输变电设备在线监测技术分析与实践

输变电设备在线监测技术分析与实践

杨四华

杨四华

（云南电网有限责任公司怒江供电局云南省怒江傈僳族自治州671400）

摘要：随着我国社会经济的快速发展，我国对能源的需求也越来越大，对电力的依赖性要求也越来越高，电力设备的规模和数量也变得越来越多，为了及时发现及解决输变电设备故障，保证电网系统的正常运行，对它们进行在线监测是必须的。本文首先分析了输变电设备在线监测技术的基本原理，然后分析和研究了电气设备的在线监测技术主要应用。

关键词：输变电设备；在线监测；分析与实践

电气设备是一直处在持续不断的运行过程中，这种长时间的运行会很容易使设备产生故障，如果没有对故障设备做到及时的发现和解决，就会影响电网系统的正常运行，给人们的正常工作和生活带来严重影响[1]。基于经济社会对电力需求大、要求强度高的情况，电网系统运行一定要做好电力设备在线监测，不管是在云贵川等高山河谷交通极为不便的地方，或在道路复杂交通堵塞人口密集的城市，使输、变、配电能够一直处在安全稳定的运行环境下，同时还能确保当设备出现故障时能够在第一时间得到检修和恢复，保证电力系统的安全稳定运行。

一、输变电设备在线监测技术分析

（一）常用的输变电设备在线监测技术

第一、输变电设备的油色谱在线监测技术。这项技术的关键在于对油气进行分离以及对设备内的气体进行检测。对于设备内的油气分离，目前最常见的方法有动态顶空脱气技术以及利用渗透膜实现脱气的技术等，在对气体进行检测的时候最为常见的方式就是利用光声光谱法。

第二、针对输变电设备的局部放电在线监测技术。输变电设备的局部放电具体来讲主要存在三种主要的形式：第一种就是脉冲式的火花类型的放电，第二种就是非脉冲类型的火花式放电，第三种类型就是介于脉冲式和非脉冲式之间的放电形式。针对这三种不同的局部放电形式，也产生了相应的局部放电在线监测技术，最为主要的几种类型分别为：脉冲电流式监测技术、射频监测法以及利用放电能量进行检测的方法等。

第三、输变电设备针对绕组变形所进行的在线监测。在输变电设备中绕组这一部件是发生故障最多的地方，当然又有绝大多数的绕组故障是由于绕组发生变形所引发的故障，目前我国针对绕组变形所进行的在线监测技术主要有：绕组内部频率分析法、短路电路电抗测试方法、振动传感器的震动信号分析法等。这几种测试方法各有优缺点，各自适合不用情况的绕组变形测试。

第四、油中其他分析测试法。这种方法是对设备进行绝缘性测试的最为常用的一种方法，也是现阶段我国在进行设备绝缘性测验的时候最后成熟的一种方法。这种技术原理是：带油的电气设备随着使用年数的增加，设备表面的绝缘层会发生老化和分解，产生一定的气体，而这些气体又会融入到设备所装的油里面，通过测试油中各其他分子的含量就可以判断设备绝缘层的老化程度。

第五、输变电运行设备采用在线测温装置系统。该技术项目对“无线温度收发模块传输系统”、“采集温度数据的无线收发模块”、“高压直接接触测温装置”等技术进行改进应用，对负荷开关、触头等易发热的设备温度实现了实时监控。负荷开关温度在线监测装置系统，可实现测温数据实时上传到后台，并能够在线分时段监测，实时温度数据自动生成报表，并具有温度异常报警功能，该系统可接入远程监控系统进行集中控制，这样能够使监控人员及时发现排除输变电运行设备发热等引起的安全事故及隐患。

（二）对输变电设备进行在线监测的优点

第一、能够对发生的故障做到及时的监测和发现，能够在很大程度上预防设备故障的发生，增加设备的运行的安全性和稳定性。

第二、能够对设备的整体有全面的分析和了解，使得在后续的维护工作中，能够对设备进行有针对性的维修和养护。这样就节省了维护人员的时间，提升了维护工作的效率和质量，节省了维护工作所需要的成本。

