电气设备在线监测技术运用实践初探

黄拓

摘 要：随着科学技术的发展，电力系统能否稳定的运行，和电气设备的安全稳定性有着直接的因果关系，而电气设备的日常检修和监测则是保证电气设备安全稳定性的重要手段。目的是为了在电气设备出现不安因素或者恶劣问题时能够给予有效维修手段，预防各种问题的出现，在最大程度上减少电气设备出现的故障，以维系电力系统的正常运行，降成本降到最低点，将工作效率提升到最高。而在线监测以及状态检修技术则是维系电力系统稳定运行的关键内容。

关键词：电气行业 在线监测 技术方案 实践

中图分类号：TM855 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（c）-0094-02

以往的电气设备定期检修能够预防故障的产生，但是实际上以往的电力检修手段需要进行离线试验，导致一部分电气设备迫停，完全的影响了电力系统的稳定运行，并且严重影响到电压等参数波动过大，影响了试验精度，实际上检修本身就已经造成了损失。然而定期检修这种方式更是没办法保证在间隔期出现的问题是否能够得到有效解决，相反若检修没有问题，反而会造成电气设备寿命损失，因为过度维修造成资源浪费，得不偿失。

1 电气设备在线监测与状态检修技术

1.1 电气设备在线监测技术的原理

不同于以往的电气设备检修需要使电力系统迫停完成检修过程，新的在线监测技术则是完全适用于运行中的电气设备，其原理就是有传感系统收集并整合电气设备的信号，经过整合处理的数据将传输给数据处理系统，而相关的工作人员则能够直观的看到电气设备的运行参数，完成监测过程。而在线监测技术的优点也显而易见，完全跟以往的定期监测手段完全相反，不必停止运行电气设备进行检测，直接可以实现带电监测，数据结果更加真实可靠，最大程度降低了资源的浪费，避免了过度维修带来的设备损耗，将现有的资源都尽可能的合理运用。

1.2 电气设备在线监测技术的功能要求

需要电气设备具备自我检测功能，同时为了避免来自外界环境的异常干扰，还要具备一定的抗干扰性，以确保监测结果精度可信可取，数据的处理结果才能够真实可靠的反映电气设备的运行状况，方便于定位故障发生位置以及严重程度。

为了更好地实行在线监测，应该制定直观的分数制的电气设备检修制度，从而使電气设备的运行状况达到量化的标准。例如完美状态运行的电气设备评分为10分，受到故障需要立刻停止，运行评为0分，在结合实际情况，根据多方面进行分数加减以评定电气设备的良好程度，再根据已经得到量化的电气设备运行状况，尽力更加全面的电气设备检修体系，实行更加智能化的，全面化的电气诊断检修以及管理。

1.3 变压器的在线监测技术

1.3.1 变压器在线监测概述

变压器是电力行业中经常使用的器件，其绝缘的介质主要是矿物油，运用纸板进行绝缘的，变压器油是由烃类的化合物构成的。变压器在长时间的使用后，这些化合物会在外界环境的作用下发生变化，从而导致变压器发生故障。在绝缘相对于比较集中的地方，如果出现了故障，就会导致放电的问题，在导线的周围最容易产生放电的问题，会导致绝缘的性能下降。在过热的影响下，绝缘的材料会因为高温发生分解的问题，产生二氧化碳气体。而且，当局部放电发生后，还会导致高频的脉冲，在电信号不足的问题下，会导致电磁的干扰。如果变压器在湿度比较大的环境下使用，就会出现受潮的问题，导致绝缘性能下降，介电强度不足，在对变压器故障监测的过程中应该分析油中水的含量。变压器在实现绝缘时，是采用复合绝缘的原理，所以可以对其电流的吸收状况进行监测。如果变压器发生了短路的问题，绕组就发生变形。

