变电检修中在线监测技术的使用研究

王廷艳

[摘要]变电站是一个非常复杂的系统，在运行过程中发生故障也在所难免，因此变电站的故障检修则十分重要。本文从在线监测技术使用现状出发，分析了在线监测技术的工作原理与关键技术，以期为研究人员提供理论参考和依据。

[关键词]计算机网络；安全防护；网络信息

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.42.138

随着智能电网技术的不断发展，运用物联网技术的状态检修成为了变电检修的主流模式。而状态检修的核心技术，就是对高压电设备的运行状态进行在线监测，以便准确评估高压电设备的运行状态，制订合理的检修计划。因此，对在线监测技术的研究成为了一个国内外电力行业的热门研究方向。

1在线监测技术相关概念

1.1在线监测概念

在线监测，指的是在状态检修时，运用各类传感器与测量方式对可以反映出高压电设备工作状态的一些化学、物理参数进行监测。在线监测的主要目的是通过这些数据，分析监测设备是否在正常运行。在线监测主要通过实时监控的方式进行，主要包括重点维护性监测和日常保护性监测。其中，重点维护性监测指的是通过实时监控或定期检查，监测设备的缺陷，避免严重故障的发生。日常保护性监测，则主要通过对设备实时运行的参数进行监测，并在易发生故障处设置专门的传感器，以便实时反映设备的工作情况，一旦出现问题则及时预警进行检修。

1.2在线监测的内容

对高压电设备进行状态检修中在线监测的主要内容包括：对信号的监测、对传感器的数据采集、数据处理。详细工作内容是：通过布置在设备上的各类传感器（光、温度、振动、语音等）来监测设备的各类物理、化学参数，并将这些数据通过网络传输、信号转化，通过信息处理技术进行采集和处理，最后将信息传输到中控室监控主机的服务器内。其传输载体一般是光纤或电缆。

目前，国内常用的在线监测系统有两类：一类是集中式在线监测系统，另一类是分散式在线监测系统。其中，集中式指的是将监测信号通过光纤全部传输到中控室控制主机的在线监测屏上，进行集中式的监测。这种监测方式可以迅速实现对所监测信息的分析和处理，并可以设置成巡回自动监测方式。监测人员待在中控室，就可以监控变电站所有高压电设备的运行工作情况，其监测方式较为灵活，监测的容量大，便于开展设备运行状态分析、诊断，常见的集中式在线监测系统如下图所示。分散式指的是运用专门的测试装置，在每个需要监测的高压电设备附近获取设备上所有传感器的数据。这种监测方法可以就地测量，结构简单，不需要通过光纤传输，便于推广。但这种监测方法需要人工进行操作，不够智能，不利于变电站智能化的推广。

集中式在线监测系统图

2在线监测技术的使用现状

目前来看，我国对高压电设备的在线监测技术已有较多研究，对在线监测技术的应用主要分为变压器类的监测、电容器设备类的监测、避雷器设备的监测、断路器设备的监测。

2.1变压器的在线监测技术

目前有数种在线监测技术用以监测变压器的运行状态，其中应用最广泛的是使用气相色谱法来监测变压器油里面溶解气体的方法。

由于变压器油在电和热的作用下，会分解出H2、CO、CO2和多种低分子的烃类气体，这些气体的组成和气体的生成速度会极大地影响到变压器的故障类型和故障程度。目前对变压器油气体的实时监测，是保证变压器正常运行必不可少的工序之一。

但是气相色谱法进行监测，需要进行取样—分离油气—色谱分析三个步骤，操作较为烦琐，监测周期较长。近年来，我国已研发出一种小型的变压器在线气体监测设备，可以对变压器进行连续的监测。这种监测设备可以分为：测总体可燃气体含量的监测仪（TCG）、测多种气体组分的监测仪、测单一组分的监测仪。其中，测TCG含量的监测仪，可以测出所有可燃气体含量的总和，但不能测出某一组分的单独含量，且结构较为复杂，价格昂贵。测多种气体组分的监测仪，也叫作在线色谱仪，可以测量H2、CO、CO2三种气体的各自组分。测单一组分的监测仪，主要是测量H2。经过试验验证，当变压器内局部放电或者局部过热时，其变压器油分解的混合气体中均有H2，因此通过测量变压器油内H2的含量，就可以完成对变压器的实时监测。这种设备结构简单，价格便宜，较为适用于对变压器进行监测预警和现场的初步故障诊断，既可以降低成本，也不会造成故障漏报。

