热电机组在线监测系统厂站设备升级应用

热电机组在线监测系统厂站设备升级应用

肖江

大唐滨州发电有限公司

摘要：在国民经济水平飞速增长的同时，能源消耗也越来越严峻，因此我国也提出了可持续发展战略，可再生能源法的颁布和实施，促使热电发电项目获得了迅速的发展。我国已经成为世界上热电机组最大的国家，热电已成为我国能源结构中的重要组成部分，随着热电机组的大范围投产，其运行质量和效率已经成为行业关注的重点话题。结合目前的实际状况来看，我国热电机组整体故障率偏高，而如何有效降低热电机组的故障率，切实提升设备的运行水平，是目前热电行业急需重点解决的问题之一。基于此，在本文中就结合热电机组的基本结构，探讨了在线振动监测系统在热电机组中的具体应用。

关键词：热电机组；在线振动监测系统；应用

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一、电力系统变电设备中常用的在线监测技术

（一）介损监测技术

这种监测技术主要在电容型的设备上进行使用，这里所指的电容型设备是指绝缘结构采用的是电容式的设备，常见的设备有耦合电容器、电容式的电压或电流互感器等。介损监测技术通过将该设备的绝缘情况与其他的设备进行比较，就可以对其中的变化进行监测。

（二）局部放电监测技术

局部放电就是产生脉冲信号，同时会引发一定的电磁效应、热效应或光电效应。当出现这种问题时，往往是因为系统发生了绝缘故障。这种监测技术包括电气、化学、光学和声学等监测方法，能够有效地反应系统的绝缘问题。其中，最常见的是声学监测法，通过传感器将声音信号进行收集，然后经过模数转换器对收集到的信号进行分析，再根据时间的间隔来确定故障放电的位置。

（三）油色谱监测技术

这种监测技术是当前常见的监测方式之一，一般情况下，充油电设备在受热时，绝缘材料就会分解货老化，产生氢气、一氧化碳等气体，这些气体大部分会溶解在油中。一旦设备发生故障，这些气体就会加速产生，下图是不同故障类型所产生的气体。因此，通过油色谱监测技术，就能对这一类问题进行分析，找出设备故障。

二、在线监测技术在电力系统变电设备中的应用

（一）互感器

互感器是电力系统的重要组成部分，主要分为电压互感器和电流互感器，这类设备的主要故障就是发生线路的短路问题。在对互感器进行在线监测时，需要重点关注熔断装置的运行，还要对互感开关进行实时检测，根据继电保护的相关要求，对检测的数据进行分析，找出互感器出现的故障和问题。如果熔断器发生故障，就要及时维修或者使用正常的元件进行替换，保证系统的正常运行。

（二）变压器

变压器的故障，就可以利用介损监测法和油色谱分析监测法进行检测，主要检测的内容有开关、回路、气体等方面。在变压器出现故障时，要首先检测线路的连接是否正常，开关是否正常闭合。在电力系统的长期运转中，电力系统会有一定的老化问题，因此，就可以通过一定的油气实验和监测来寻找故障问题，并通过有效的方式解决问题。如果变压器的接线松动或者外壳损坏，就要对变压器进行绝缘的检测，避免变压器出现漏电和漏油事故，一旦问题扩大，就容易造成人员和财产的安全受到威胁。同时，如果变压器受潮或受到外界的影响，也有可能产生漏油事故，因此，气体分析的方法在变压器的监测中占有重要的位置。

（三）断路器

断路器的常见故障是发生拒动或误动问题，甚至还有可能因为故障导致系统温度升高，造成断路器爆炸事故。在线监测技术就是通过监测系统的参数并进行分析，找出故障的根源所在。不同的断路器故障的原因也会不同，例如，断路器如果发生拒动问题，通常是由于元件的接触不良、电压不稳定或者发生了回路短路的问题。在监测断路器参数时，往往会比较复杂，因此，监测人员要根据具体的原因进行合理分析。

（四）隔离开关

隔离开关常常发生的故障是接触不良和温度过高。隔离开关接触不良往往是因为长期的使用中，开关经常活动，就会出现松动导致运行故障，而接触面温度过高主要受到隔离开关的材料和设计工艺的影响。因此，对于隔离开关的在线监测，主要是对温度参数和接触信号参数进行检测，以此来判断该元件的问题。

三、电力系统变电设备在线监测技术的设计探讨

（一）基本功能

在线监测系统作为整个电力系统的大脑，具有重要的意义。在线监测系统通过传感器对各个部分的参数进行收集，通过分析、计算等一系列动作来对整个系统的运行状态进行掌控。同时，在线监测系统还要实现数据的存储功能，以便能够实现故障参数与正常参数的对比，分析故障的种类和位置。因此，在线监测系统要具有很高的灵敏性、安全性和准确性，能够完成数据的收集、分析、整理、存储能一系列动作，保证系统正常运行。电力系统变电设备在线监测技术的主要原理如下图所示：

（二）网络系统

在  线监测系统的数据通常是进行分区处理，因此，在各个子系统的网络配置也应该分区设置。电力系统的网络配置一般采用单星型的以太网，配置要尽量的简单，满足信息交流和存储的安全，因此还要具有很强的防攻击能力。

（三）系统分层

电力系统供电在线监测技术的实现，需要通过分层的系统设计。通常监测系统分为间隔层、过程层和站控层。间隔层的主要功能是对某一类型的设备进行在线监测，并进行一系列数据处理。间隔层通常作为系统的主IED（智能电子设备），按照MMS（多媒体短信服务）协议向上一级系统传输数据，同时接受上一级系统的命令指示。过程层就是主要由一些传感器组成，是系统的监测单元，主要完成模拟信号的采集，同时将模拟信号转换成能供系统分析的数字信号，过程层还要能够向主系统进行反馈，同时接受一定的命令和指示，同时具有数据存储的功能。站控层是系统的子站，主要负责进行数据的模数转换，同时进行数据的分析处理，并做出故障的预警和指示，同时还要具有可远程操控的功能。

（四）软件设计

要实现在线监测的设计，还学要功能完整的软件设计来加以支撑。通常情况下，软件要具有分层和模块化功能特点，这样便于系统的更新和扩展。同时，软件要具有很强的内聚性，这样能够便于子系统之间的数据交流和传输。在设计接口的时候，要充分考虑接口的兼容性和扩展性问题。对于电力系统的检测软件，一般要求要具有安全认证、远程控制、数字通信、数据处理等功能。

（五）传感器配置

对于电力检测系统的传感器配置，应该重点考虑一下问题：第一，对于高压设备，要保证内置传感器的使用正常，出厂之前要进行多次试验，同时还要保证其与外部的检测单元连接正常；第二，内部的绝缘材料的传感器的密封性能要好，杂质含量要符合要求，保证绝缘性能良好；第三，传感器的精度要高，不能系统中的传感器要合理选择。

结论

本项目研发的数据统计分析功能模块主要是对各种数据信息利用的全过程进行统计分析。其次，统计分析还包括对企业不同工序的不同设备状态进行分析，将设备的状态与历史数据信息、标准值和参考值以及企业管理指标等进行优化对比，在超出偏差较大时及时报警。统计分析功能对企业消耗趋向，设备安全性情况等进行汇总分析，有针对性地对地区、行业进行优化。

参考文献：

[1]卓伟光.电力系统变电设备在线监测系统应用与研究[D].广西大学，2021.