电力系统变电设备在线监测技术应用研究

电力系统变电设备在线监测技术应用研究

刘涛

国网长治供电公司变电运维中心，山西长治 046000

摘要：电力是人们生活中重要组成部分，随着人们的生活质量逐渐提高，相应的人们对于电力系统的安全可靠性指标的要求逐渐提高。目前，虽然随着电力工业的科技进步，变电设备的检修体制和技术也在不断发展，但仍存在着各方面的问题。因此，对变电设备在线监测技术与状态检修进行深入研究，对于保证电力设备的安全使用具有重要意义。本文对于目前在电力系统中比较常见的几种在线监测技术进行研究，根据其技术原理和监测检修方法进行分析，为在现实生活中的应用提供重要的科学依据。

关键词：电力系统；变电设备；在线监测

1在线监测技术概述及其特性

电力在线监测技术主要是指通过智能网络数据采集系统安装在电力系统设备上可以实现对电表设备的实际运行状况进行实时记录，同时根据其运行的基本状态对其进行测量和诊断的一种检测系统技术。

在线监测技术的特点主要表现在：在线监测技术在电力系统中操作技术灵活、可控制性强。在实际应用中能够精准的测量准确数据，并保证采集的数据具有可靠性，在日常维修当中，维护技术简单便捷，变电设备在线监测技术的实际应用而提高了电力系统的工作效率。

2变电设备在线监测技术要点

2.1智能传感器技术

传感器是将被测量转换为可测量的一种检测装置，是实现自动检测和自动控制的首要环节。智能传感器具有信息处理功能，与传统的传感器相比，具有自检、自校、自诊断能力。随着电子技术、信息技术、通信技术的发展，传感器也在向智能化、系统化、网络化方向发展。非接触式温度传感器、变压器局部放电光纤传感器、绝缘监测传感器等为更好地实现在线监测功能提供很好的保证。

2.2通信技术

以RS-232、RS-485为代表的串行通信由于接口简单、成本低廉，在在线监测中应用最早，应用最广泛。以基金会现场总线、CAN等为代表的现场总线打破了传统控制系统的结构形式。无线通信由于成本低、组网方便、无需布线、拓展性强等优点，成为在线监测系统新的通信方式。

2.3变电主设备在线监测内容

变压器在线监测主要有油中气体在线监测、绝缘在线监测、局部放电在线监测、油温监测、变压器绕组变形和移位监测、有载调压分接开关监测等。

3常用的在线监测技术

3.1电缆局部放电监测技术

3.1.1局部放电监测技术的概念及其特征

局部放电主要是在高强度电场作用下，高压电气设备产生的局部范围内的放电方式。这种放电只和电导体之间绝缘局部短接，因此不能形成一定的导电通道，其通常发生在绝缘内部，可以及时反映出内部绝缘的具体情况。因为局部放电会在一定程度上影响绝缘介质，在强度较高的局部放电条件下，绝缘介质的强度常常会导致电力设备的绝缘强度逐渐下降，导致高压电力绝缘介质出现严重损坏，所以在长时间工作下，高压电力设备绝缘结构不可以在高强度的局部放电环境中运行，同时加强运行监测和检修任务，从而降低绝缘潜在故障发生的几率。

3.1.2在线监测局部放电的方法

（1）常规脉冲电流法：脉冲电流法也就是借助于测量电流传感器和阻抗，来对电力设备及其部件内部信号诱发的局部放电脉冲电流进行检测，从而达到可视放电量的成效。局部放电会随着电荷移动而移动，移动电荷可以在外围脉冲电流作用下，通过对脉冲电流实施测量就能够完成局部放电的检测结果。脉冲电流法是一种广泛使用且最为成熟的监测方法，其使用电流传感器为耦合电容或电流传感器，当对脉冲电流频率区进行测量选择时，低频段通常是最好选择，保证测量值在数kHz至百kHz范围内，最大能够达到MHz范围值。常规脉冲电流法在变压器型式试验和预防交接试验以及变压器局部放电试验等的应用最为普遍，它的主要特点就是高灵敏度测量，也可获得局部放电量（如可视放电量、放电次数、放电相位）等。