第三、和传统的监测技术相比在线监测技术不需要断电就能够直接进行，保证了设备能够正常的运行，不会影响设备的正常工作。

第四、能够对潜在的故障进行跟踪和分析，第一时间掌握设备缺陷的情况，能够给设备维护人员重要的设备维护信息。

第五、在线监测技术它省去了很多的人力成本，节省了雇佣工作所需要的成本费用，同时它比人工监测具有更强的准确性和及时性[2]。

二、输变电设备在线监测技术的具体应用实践

此次针对输变电设备在线监测是一个科学项目，项目设计方案需进行分析讨论，并且开展论证工作。

（一）方案论证

在线监测装置的前端装置如何进行设置会对整个监测系统有着非常大的影响作用，相关的设计人员通过多年对输变电设备运行维护和管理的经验，对电网运行的数据和状态已经有了非常全面的了解。通过对此次项目工程的要求分析，完成了对输变电设备在线监测系统装置的设计，并且完成了前段数据的采集、处理和分析等方面的工作。

（二）方案确定

第一、选定主要被监测的设备。此次项目所选定的需要进行在线监测的输变电设备主要有主变压器、高压开设备、GIS、避雷器以及高压电缆等。对不同电气设备的监测状态量也是不同的，比如对主变压器监测油色谱，其中包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙炔等七种气体，而对避雷器所监测的状态量是泄露电流，其中包括全电流、阻性电流、技术器的动作等。

第二、数据报警方案的选定。特征参数当超过设置限度的时候就进行报警，重要的状态量发生升级或者变位的时候就报警。其中报警的方式主要包括：弹窗式报警、通过发送信息进行报警以及通过特殊的声音进行报警。

第三、输变电设备诊断方案的确定。对电压器进行油色诊断分析的时候，通常采用比较多的诊断方法有趋势预测法、越限值法、三大比值法等，在对GIS进行局部诊断的时候所采用的分析算法比较常见的是越限制法和趋势预测法，同样避雷器泄露电流监测以及对电缆温度的诊断分析方法也是主要为以上两种方法。

（三）具体技术方案的设计

在这个环节主要是对在线监测系统进行设计和分析，选择最适合项目工程的设计方案，经过设计人员的研究和讨论，最终所选用的系统包括四个层次：过程层、间隔层、站控层以及主站层。

第一、过程装置层在线监测装置设置。在这一个阶段主要的在线监测装置包括四种，它们分别是微水在线检测装置、电缆测温在线监测装置、GIS局部泄露电流监测装置和变压器在线监测装置。

第二、间隔层主要是为了实现整个系统数据的采集、分析和处理工作而设置的，在这一层里面含有断路器、GIS、电抗器以及变压器等设备的综合监测单元，同时还具有金属氧化物避雷器以及电容器的综合监测单元[3]，在这层所有的监测装置都要采用统一的通信标准。

第三、站控层复杂的是对系统运行的监测以及实现对检测设备所需要数据的采集、分析以及故障诊断等方面的工作，CAC存在于这一层内。

第四、主站层是整个系统的网路控制系统，它是整个系统运行的状态评估平台，它的存在能够实现监测系统和装置之间的数据共享，能够推进输变电设备的在线检修工作的发展。

（四）方案总结

此次在线监测系统设计具有传统监测系统所不存在的很多创新点，首先它在整个系统运行过程实现了通信服务数据的传输，并且还对SF6气体密度微水等的逻辑节点进行了重新的定义，实现了文件服务上传功能，提高了监测工作效率；其次本系统所采用的数据诊断方法比较全面，并且还提出了一些新型的分析算法，保证了分析诊断的准确性；然后它还形成了专门的监测装置技术规范要求，确保系统运行合乎规范；最后它丰富了不同类型监测装置的菜单式接入形式，提高了用户在利用装置时的灵活性和交互性。

结语

综上所述，本文主要分析了针对输变电设备的在线监测技术以及它的具体应用。当前我国对于输变电设备的在线监测一直处在发展的阶段，在很多的方面都还不够成熟，在进行监测的时候可能会存在这样或那样的问题，技术设计人员一定要给予高度的重视，不断提高和完善输变电设备在线监测技术，为保证电力系统能够持续正常运行出一份力。

参考文献：

[1]冀慧强.输变电设备在线监测技术研究及应用[D].天津大学，2012.

[2]王少华，叶自强，梅冰笑.输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电器，2011，04：84-90.

[3]戴文，阮羚，丁坚勇，等.物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的应用[J].湖北电力，2013，03：8-10.