變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)在張家口發(fā)電廠的應用

張國亞

大唐國際張家口發(fā)電廠 河北 張家口 075000

引言

張家口發(fā)電廠安裝有8臺主變壓器，其中1號主變?yōu)镾FP7-360000/220型，產于1988年，其余7臺主變?yōu)镾FP7-370000/500型變壓器，最早的產于1989年[1]。作為廠內最重要、最昂貴的主設備之一，其是否安全可靠運行直接關系到全廠發(fā)供電的安全性及營利性。因此，及時抽取油樣，并進行油中溶解氣體的色譜分析以便及早發(fā)現(xiàn)變壓器內部故障成為日常生產的一項重要工作。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、大風等極端天氣里因不能及時進行油內氣體色譜分析，而使得變壓器的安全運行處于失控狀態(tài)，面對廠內主變壓器最長的一臺已經投運超30年，情況亟待改進。

變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)是指在不影響設備正常運行的前提下，對變壓器安全運行情況進行連續(xù)或分時段自動監(jiān)測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)填補了傳統(tǒng)采油樣檢測法的不足，同時能夠實時準確地對絕緣油中溶解的各種故障特征氣體濃度及變化趨勢進行監(jiān)視與分析，與現(xiàn)有檢測手段相結合，實現(xiàn)了變壓器內部故障發(fā)現(xiàn)的準確高效性，防止了變壓器局部故障的擴大，同時也大大提高了當今機組對電網輸送電能可靠性和經濟性提高的要求。

1 油色譜在線監(jiān)測裝置的工作原理

油色譜在線監(jiān)測裝置系統(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。

氣體采集模塊實現(xiàn)變壓器油氣的分離功能。在氣體分離模塊中，氣體流經色譜柱后實現(xiàn)多種氣體的分離，分離后的氣體在色譜監(jiān)測系統(tǒng)中，實現(xiàn)由化學信號到電信號的轉變。氣體信號由數(shù)據(jù)采集模塊采集后通過通信口上傳給后臺監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠進行色譜圖的分析計算，并根據(jù)氣體標定數(shù)據(jù)自動計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)內的變壓器故障診斷算法自動診斷出變壓器運行狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)異常系統(tǒng)能診斷出變壓器內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、自動進樣、樣品組成分離、組分監(jiān)測等一系列分析流程。

圖1 油色譜在線監(jiān)測裝置工作工藝流程圖

2 油色譜在線監(jiān)測裝置的特點

2.1 實現(xiàn)在線監(jiān)測多種氣體的智能化診斷功能。

在線監(jiān)測的重要特征是監(jiān)測系統(tǒng)幾乎不用預防性試驗的儀器，而是采用高靈敏度的傳感器對反映電氣設備絕緣在運行中惡化的信息進行采集，信息的處理和辨識依賴于具有豐富軟件支持的計算機網絡[2]。由于整個在線監(jiān)測系統(tǒng)的原理和預防性試驗的檢測原理不同，不僅可以將某些預防性試驗項目改變?yōu)樵诰€監(jiān)測，而且根據(jù)在線監(jiān)測的特點還可以引出一些新的可更真實反映設備運行狀態(tài)的特征量，引入信息處理和辨識的新技術對故障進行綜合評判，實現(xiàn)智能化診斷。

2.2 具有長周期穩(wěn)定、可靠、靈敏度高等特點

氣體監(jiān)測用氣體傳感器，具有性能長期穩(wěn)定、可靠、靈敏度高，相應和恢復時間短，抗震動和沖擊能力強等特點。其中乙炔氣體的檢測靈敏度達1ppm，完全能夠滿足電力系統(tǒng)通過乙炔氣體濃度的變化診斷電力變壓器有關故障的要求。

圖2 2號主變氣體組分歷史數(shù)據(jù)濃度報表

2.3 友好的人機交匯

系統(tǒng)軟件采用了面向對象的設計方式，使系統(tǒng)具有良好的擴展性和重用性。操作簡單、維護方便。融合了各種測量設備，可以實現(xiàn)全面、豐富的測量內容，在滿足對多種氣體測量的同時，還能夠進行微水、油溫等指標的測量，同時具有溫度補償功能，避免了北方地區(qū)冬季低溫造成氣體組分濃度不準確等問題，大大提高了測量結果的準確性、合理性。

3 油色譜在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)診斷與日常維護

3.1 數(shù)據(jù)診斷

數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)的核心與靈魂所在，監(jiān)測系統(tǒng)能夠正確地獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)并以形象、生動的方式展現(xiàn)給現(xiàn)場設備巡檢人員。報表內容經過系統(tǒng)對選定時段內各種氣體組分的濃度數(shù)據(jù)進行綜合分析、計算和判斷得出。專業(yè)人員根據(jù)數(shù)據(jù)報表即可快速得到變壓器的基本運行情況，如氣體組分有高于標準的情況，系統(tǒng)狀態(tài)中將根據(jù)具體情況提示“一級報警”或“二級報警”，為迅速采取措施提供可靠依據(jù)。同時系統(tǒng)分析軟件可以提供歷史數(shù)據(jù)、實時數(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，系統(tǒng)以直觀、生動的表現(xiàn)方式以及豐富強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。

3.2 日常檢查與維護

油色譜在線監(jiān)測裝置作為一個統(tǒng)一整體，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，都會導致數(shù)據(jù)監(jiān)測錯誤，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及簡單維護[3]。結合主設備檢查，定期檢查系統(tǒng)運行程序是否處于正常運行狀態(tài)，正常運行狀態(tài)是指運行運行程序未被不正常關閉、系統(tǒng)上下位機連接正常，是否能夠正常實現(xiàn)實時監(jiān)測。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在最低壓力以上，如低于最低壓力時需立即更換新氮氣。

此外，為確保工控后臺能夠持續(xù)、高效地運行，必須將該工控機獨立運行，不能安裝任何與其無關的控制系統(tǒng)。日常巡檢查看時需有權限的人員按照預先設定的用戶名及密碼進行登錄進行查看。

4 常見問題及處理方法

4.1 系統(tǒng)死機、斷電后的處理

現(xiàn)場設備在數(shù)據(jù)采集之前發(fā)生死機、斷電等問題時，只需重新啟動系統(tǒng)，并將監(jiān)控系統(tǒng)完全打開，即可恢復監(jiān)測，基本對在線監(jiān)測系統(tǒng)沒有影響。如果現(xiàn)場設備次數(shù)據(jù)采集之前出現(xiàn)死機、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數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性不產生影響。

4.2 無法檢測數(shù)據(jù)的處理

當系統(tǒng)出現(xiàn)無法檢測數(shù)據(jù)情況時，首先確保數(shù)據(jù)采集器正常運行，此時檢查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)場設備是否損壞或出現(xiàn)斷電等異常；檢查計算機系統(tǒng)設備參數(shù)設置，如無法解決需及時與設備廠家聯(lián)系。

5 結束語

變壓器在我國發(fā)供電系統(tǒng)中應用的越來越廣泛，但是變壓器的應用存在許多的缺陷，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)。伴隨運行時間的延長，會有越來越多的像張家口發(fā)電廠所屬主變一樣，運齡過長，內部隱患突增，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備缺陷，保證設備價值創(chuàng)造最大化。