（2）超声波探伤法：超声波是借助电力设备局部放电的测试值，来测量局部放电的大小和位置。在实际应用的监测过程中，超声波传感器主要利用体外检测的方式在电气设备外壳上进行监测。超声波法主要适用于局部放电在线监控监测频带保持在20～230kHz之间。超声波检测法的主要优点是：在变压器局部放电监测中，可以很容易地实现在线监测和便捷的空间定位，在实际的监测中，超声波法可以对模式进行系统识别和定量分析，并能准确地实现测量放电信息值。

（3）射频测试法：射频测试是通过使用罗氏线圈传感器对变压器、发电机中的检测设备提取相应信号，在高频条件下，罗氏线圈传感器消耗小，适用于高频率的工作环境，在实际的测量过程中，大大提高测量频率、效率。同时，罗氏线圈传感器具有体积小、安装方便、兼容性强等优点，在发电机在线监测领域得到广泛应用。但由于它只能检测单个信号，在对于三相变压器局部放电的测量中并不适用。

3.2变压器绕组的变形在线监测技术

3.2.1主要特征

因为变压器电感值、短路阻抗与绕组尺寸、相应位置密切相关，通过在线监测变压器短路电抗变化对绕组的实际情况进行有效分析。为了可以精准的判断出变压器绕组发生的变化，研制出变压器短路电抗在线监测系统。这个系统主要是经由采集数据系统、输送电量系统和与其相连的系统设备组成。

3.2.2监测变压器绕组变形情况的监测方法

当前对于变压器绕组变形情况进行监测的常见方法有：

（1）频率响应分析法：频率响应可以称之为“频响”，它是借助电子仪器系统输入一个量化振幅，当频率信号发生变化时，监测系统的输出会发生相应。频响通常由相频特性及幅频特性组成，其主要特性通常通过系统响应的幅度（分贝）和相位（弧度）来表示。频率响应分析方法主要是通过对绕组变形的电容值和电感值等网络变化值，通过使用正弦波扫描，监测到的绕组传递函数即是绕组运行状况。频率响应分析方法是目前国际上一种比较先进的在线监测绕组变形技术方法，其抗干扰能力强，灵敏度高，因此可以监测弱绕组变形，但目前尚未明确定量标准判断。

（2）振动信号分析法：振动信号分析法主要是针性分析振动传感器测量绕组和铁芯在正常运行过程中产生的振动信号，并根据测量所得的测量变化值来反映绕组和铁芯的具体情况。振动信号系统和电压器的无电气连接可用于对传感器铁芯结构构造是否完整及绕组是否变形进行统一系统监测。在振动信号分析中，“振动”表示为一种动态参数，也可以表示为振动特性，振动信号分析是将收集的原始信号进行数字分析和处理，使其成为一种振动故障诊断图。振动信号分析法主要包括有时域分析、振幅域分析、频域分析和模态分析等方法。

3.3避雷器在线监测技术

避雷器的在线监测在研究方向中能够氛围泄漏电流检测法以及介损法。总泄漏电流法作为最基本常见的一种方法，需要将避雷器在线监测仪器与避雷器低电压侧共同进行串联，若出现过电压事故或遭到雷电入侵时，电流会顺势家居自身波动，在一定程度上有效降低了在线监测仪器所需的成本。而介损法是对设备的绝缘状态进行评判的主要标准，具有良好的抗干扰性与自身稳定性，当前已被广泛应用于电力领域。变电系统正常运作时，避雷器自身处于正常状态，而当变电系统遭遇到电压冲击时，避雷器起到了保护电力设备的重要作用。避雷器由于长期运作，内部元件容易出现老化现象，甚至导致一系列安全隐患出现，造成严重的经济损失。若对避雷器的运行状态进行远程监测，显示出相关参数，及时反映运行状况，能够有效避免事故发生，确保整个电力系统的安全运行。

4结语

我国在变电设备在线监测方面是高度关注，变电设备故障正在不断的下降。但是，变电设备在线监测的优化依然要考虑到不同区域电力系统的高度差异性，尤其是掌握好偏远山区变电设备的不足，通过变电设备在线监测来获取更多的信息，在各类变电基础设施上进一步加强，由此能够在变电设备在线监测的体系上进一步健全，推动电力事业向前发展。

参考文献

[1]王明新．变电设备在线监测技术应用研究[J]．低碳世界，2018(4)：30一31．

[2]段嘉川．浅谈电力变电运行相关技术的分析[J]．科技资讯'2015(30)：27—28