1.3.2 变压器局部放电的在线监测

如果变压器的油纸中含有大量的气体，这时就导致介电强度达到最小值，所以，在交流变压的作用下，会导致局部放电问题的发生，但是，在放电的过程中，电量也不会太大，如果外界是处于高压环境下，就会导致放电量的骤增。局部放电即使强度不是很大，或者时间不是很长，都会对变压器的绝缘效果产生很不利的影响。如果局部放电是不间断的，就会导致油纸出现老化的问题，产生气泡的数量越来越多，使局部放电加剧。

现在，对变压器的局部放电进行监测，一般是运用超声监测的方法，其能够防止外界的电磁干扰，对放电的部位进行定位，在声波中能够吸收和散射。在变压器发生局部放电问题的时候，其不仅仅会导致电信号的发出，而且还会伴随着超声信号，而且，超声信号的范围也是比较广的，所以，如果在油箱中进行实验时，超声信号就会不断地放大，而且会产生一定的分散性，所以，在对局部放电进行控制时，可以将电气法和超声法结合起来使用，这样能够在一定程度上控制电信号的传播速度。在地线上安装电气信号的触发器，这样能够对超声信号进行控制。在运用超声传感器的过程中，应该尽量防止噪声。

1.3.3 变压器油中溶解气体的在线监测

变压器油中的溶解气体有助于发现变压器在使用时的潜在故障，在使用油色谱分析时能够借助实验的方法，在现场选取油样后在实验室分析，但是，这种方法不能在现场对变压器油进行分析，所以，不能及时地分析变压器的故障。所以，为了避免这一缺陷，要运用油色谱在线监测技术，这项技术可以对变压器的运用进行不间断的检测，其检测周期是比较短的，这样能够及时发现变压器在运用中的故障，而且在故障检测时不会产生较大的误差。

1.4 电容型设备的在线监测技术

1.4.1 电容型设备的特点

电容型设备中绝缘结构占很大的比重，这类设备在电力行业中也是广泛使用的，主要有电容器、电容式高压管道等。这类设备在高压端会形成很大的等值电容，在对电容型的电气进行监测时，主要可以借助介电特征进行监测，能够在故障刚刚发生的时候就分析出故障的原因。电容值能够分析在极化的过程中电容型设备发生的局部缺陷。

1.4.2 电容型设备常见的故障

电容式互感器常见的故障主要有绝缘的问题，这类故障发生的原因在于在设计的过程中不周全，纸层由于受到高温的影响发生老化的问题，绕组处出现了高温问题，而且没有设计散热的系统，这就导致了绝缘油发生老化的问题。在电容型设备中容易发生绝缘受潮的问题，这类问题发生的原因在于设备的顶部没有采取严格的密封措施，导致设备受潮，绝缘性能下降。电容型设备容易出现局部放电的问题，造成这类故障的原因在于在制作和维修的过程中将导电的金属遗留在设备中。电容型设备容易出现绝缘性能下降的问题，这类问题的发生主要是因为绝缘性能的下降。

1.4.3 电容型设备的实验和监测方法

在对电容型设备进行实验时，首先要进行停电实验，分析主绝缘的电阻，分析油中的溶解气体，分析交流耐压性能，然后进行局部的放电实验。

在对电容型设备进行监测时，可以运用三相不平衡的方法，将三个电容型的设备组合在一起，然后使三相电源实现电压的对称，确保这三个设备的电容量的数值具有一致性，然后分析其中性点，确保中性点是没有电流的。如果其中的一个设备出现了故障，那么，三相不平衡电流就会呈现在中性点中。三相电源的电压不会一直处于对称的状态，其也会受到设备中运用电流的影响，所以，这个方法在监测的时候只能进行大概的额预测，存在一定的误差。三相不平衡法的原理如图1所示。

在对电容型设备进行监测时也可以运用电桥法，这种方法能够对电压进行分析，但是，在不同的电压条件下也会产生一定的误差。电桥法的原理如图2所示。

在对电容型设备进行监测时，也可以运用介质损耗检测仪，这个仪器主要是由传感器构成的，其阻抗不高，而且能够防止雷电的打击，使设备运行的现场是比较安全的，能够避免引线发生断裂，地线也不会发生开路的问题，能够在电气设备运用的过程中进行监测。