2.2电容器的在线监测技术

变电站的电容器设备主要分为：电容式套管、电流互感器等，电容器的绝缘状态决定了其是否能正常运行。对电容器设备进行在线监测，主要采用的是过零比较法来测量电容器的介质损耗角的正切值与电容量值来反映其绝缘状态。

由于介质损耗角的正切值较小，其监测结果极易受到各种因素的影响。过零比较法的原理是通过比较变电站的基准电压波形与电容器设备的泄露电流的波形之间过零点的相位值，来计算出介质损耗角，从而计算出其正切值。还有一种较为常见的监测方法是谐波分析法，主要使用傅氏变换来对电压波形和泄露电流进行比较分析。由于傅氏变换可以用到三角函数的正交性，因此得出的解可以不受各种因素的影响，避免波形畸变等因素，可以极大地提高监测的数据精度。在实际应用中，可以采用可靠的电压、电流传感器与适度分辨率的A/D轉换器，并运用傅氏变换对现场的干扰进行清除，就可以得出在线监测的准确数据。

2.3避雷器的在线监测技术

目前来看，十千伏电压以上等级的变电站大多都使用了无间隙的氧化锌避雷器（MOA），通过在线监测MOA的阻性电流值的异常，就可以监测到MOA是否老化或者发生故障。对MOA阻性电流进行监测，是目前最主流的在线监测手段。

目前我国已研发了多种对MOA阻性电流值大小的在线监测装置，对保障MOA正常运行发挥极大的作用。比如，日本的LCD-4监测仪，主要通过从泄露电流里分离出阻性电流值的谐波分析法来监测MOA的运行状态，还有运用交流电的伏安特性变化来监测阻性电流值，以此分析MOA运行状态的方法。

2.4断路器的在线监测技术

断路器的重要原件是其操作线圈，使用各种测量电流的传感器，可以对其操作线圈中形成的电流波形进行在线监测，再通过对波形变化数据的分析与解读，分析出断路器的运行故障。

而断路器触头的磨损状况监测，则需要监测12T的积累量，由于电流是由互感器的二次侧决定，时间是由开关辅助接点的动作时间决定的。其监测主操作杆的机械负载情况，则是由开关刚分与刚合还有接触压力、连杆断裂、松动、卡死、设备负载特性等各个机构的输出特性来反映其设备的真实性能。

当前断路器在线监测有三样主要的方法：一是记录断路器分合闸操作行程——时间特性曲线，将其机械运动参数进行提取，从而监控其操作运动特性，以此来对其中存在的机械故障进行判断；二是对操作线圈中的电流及其电压波形进行监测，有利于对拒动和误动等机械故障进行判断；三是断路器在运行中，会产生一些机械振动的信号，其含有比较丰富的信息，可以对其进行体外监测，对振动信号进行分析，从而对高压开关机械系统的相应状态进行有效诊断。

2.5电能质量的监测

目前，电能质量类型的在线监测工作主要目标是：对不同种类的电能质量的指标进行实时更新与测量，通过数据的采集，对于电力系统运行状况进行观察和记录，并进行科学的动态分析工作；综合每个监测到的指标特征，对电能质量进行分层监测；准确识别与提取各种监测信息，并对其进行理性分析。

3结束语

综上所述，随着电力技术的进一步发展，在线监测技术作为一种新型的监测手段，也逐渐应用到变电维修中，可以极大地提高变电检修的效果以及变电站的智能程度和稳定程度，其应用具有十分重要的作用和意义。

参考文献：

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