失。此時，必須由專業維修及管理人員分析變電站內部存在故障的電氣設備，并及時確定故障成因進行檢修，確保系統在最短時間內恢復正常運行。但實際上，變電運行收集到大量的電氣設備，整體的檢修流程極為復雜，即便是具有豐富維修經驗的維修人員，也未必可以在看到或察覺系統運轉異常時，第一時間便確定故障。而此時，工作人員要設置適宜的變電運行監控系統，用以檢測變電運行過程中各電氣設備的運行參數及電力系統產生的信息數據，確保在各項參數數據出現異常時，變電運行監控系統能夠立即察覺，并及時發出系統警報，提醒維修人員，為后續的維修工作提供精準的數據支持。

2 提升電氣設備監控效果的主要措施

2.1 加強對變壓器的監控

變壓器是變電運行過程中的核心電氣設備。在變電系統運行過程中，變壓器出現故障，必然會引起嚴重的后果。因此，相關工作人員要加強對變壓器運行參數的實時監控力度，使用自動化監控系統及時查驗變壓器的運行狀況。除基礎的自動化監控系統以外，工作人員還可使用輔助性手段，對變壓器的運行情況做出更深層次的分析。此時，工作人員可使用的輔助手段有油色譜分析法、局部放電反應以及變壓器絕緣特性試驗三種。

2.1.1 油色譜分析法

油色譜分析法的作用原理，是通過氣相色譜法，檢測溶解油中的溶解氣體組成成分。該方法多用于檢測變壓器是否存在潛伏性放電問題或過熱故障，結果十分直觀，可以通過具體的檢測結果評定變壓器的運行狀況，應用范圍較廣。

2.1.2 局部放電反應

局部放電反應主要是用于檢測變壓器是否存在老化問題，保障變壓器運行的穩定性與安全性。通常情況下，如果變壓器長期處于強電場下，必然會產生局部放電反應，而過于頻繁的局部放電會影響變壓器內部的絕緣體，長此以往，必然會導致變壓器運行失穩。這種局部放電對絕緣體的負面影響與局部放電的強度成正比。而在變壓器的日常工作中，內部絕緣體會不斷積累這類負面影響，最終導致變壓器無法使用，或引起嚴重的安全事故。因此，在監測變壓器運行狀態時，必須定時、定期使用局部放電反應檢測法，檢測變壓器的運行情況。查驗變壓器的絕緣體是否存在老化現象，便于及時更換絕緣裝置，避免因絕緣老化、絕緣失靈等問題發生安全事故。

2.1.3 變壓器絕緣特性試驗

絕緣特性試驗主要用于檢測變壓器的絕緣等級。在試驗過程中，工作人員需要使用特定的數據采集卡，并將采集卡收集的各類信息系數導入計算機終端，通過計算機強大的數據處理、數據分析以及數據運算能力，計算出當前變壓器的絕緣等級。

2.2 斷路器監控

工作人員可以通過斷路器的在線監控系統，了解當前變電系統中斷路器的工作狀態。在線監控系統還可根據斷路器反饋的數據情況，及時定位內部缺陷部位，便可有效減少維修人員的作業量，也能夠避免各類非必要的停電試驗或停運檢修，以節約人工作業成本。斷路器的在線監控系統，包括機械性監控以及觸頭電壽命監控，具體監測內容包括斷路器紅外線檢測、振動波形檢測、氣體密度監測、開關次數監測等多個項目，囊括可影響斷路器運行狀態的諸多要素，滿足日常的監控需求。

2.3 配電系統運行監控措施

變電站配電系統在運行的過程中，也需使用大量電氣設備，因此配電系統的運行監控工作相對復雜。在設計配電系統運行監控時，工作人員需要分析變電站配電系統的現實情況，明確配電系統中接入的各個電氣設備的運行狀態、運行參數及相關的技術指標，并制定科學合理、全方位且細致無死角的監控策略，提高配電系統運行監控的使用價值。

除此以外，還需提高對監管人員的要求，確保監管人員可通過專業技能考核，具備較高的職業素養及專業能力，可以監控配電系統的運行狀況，并在察覺數據異常時，對相應數據做出分析，察覺并處理監控異常故障等問題。監控人員應具備相應的工作經驗，可基于自身經驗及配電系統的情況，在最短時間內做出正確判斷，避免故障持續擴大，影響變電運行。在硬件配置方面，要求監控室內有可以直接將異常狀況上報至管理部門的渠道，保障在發生異常狀態時，工作人員可立即知會其他部門尋求幫助，提高各部門間信息共享的及時性。

2.4 跳閘故障防護

跳閘是變電運行過程中常見的事故之一。一旦遇到跳閘事故，要立即檢查當前線路內的保護措施，排查線路中的短路點。隨后，檢查系統內的所有開關及保險情況。若保險損壞，則必須立即更換。我國變電運行過程中常見的跳閘事故大體可分為3 類：（1）因誤觸或開關誤動；（2）越級跳閘；（3）母線故障。若在工作人員詳細檢測后發現，是線路內過流保護引起的跳閘事故，那么基本可以判定是母線故障造成的跳閘。若線路內部同時存在過流保護、相線路保護，那么本次跳閘事故，可能是因為線路故障引起的。總而言之，跳閘事故具有多樣性特征，工作人員必須在事故發生的第一時間，根據監控系統反饋的各項數據資料，基于現場情況做出最正確的判斷。