2 电气设备状态检修

2.1 电气状态检修方针

类同于在线监控技术，手机电气设备运行状态的各个信息，结合实际情况，对电气设备的健康状况进行判定并进行检修。因为电气设备的运行状态以及健康状况等数据和信息来源相对复杂，所以要对在线监控，维修记录等多方面进行有机的总结和整理，以达到确保信息的可靠的目的，并根据可靠的电气设备的信息制定相应的检修手段，这也是维系电气设备乃至电力系统正常稳定运行的基本保障。

2.2 电气设备状态检修分析策略

电气设备的状态分析无非是为了对电气设备的运行状况做出笼统的概念性判定，也是为了电气设备的检修能够有一个基本依据，以目前来讲还无法针对电设备的状态进行一个精确细致的评估。也就是说没有针对于某种特定问题下，专门的解决方案，没有基本的问题分析，也无法得出可靠地问题分析判断，无法针对电气设备的状态而罗列出相应的问题原因和结局办法。为了解决这种困扰，可以实行量化评估电气设备故障，在电气设备的某以部分出现问题即判定为0分，立刻进行检修，在检修结束后也针对检修结果进行量化评估，记录得到的分数，以统计故障问题发生状况。

3 电气设备在线监测以及状态检修技术的前景

在实际应用方面往往会出现必须停止电气设备运行而完成检修工作带来的资源损耗的不必要损失，所以新一代的电气检修技术显然具有得天独厚的优势，更加可靠更加精确的监测电气设备的健康，以确保电力系统的稳定运行。

就目前而言，国内的在线监测技术功能相对单薄，但是并不妨碍其成为更加全面更加智能的在线监测技术，并可以实现通过监测电气设备的复数各参数指标，根据监测系统对电气设备的集中监测大幅度提高监测结果的可靠性与精度，随着科学技术的不断发展，电气在线监测技术会实现更加全面更加可靠的作用。

4 结语

以往的电气设备定期检修能够预防故障的产生，但是实际上以往的电力检修手段需要进行离线试验，导致一部分电气设备迫停，完全的影响了电力系统的稳定运行，并且严重影响到电压等参数波动过大，影响了试验精度，实际上检修本身就已经造成了损失。然而定期检修这种方式更是没办法保证在间隔期出现的问题是否能够得到有效解决，相反若检修没有问题，反而会造成电气设备寿命损失，因为过度维修造成资源浪费，得不偿失。不同于以往的电气设备检修需要使电力系统迫停完成检修过程，新的在线监测技术则是完全适用于运行中的電气设备，通过对电气设备的信号采集处理，实现了真正意义上的带电运行电气设备的在线监测，至少不必带来人为终止电气设备运行的损失，意义非凡。其原理就是有传感系统收集并整合电气设备的信号，经过整合处理的数据将传输给数据处理系统，而相关的工作人员则能够直观的看到电气设备的运行参数，完成监测过程。而在线监测技术的优点也显而易见，完全跟以往的定期监测手段完全相反，不必停止运行电气设备进行检测，直接可以实现带电监测，数据结果更加真实可靠，最大程度降低了资源的浪费，避免了过度维修带来的设备损耗，将享有的资源都尽可能的合理运用。

参考文献

[1] 洪军，司风琪，毕小龙，等.火电机组运行优化系统的现状与展望[J].电力系统自动化，2012（18）：96-103.

[2] 胡瑛俊，姚力，李少腾，等.SVG与Ajax技术在智能电能表质量监控系统中的应用[J].电测与仪表，2013（9）：83-89.

[3] 马小勇.基于信息网络集成分析的火电管理复杂体系研究[J].华北电力大学学报，2012（12）：112-115.

[4] 张绚.天津火电行业大气颗粒物及温室气体协同减排情景研究[J].南开大学学报，2013（10）：12-13.

[5] 朱作欣.电力系统运行信息自适应显示研究初探[D].大连：大连理工大学，2013.