智能变电站一次设备状态监测优化配置

陈芳

摘 要：智能一次设备是智能变电站的基本单元，做好其状态参数自动采集、在线分析、设备评估等工作，对于全面实现变电站的智能化具有重要作用。文章主要介绍智能变电站各种一次设备的状态监测及优化配置。

关键词：智能变电站；一次设备；状态监测；优化配置

中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0080-01

智能电网是未来电力系统的发展方向，作为智能电网的核心组成部分，智能变电站的建设获得了越来越多的关注。为保证设备的正常工作，以设备状态监测为基础的状态检修成为实现智能变电站并最终建立智能电网的核心技术之一。

1 变压器的状态监测

①一般变压器状态在线监测的方法。一是油中气体分析法。从字面意思我们就可以了解到，这种方法主要是分析油中气体，不同的故障，会产生不同种类的气体。那么分析油中气体的具体情况，比如含量、组成等，够诊断出故障发生的原因。常被用作特征气体的气体包括H2、C2H6、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H2等。通过大量的实践研究表明，这种分析方法是非常有效的。二是局部放电法。通过实践研究表明，局部放电法也是非常重要的一种，局部放电法又可以继续细分，比如化学检测、电气测量、光学检测等。三是频率响应分析法。频率响应分析法主要是对变压器绕组的变形情况进行检测，我们知道，绕组对于变压器非常重要，那么就提出了很高的要求，不管变形或者位移发生于绕组中，都会在一定程度上改变了变压器的电感和电容，不利于正常工作。而采用频率响应分析法，可以对这些改变进行分析和研究，从而对变压器绕组状态进行实时监测。四是泵/风扇运行检测。通过大量的具体运行实践我们可以得知，风扇和泵是冷却系统中最容易出现故障的部位，那么对流过泵和风扇的电流进行测量，并且对控制冷却系统的温度进行测量，就可以对泵和风扇的状况进行连续在线分析。

②GIS的状态监测。在监测GIS的时候，主要从这些方面来进行：一是监测气体。在监测气体方面，可以采用多种形式来进行，比如监视气体压力、气体的泄露情况以及气体的湿度等。二是监测开关电寿命。主要可以分为两种，一种是监测开断电流加权值，对触头每次的开断电流和时间等进行测量，利用的是高压互感器，以及二次电流互感器，来对开关的主电流波形进行测量，然后利用一系列的数据处理措施，来对开断电流加权值进行计算，这样就可以对开关的电寿命进行间接监测。另外一种是监测静态电阻和动态电阻，对静态电阻和动态电阻进行测量，可以对回路接触以及主触头等磨损情况进行预测，这样开关的电寿命就可以被得出来。三是监测开关机械特性。这种监测也包括了很多方面的内容，比如合闸线圈电流、分闸线圈电流、开关行程速度监测、以及空气压力等方面的监测。四是监测局部放电。通过研究发现，有很多的方法都可以对局部放电进行监测，其中应用比较广泛的是机械法、脉冲电流法等等。其中效果最好的超高频法，这种方法不仅能够检测到SF6中局部放电的发生，还能够识别绝缘缺陷的类型，并对局部放电的电源进行定位，还具有良好的抗干扰性能。

③容性设备的状态监测。目前在线监测普遍采用抵消容性电流分量法。解决的方法：一是对测到的阻性电流纵向比较以及横向比较；二是在测量装置中采用硬件补偿以及软件补偿。

2 智能变电站一次设备状态监测优化配置

2.1 状态监测系统传感器配置

在在线监测系统中，非常重要的一个部分就是传感器，通过研究发现，在线监测系统会直接受到它的状况的影响，因此，就需要保证传感器足够的准确、安全以及稳定。智能变电站的相关人员需要对在线监测传感器合理选择，并且结合具体情况来对配置方式进行综合考虑，保证整个系统可以准确可靠的运行。传感器又可以继续细分，既有外置传感器，又有内置传感器。

本站配置了油中溶解气体分析（DGA）传感器、铁心电流传感器、顶层油温传感器，配置的传感器均采用外置传感器，其密封性能、机械杂质含量等应符合或高于高压设备的相应要求。

2.2 状态监测系统IED配置

在布置IED的时候，需要充分考虑智能变电站的需求，将在线监测系统的特点纳入考虑范围，比如被测设备的分布、被测量的简易程度等；既需要保证在线监测系统有清晰的整体结构，又需要保证成本得到最大限度的节约。

每台主变配置一面“主变状态监测柜”，柜内主要安装一台主变综合监测IED，该综合监测IED集成了油色谱监测IED、铁芯接地电流监测IED、油温监测IED三者功能，优化整合了现场IED的配置数量。

2.3 状态监测系统后台软件

系统软件采用先进的标准化、结构化、模块化结构，应用总线控制技术和模块化设计原理，使系统的抗干扰性能、测量的准确性和稳定性都得到了很大的提高，软件模块易于修改、维护及升级版本。同时采用独有的专家诊断系统对采集的数据进行科学分析诊断，使电力运营单位可以更加及时方便地了解并掌握变电设备的健康状态。

系统软件应具有信息收集功能、远程通信功能、分析预警功能、管理维护功能、数据存储功能、远程维护功能、安全认证功能、信息展示功能、数据导出功能和运行监视功能等。

2.4 状态监测装置的工程应用

本期洋洽变通过安装各种状态监测装置，在线完成主变状态的数据采集，具体监测项目如表1所示。

油中溶解气体DGA监测基于目前广泛采用的色谱法，采用定制法兰盘组件与不同方位的变压器阀门对接，实现进油和回油，采集油样。在变压器本体合适位置安装高精度零磁通电流传感器对变压器铁芯接地电流信号进行采集。

①变压器油中溶解气体分析（DGA）监测IED。系统应用实验室经典动态顶空（吹扫-捕集）脱气技术和高灵敏度微桥式检测器，实现对变压器油中七种故障组分的检测，具有检测灵敏度高、分析周期短，和实验室数据一致的特点，是真正意义上的色谱在线。

②铁心电流监测。采用高精度及高稳定性的穿芯式零磁通电流传感器，取样变压器铁心对地的泄露电流信号，运算和处理这些电流信号，将那些杂波干扰信号给剔除掉，这样实际的接地泄露电流信息就可以被得到，通过对铁心绝缘的健康状况进行判断和预测，铁心电流监测传感器信号直接接入统一的主变监测IED。

③顶层油温监测。顶层油温、底层油温监测传感器信号直接接入统一的主变监测IED，监视变压器油温，为变压器寿命评估提供依据。

④合理建议。变压器DGA监测技术相对成熟、有效，国内供货厂家较多，油中溶解气体分析已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障相当有效和可靠，是变压器监测的主要手段。

3 结 语

本期洋洽智能变电站主变压器将实现设备状态监测功能，主变压器具备油中溶解气体分析（DGA）监测、铁心电流监测、顶层油温监测状态监测功能。在线完成主变状态的数据采集，在一次设备中进行状态监测，实现一次设备的状态检修可以大量节省维修费用。

参考文献：

[1] 戴贤哲.变电设备在线监测技术与应用[J].科协论坛，2011，（9）.