變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)與狀態(tài)檢修

黃君樑

摘 要：當(dāng)前，我國電力企業(yè)日益重視變電設(shè)備的在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修。加強(qiáng)變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修，能有效保障變電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，并促進(jìn)供電效率的大幅度提高。本文分析了變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)、變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)，及加強(qiáng)變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修的策略，以期為變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備；在線監(jiān)測；狀態(tài)檢修

中圖分類號(hào)：TM507 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）17-0035-03

On Line Monitoring Technology and Condition Based

Maintenance of Substation Equipment

HUANG Junliang

Abstract： At present， China's power companies are paying more and more attention to on-line monitoring and status overhaul of substation equipment. Strengthening on-line monitoring and status overhaul of transformer equipment can effectively ensure the safe and reliable operation of transformer equipment， and promote a substantial increase in power supply efficiency. This paper analyzed the on-line monitoring technology of substation equipment， the condition based maintenance technology of substation equipment， and the strategy of strengthening the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment， in order to provide reference for the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment.

Keywords： transformer equipment；on-line monitoring；condition maintenance

當(dāng)前，變電設(shè)備故障原因日趨復(fù)雜。對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修，要求盡量延長變電設(shè)備相應(yīng)的檢修周期，以促進(jìn)變電設(shè)備潛力的充分發(fā)揮。對(duì)變電設(shè)備實(shí)施在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修，并對(duì)其檢修周期進(jìn)行正確推測，對(duì)變電設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要意義[1]。因此，有必要采取有效策略強(qiáng)化變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修，有效保障變電設(shè)備的使用安全。

1 變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)

1.1 智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備狀態(tài)檢修管理、提升變電專業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平的重要技術(shù)手段，是智能變電站建設(shè)的一部分。智能變電站的在線監(jiān)測系統(tǒng)包括對(duì)變壓器、GIS、斷路器、套管和避雷器等變電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測[2]。在軟件系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)采用先進(jìn)的分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，總體上分為2層：過程層和站控層。過程層安裝在變電站現(xiàn)場的各種狀態(tài)監(jiān)測終端，在線完成電力設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，站端狀態(tài)監(jiān)測平臺(tái)主要為一個(gè)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能：統(tǒng)一使用IEC 61850對(duì)各種智能組件數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理、分析、保存和診斷，對(duì)外提供統(tǒng)一的基于IEC 61850的通信接口，以及站內(nèi)數(shù)據(jù)同遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)平臺(tái)的通信[3]。系統(tǒng)應(yīng)用總線控制技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)原理，使系統(tǒng)的擴(kuò)展性、標(biāo)準(zhǔn)化和穩(wěn)定性都得到提高，滿足了工業(yè)現(xiàn)場實(shí)用的要求，以標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約（I 1接口-IEC 61850）接收站內(nèi)各類狀態(tài)監(jiān)測裝置或狀態(tài)監(jiān)測代理的標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)信息，站端平臺(tái)應(yīng)符合數(shù)字化智能變電站通信標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的要求，并采用多種形式對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)，便于及時(shí)了解并掌握變電設(shè)備的健康狀態(tài)。

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、診斷分析、故障報(bào)警和參數(shù)設(shè)置等[4]，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測的系統(tǒng)化和智能化，使各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、專業(yè)人員能實(shí)時(shí)直觀地了解和掌握電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)有異常狀況的電氣設(shè)備及時(shí)采取措施，避免事故。

1.2 變壓器油中氣體及微水在線監(jiān)測

現(xiàn)場在線色譜儀通過管路與變壓器的進(jìn)出口閥連接即可工作，主變無須停電，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油中7種故障組分（H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2）、油中總含氣量及油中微量水分的連續(xù)檢測，具有檢測靈敏度高、分析周期短和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)一致的特點(diǎn)。測試油樣技術(shù)處理達(dá)到要求后再返回變壓器本體，確保了返回油的質(zhì)量，真正做到全過程無污染、無損耗。

1.3 變壓器局放監(jiān)測在線監(jiān)測

使用特高頻（UHF）傳感器，安裝在變壓器箱體的油閥內(nèi)，通過變壓器殼體可有效屏蔽外部干擾，傳感器耐高溫、耐油、耐腐蝕，密封性好，可帶電安裝，可以無障礙地檢測到變壓器內(nèi)部的局放源[5]。

1.4 鐵芯及夾件接地電流在線監(jiān)測

采用高精度及高穩(wěn)定性的穿芯式零磁通電流傳感器，對(duì)變壓器鐵芯對(duì)地的泄漏電流信號(hào)進(jìn)行取樣，通過對(duì)電流信號(hào)的運(yùn)算和處理，剔除雜波干擾信號(hào)，得到實(shí)際接地泄漏電流信息。通過閾值判斷、預(yù)測鐵芯絕緣的健康狀況。

