针对变电站设备在线监测的应用研究

陶涛

摘 要：作者针对变电站的实际运行情况，对变电站系统设备实施在线监测，具有十分重要的意义，也是我国电力系统安全有效运行的基本保证。文章就在综合分析变电站设备在线监测模式的基础上，探讨了变电站设备在线监测的常用技术。

关键词：变电站设备；在线监测；应用研究

随着我国近年来电力行业的快速发展，电力系统运行的安全性监测能够为电力系统的安全运行提供可靠保证。由于现阶段我国电网系统跨度较大且基础设施较为薄弱，因而对变电站设备进行有效系统的在线监测就显得十分重要。特别是在电子信息时代的背景下，以先进的科学技术手段为基础，在线监测变电站设备，这不仅仅是电力系统安全运行的前提，也是我国电网改造建设的主要方向。所以，在电力系统的实际建设和发展过程中，应实现在线监测平台的建立和完善，利用在线监测手段来对变电站设备电气检修工作中存在的问题进行有效弥补，从而有助于电力系统运行稳定性和安全性的提高。

1 变电站设备在线监测的基本模式

随着我国电力供应网络的逐渐发展完善，以现代化的计算机网络技术为基础的变电站设备在线监测的重要性逐渐得到了人们的认可和重视，利用信息网络平台对变电站设备进行在线监测，有助于在线监测工作效率和质量的提高。通过计算机系统进行变电站设备的在线监测，有助于有效预警机制的实现，特别是计算机智能预警机制的应用，能够在一定程度上促进我国电网预警机制建设速度的提高。另一方面，在建立预警机制时，应对预警机制的设计级别进行准确控制，以实际的在线监测结果作为预警机制级别设计的依据，并实施反馈预警。利用有效的电子、计算机技术方法对运行数据进行监测，能够实现计算机预警机制数据的有效分析，从而获得合理的预警报告。只有这样，变电站设备监测人员才能够及时发现和定位设备存在的问题，并组织相关检修人员将故障问题进行及时有效地处理。同时，部分预警机制也能够为变电站设备管理提供方便。

2 变电站设备在线监测实例分析--以变压器故障在线监测为例

2.1 变压器在线监测装置分类

变压器故障主要是绝缘损坏，在故障发生之前还往往伴有局部放电现象，还会产生电波、电流脉冲、电磁波、超高频电磁波光信号和乙烷、乙炔、甲烷、一氧化碳等气体。通常采用对测量各种信号的测量的方法确定变压器内部局部放电的严重程度。常用于变压器在线检测的项目及其监测装置监测内容包括：油中溶解气装置，监测油中气体组分含量；套管监测装置，监测套管介损、电容量；局部放电监测装置，监测局部放电情况；有载分接开关监测装置，监测分接开关档位、机械特性；温度监测装置，监测油温、冷却器温度；铁芯电流监测装置，监测铁芯接地电流；电压监测装置，监测电压与电流的有效值。

2.2变压器在线监测配置分析

2.3 具体实例

目前，我院设计的某500kV变电站已安装了一套CIE-2000型在线监测装置。高压设备绝缘状态监测系统选择了变压器套管、铁芯、电容式电压互感器、电流互感器、氧化锌避雷器为主要被测设备，其中避雷器测量泄漏全电流及其容性和阻性分量；变压器套管、电容式电压互感器、电流互感器测量其泄漏电流和介质损耗相对变化量，铁心检测泄漏电流，同时监测和记录现场温度、湿度及瓷裙表面污秽电流等环境参数。文章以此为例介绍其运行情况及存在的问题。

2.3.1 系统介绍

第一，CIE-2000型绝缘在线监测系统分三大部分。第一部分是就地信号采集单元，第二部分是前台处理系统，第三部分为远程数据分析和传输系统。前台处理系统通过工业总线控制就地信号采集单元，用多种形式显示，直观对比当前与历史数据曲线，并由内部局域网或向远程数据分析和传输系统传送。诊断软件通过WEB远程下载变电站当前、历史数据，并可接入山东电力超高压公司MIS系统，协助有关专业人员作出评估及管理。

第二，传感器分为绝缘信号传感器和电压信号传感器，采用全环氧浇注且带铁壳屏蔽型，它在系统中起着获取、变换信号的关键作用。为了保障检测系统品质，末屏接地线采用大截面多股线，段子接线箱100号扁铁接地，保证其接地可靠，信号电缆采用铠装屏蔽电缆，电缆头加装高强度绝缘护套，既防鼠、防机械损伤，又抗干扰、整齐美观。

第三，目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换（FFT）的方法来求介损。取运行设备PT的标准电压信号与设备泄露电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机，通过软件的方法对信号进行频普分析，仅抽取50HZ的基本信号进行计算求出介损。这种方法能很好地消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好地反映出设备的绝缘变化。对于设备物理量的在线监测则是通过置放传感器探头的方法采集信号，并转换成数字信号送入计算机分析处理。

第四，CIE-2000型绝缘在线监测系统的测试精度一次泄漏电流：1%，设备等值电容：1.5%；系统电压：1%，频率：0.05HZ；介损测试精度：0.1%，避雷器有功电流：10%；避雷器全电流：5%。

2.3.2 CIE-2000型绝缘在线监测系统特点

第一，信号采集单元设计原理采集单元就地采集所监测设备的电压、末屏电流等信号并进行数据处理，求得其幅度、相位等参数，进而可计算介质损耗角等电气参数。

第二，采集单元设计特点采用DSP技术作为硬件平台；传感器采用高导磁率铁心，可准确测量小信号的幅度及角度，屏蔽措施完备，干扰影响减少；前向放大部分采用低温漂、高精度型运算放大器以及高精度电阻使模拟放大通道稳定。

第三，监测系统的选型要求系统采用与高压设备没有直接电气连接的一匝穿芯式传感器；选用分层分布式系统，就地采集电气参数，应避免微安、毫安级小电流模拟信号的远距离传输；施工安装简便，可维护性好；状态数据就地测量要求准确、稳定。不影响变电站设备的运行方式，特别是设备部件接地的要求。

3 结束语

综上所述，随着我国电力系统的快速发展，电力运行安全性问题也逐渐引起了人们的关注，特别是将现代化的电子信息技术应用于变电站设备在线监测过程以后，能够为变电站设备的安全运行奠定良好的基础。目前变电站设备在线监测已经越来越向着数字化、智能化、自动化的方向发展。

参考文献

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