3 電氣設備的常用異常診斷方法

3.1 外部檢測方法

在面對電氣設備的診斷工作時，工作人員要做出全面系統的診斷，不僅要了解電氣設備當前的運行情況運行性能，還需要做好外部檢測工作。工作人員需要判斷該電氣設備的外觀，從外部確定本次故障或診斷的關鍵點，優先檢測導線及設備的連接位置是否牢固，隔離開關多處接觸點是否正常，穿墻套管的支撐鐵板及兩側接觸點是否存在異常問題。

3.2 同類比較法

變電運行的電氣設備故障診斷中，同類比較法相對常見，該方法可以與表面溫度法結合使用，能夠進一步提高診斷的準確性，也能節約診斷時間。首先，工作人員可以測量電氣設備內置回路中的電流數值，若當前回路內的電流數值滿足設備運行的恒定數值，則應記錄詳細數據與升溫值，再等待監控系統的后續數據反饋，以新數據為依據，進行詳細的分析與診斷，便可確定目前電氣設備的故障問題。若電氣設備已經出現明顯的異常運行狀況，則需工作人員對比普通狀態下設備的運行參數，以表面的升溫數值為對比標準，便可得出該設備的診斷結論。

3.3 紅外測溫法

紅外測溫法可用于檢測電氣設備日常的運行狀態，也是相對常見的診斷技術。紅外測溫技術對周邊環境要求較高，首先，測量環境溫度必須高于或等于零攝氏度，濕度則需控制在80%以下。若電氣設備置于室外環境，則需工作人員根據現實情況，適當調整診斷時間。若電氣設備為該變電系統中新增的設備，則需待設備達到預設負荷值后，方可開展診斷與日常檢測工作。隨后，便可根據高溫條件及其負荷變動狀況，確定該電氣設備的運行特征，并制定適宜該設備的診斷檢測周期。

3.4 表面溫度測定法

顧名思義，表面溫度測定法便是由工作人員直接采集電氣設備運行時的實際溫度，根據該設備的運行溫度，判斷設備是否存在故障或異常。表面溫度測定法看似簡單，但在實際應用時，工作人員必須掌握一定的變電理論基礎，了解變電運行規則，方能將各電氣設備運行過程中的溫度參數熟記于心，并用于設備故障檢測工作中。

3.5 智能機器人系統的應用

目前，我國已全面步入信息時代，各類智能技術在日常生活及工作中的應用也越來越頻繁。在變電運行中，部分電氣設備的故障診斷及檢修工作，也可由各種搭載先進科學技術的智能機器人自動完成。智能機器人的應用，不僅能夠提高故障診斷的準確率，還能夠縮短工作時間，避免故障診斷過程中，工作人員直接接觸故障設備中潛在的安全風險。智能機器人系統的應用，在變電運行的電氣設備故障處理中，依然處于起步階段，可用于檢測變電運行中各電氣設備的潛在隱患，應用前景極佳，未來必將成為變電站未來發展的主要趨勢。

3.6 歷史分析法

歷史分析法需要工作人員以該電氣設備此前的運行數據及曾出現過的故障記錄等歷史信息，作為主要分析依據，并將此類數據作為基礎，在對比分析后，判斷該電氣設備目前的運行狀態是否正常。在人工診斷中，歷史分析法的作用效果并不明顯。隨著大數據技術、云計算技術的持續發展，歷史分析法不再需要工作人員對比大量的數據、耗費大量的時間，而是可以在計算機軟件的高效計算后，立即得出相應結論。在全面普及信息技術、大數據、互聯網技術的背景下，歷史分析法在該領域的應用必然會越來越普及。

4 提升電氣設備異常診斷效果的相關措施

4.1 加強事故的診斷

變電運行過程中，電氣設備異常運行或電氣系統停止供應等情況，是每家電力企業在運行過程中都曾遇到的問題。在故障發生后的第一時間，企業必然會指派相應的維修人員，根據當前各電氣設備的運行狀態、斷路器信號、儀表及保護裝置的反饋信息，完成故障診斷。大部分情況下，維修人員會找到故障并對癥下藥，確保電力系統可快速恢復運營。但少部分情況下，也存在維修人員無法確定故障，但卻可以通過簡單的操作，使系統快速恢復運營。在這種情況下，部分企業不會再繼續深究故障問題。也就是說，本次事故并未得到明確診斷，未找到故障成因，意味著這類故障下一次依然可能發生。因此，各電力企業要提高自身的診斷能力，不放過任何一次運行異常，堅持找到故障成因，既要治標，又要治本。

4.2 診斷時的組織措施

維修人員必須具備較高的責任感，能夠在規范的操作標準下，有序完成診斷及處理工作。另外，在執行診斷或維修工作時，相關人員必須具備安全意識及自我防護意識，任何一項電氣設備的診斷與維修工作中，必須確保現場至少有一人監護、一人操作，不允許工作人員單人作業。

4.3 診斷時的技術措施

維修人員在診斷過程中，應使用閉鎖裝置，確保電路在未斷開時，電路隔離開關閉合，避免電路接通時隔離開關無法關上。與此同時，必須關閉刀閘閉鎖裝置，避免檢修時誤觸電閘，突然為變電系統送電，威脅維修人員的人身安全。

5 結語

電力企業應提前做好準備工作，加強運行系統與電氣設備的監控力度，確保能夠在第一時間發覺系統運行異常，并對設備運行的異常情況做出詳細、準確的診斷，制定細致、合理的維修計劃，從而保障變電運行的安全性、有效性、穩定性，更好地為國民供應電能，并推動電力企業的長足發展。