1.5 GIS設(shè)備在線監(jiān)測

采用特高頻（UHF）法監(jiān)測，傳感器具有密封和屏蔽結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，分為內(nèi)置式和外置式傳感器，安裝在GIS封孔蓋內(nèi)側(cè)或絕緣子敞開邊緣上，接收放電源傳來的電磁波信號(hào)。傳感器裝有前置放大器與過壓保護(hù)裝置，能在各種惡劣的氣候（溫度、濕度）及現(xiàn)場的強(qiáng)電磁干擾、無線電波干擾和機(jī)械振動(dòng)環(huán)境下運(yùn)行，具有抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高（不低于5pC），性能可靠穩(wěn)定的特點(diǎn)[6]。系統(tǒng)基于狀態(tài)預(yù)警、跟蹤測試、缺陷統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)診斷，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS內(nèi)部絕緣缺陷隱患與狀態(tài)預(yù)警的目的，通過信息模式識(shí)別及故障類型診斷，實(shí)現(xiàn)局部放電故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。

1.6 斷路器動(dòng)作特性在線監(jiān)測

對(duì)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測分2個(gè)方面：機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和電壽命監(jiān)測。斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測主要監(jiān)測其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能電機(jī)，對(duì)儲(chǔ)能電機(jī)的監(jiān)測針對(duì)儲(chǔ)能電機(jī)的日儲(chǔ)能次數(shù)、單次儲(chǔ)能時(shí)間長短。對(duì)斷路器電壽命的監(jiān)測建立在觸頭累計(jì)磨損量模型的基礎(chǔ)上，將電壽命與機(jī)械狀態(tài)、電量和非電量的監(jiān)測相結(jié)合，對(duì)高壓斷路器的在線監(jiān)測和故障診斷具有很好的效果。

1.7 避雷器及容性設(shè)備在線監(jiān)測

避雷器的絕緣性能采用泄漏電流及阻性電流的增長率閾值作為判斷依據(jù)。容性設(shè)備主要指電流互感器、電容性電壓互感器、耦合電容器等[7]，容性設(shè)備的絕緣性能采用泄漏電流、介損及電容量的增長率閾值作為判斷依據(jù)。傳感器的信號(hào)取樣采用穿芯結(jié)構(gòu)的有源零磁通設(shè)計(jì)技術(shù)。

2 變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)

2.1 常見的檢修方式

變電設(shè)備狀態(tài)檢修主要包括以下3種檢修方式。①事故檢修方式。該檢修方式是指當(dāng)事故發(fā)生后，對(duì)變電設(shè)備實(shí)施進(jìn)行檢修，僅能實(shí)現(xiàn)彌補(bǔ)性維修。在對(duì)變電設(shè)備事故進(jìn)行檢修的過程中，若電力設(shè)備規(guī)模相對(duì)較小，事故僅對(duì)電網(wǎng)造成局部性影響，且用戶未對(duì)用電質(zhì)量提出較高要求，可采用該檢修方式。當(dāng)前，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，且自動(dòng)化程度顯著提高，變電設(shè)備故障會(huì)嚴(yán)重阻礙電網(wǎng)的正常運(yùn)行。另外，用戶對(duì)用電質(zhì)量提出了較高要求，事故檢修方式呈現(xiàn)顯著的滯后性。②定期檢修方式。該方式是指將變電設(shè)備呈現(xiàn)的運(yùn)行情況作為依據(jù)，對(duì)變電設(shè)備實(shí)施等級(jí)劃分，并制訂具有較強(qiáng)針對(duì)性的檢修計(jì)劃，對(duì)檢修周期進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，定期對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行檢修，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備事故的有效預(yù)防。此類檢修方式有助于準(zhǔn)確掌握變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，但可能引發(fā)對(duì)變電設(shè)備的重復(fù)和過度檢修。③狀態(tài)檢修方式。該方式是指借助先進(jìn)性較強(qiáng)的監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控變電設(shè)備相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的全面掌握，并在此基礎(chǔ)上采取有針對(duì)的檢修措施[8]。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測

通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)掌握，進(jìn)而有效避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)各類突發(fā)狀況。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，是借助在線監(jiān)測技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)實(shí)施，對(duì)變電設(shè)備各系統(tǒng)如信息管理及分散控制等的全程監(jiān)測，獲取變電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下呈現(xiàn)的各項(xiàng)參數(shù)，并將其與變電設(shè)備相應(yīng)的參考參數(shù)對(duì)照，進(jìn)而分析變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控。

2.3 狀態(tài)預(yù)測

狀態(tài)預(yù)測技術(shù)是指當(dāng)變電設(shè)備異?，F(xiàn)象發(fā)生前，將變電設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)作為依據(jù)，并參照相關(guān)人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備相應(yīng)特征向量的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，并對(duì)報(bào)警閥值進(jìn)行合理設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)的有效預(yù)測。

2.4 故障診斷

對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行故障診斷，主要采用以下2種方法。①綜合法。綜合法是對(duì)變電設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器相應(yīng)的絕緣狀態(tài)及運(yùn)行溫度等狀況的準(zhǔn)確了解，對(duì)變電設(shè)備相應(yīng)的開關(guān)檢測、離線、系統(tǒng)傳輸?shù)葦?shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和系統(tǒng)整理，進(jìn)而從整體上對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)判斷，借助認(rèn)證系統(tǒng)實(shí)施匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備故障具體位置和實(shí)際范圍的有效確定。②比較法。比較法是借助振動(dòng)診斷、射線診斷等方式對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行獲取，并對(duì)獲取的前后數(shù)據(jù)結(jié)果實(shí)施比較，當(dāng)前后數(shù)據(jù)結(jié)果呈現(xiàn)的差異較大時(shí)，表明變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常。

3 加強(qiáng)變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修的策略

3.1 構(gòu)建系統(tǒng)完善的變電設(shè)備狀態(tài)檢修保證體系

電力企業(yè)要針對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修構(gòu)建系統(tǒng)完善的保證體系，增強(qiáng)變電設(shè)備狀態(tài)檢修步驟及相關(guān)作業(yè)流程的規(guī)范性，并明確各崗位的具體職責(zé)，秉承以人為本的原則構(gòu)建變電設(shè)備狀態(tài)檢修模式，有效增強(qiáng)變電設(shè)備狀態(tài)檢修安全管理[8]。同時(shí)，電力企業(yè)要針對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修制定配套的驗(yàn)收制度，并設(shè)置驗(yàn)收管理的具體部門，負(fù)責(zé)對(duì)變電設(shè)備實(shí)施自檢、初檢及預(yù)驗(yàn)收，有效保障變電設(shè)備的檢修質(zhì)量。另外，要制定相應(yīng)的變電設(shè)備隱患排查治理制度。

3.2 充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

變電設(shè)備狀態(tài)檢修涉及諸多環(huán)節(jié)，且變電設(shè)備故障原因多樣化，僅憑人工檢修的方式，難以及時(shí)對(duì)變電設(shè)備故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確判定。因此，要加強(qiáng)計(jì)算輔助技術(shù)在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，具體可從以下方面著手[9]。①對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修前，借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)合理制訂變電設(shè)備狀態(tài)檢修的具體計(jì)劃，針對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修構(gòu)建相應(yīng)的管理平臺(tái)，增強(qiáng)狀態(tài)檢修的合理性。②借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)深入分析變電設(shè)備狀態(tài)檢修的相關(guān)數(shù)據(jù)，并制訂科學(xué)的變電設(shè)備狀態(tài)檢修的具體方案。

3.3 優(yōu)化變電設(shè)備狀態(tài)檢修方案

要將變電設(shè)備相應(yīng)的在線監(jiān)測具體狀態(tài)和相關(guān)試驗(yàn)的實(shí)際狀況作為依據(jù)，對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修的具體時(shí)間進(jìn)行合理安排，并對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修的具體方案進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，在有效保障變電設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修的具體方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 提高變電設(shè)備狀態(tài)檢修人員的技術(shù)水平

電力企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)變電設(shè)備狀態(tài)檢修人員的技術(shù)培訓(xùn)，有效提高變電設(shè)備狀態(tài)檢修人員的技術(shù)水平，為變電設(shè)備狀態(tài)檢修的各項(xiàng)工作提供有效保障[10]。變電設(shè)備狀態(tài)檢修人員要深入學(xué)習(xí)變電設(shè)備的具體構(gòu)造、相關(guān)試驗(yàn)方法，嚴(yán)格遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范的具體要求，靈活運(yùn)用變電設(shè)備狀態(tài)檢修的各項(xiàng)技術(shù)，秉承實(shí)事求是的原則，對(duì)變電設(shè)備故障問題進(jìn)行科學(xué)分析，并采取針對(duì)性和有效性的故障診斷措施和故障解決措施，有效提升變電設(shè)備狀態(tài)檢修效果。

4 結(jié)語

通過構(gòu)建系統(tǒng)、完善的變電設(shè)備狀態(tài)檢修保證體系，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、優(yōu)化變電設(shè)備狀態(tài)檢修方案，提高變電設(shè)備狀態(tài)檢修人員的技術(shù)水平等策略，有助于對(duì)變電設(shè)備的在線監(jiān)測技術(shù)和狀態(tài)檢修技術(shù)進(jìn)行靈活應(yīng)用，提高變電設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修質(zhì)量，有效保障變電設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，降低各類安全事故的發(fā)生概率，有效保障供電安全。

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