浅谈变电站设备的在线监测

杨超　刘峰　马晓卉

摘 要：随着社会和经济的发展，电力用户对供电可靠性的要求越来越高。因此，对变电站设备进行在线监测，确保供电系统安全可靠运行愈发重要。本文首先阐述了变电站在线监测的重要意义，之后提出了在线监测系统的要求。在对监测系统简介中，概括了系统的组成，介绍了六类变电站常用的在线监测，最后从实际应用角度出发，对各类在线监测作了比较分析，对工程应用具有指导意义。

关键词：变电站；在线监测；可靠运行

变电站在线监测分为三个部分：在线监测装置、综合监测单元和站端检测单元。当前在线监测系统必须做到以下三点：一是在线监测系统必须要具备可靠性和安全性，监测系统在接入设备时不能对变电站设备正常运行造成影响；二是在线监测系统的科技含量要高，必须要做到功能多样化、传输实时化和系统稳定化；三是在线监测系统应该具有经济性和实用性。

一、变电站设备在线监测的意义

对变电站设备进行在线监测对于确保供电系统的安全运行有着十分现实的意义。

首先，通过对电力设备的运行状态监控和参数不断监控，可以提前发现整个供电系统存在的风险点，可以有效防止潜在的不良因素导致断电或者其他安全责任事故，造成设备损坏或失去电力供应。

其次，通过在线监测系统中提取的整个电力系统的主要技术参数可以对电力系统和设备的运行情况进行分析，从而评判设备是否需要检修。

第三，在线监测系统可以对整个电力系统的数据在很短时间内传输到操作前台，对于无人值守的智能化电站可实现远程操控管理。

最后，通过在线监测可存储设备的运行数据，有利于对数据进行保存和科学分析。

二、变电站在线监测简介

（一）儲油设备中的溶解气体在线监测

变压器等储油设备的油中溶解气体（含微水）在线监测，是使用层析法，对变压器油罐中的溶解气体及微水含量进行24小时监测，监测的气体包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙烷，还可以监测二氧化碳及微水。通过对被检测对象的层析对变压器的运行情况进行实时监控。根据GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》及变压器生产厂商的使用原则，按照“唯一性识别、故障位置、故障模型（内部放电式），风险程度（百分比）”的形式提供在线监测情况报告。被监测的变压器等储油设备应配备层析法取样要求的电力管路，并且可以再电力设备正常运转时维护。

（二）气体绝缘开关中对气体压力和湿度实时监测

气体绝缘开关中，空气是主要的绝缘灭弧介质，空气的绝缘强度和灭弧能力的强弱主要由气体的压力决定的。断路设备的断流容量是与灭弧室内气压成正比的，气体的压力减小时，断路设备的断流容量也将随之相应减少。因此，气体压力和湿度开关设备是否正常运行就显得特别重要的。气体压力降低，主要是由于气体泄漏或温度降低，气体泄漏会导致环境的破坏。

（三）避雷器的在线监测

避雷器在线监测系统可以避雷器持续电流进行实时监测，并且对避雷器的动作频次进行记录分析，还可以检测三相避雷器持续电流（泄漏电流）数值和矢量。在线监测系统使用电流、动作频次和泄露电流的阈值3个指标与阻性电流量之间的对应关系，可以有效检测到避雷器的前期故障，并向变电站监控中心发出预警信息。

（四）断路器设备的监测

断路器设备通过监测动触头运动特性的开关闸、速度、行程、超程来分析产生的同步性问题，并对动力和传输设备的运行情况以及连接状态进行不间断检测。断路器要有合适的开关闸时间才能起作用，如果停电时间过长，燃弧时间会更长，特别是当排除故障的时候，长弧可能会导致接触点燃烧，甚至有发生爆炸的危险。开关闸时间的不同步，将会导致线路或变压器非全相接入或切断，出现甚至危及绝缘的过电压。可见关闸时间的把握和同步性是断路器设备性能的重要保证。

（五）电气设备局部放电的在线监测

局部放电是指电力设备在超强电压的影响下，其绝缘部位发生的发电现象。导致局部放电的因素可能有很多，可能是一种没，也可能是多重因素交叉导致，主要有：电场强度太大导致电厂十分集中于某一部位，通常这些部分的杂质没有清除干净或者固态介质有空气；有水或者空气渗透到了绝缘油当中，导致局部电压过高；不同元素的组合型介质中，在交界处可能产生极大的电场突变。局部放电通常会在绝缘体表面留下肉眼可见的痕迹，在固态绝缘介质上通常是小圆点或块状燃烧痕迹，在如绝缘油等液态材质中，则会产生诸多的小气泡。局部放电能量很小，但长期聚集会产生极大的危害性，绝缘部分放电会对绝缘材料产生强大的破坏性。

三、结论

当前，储油设备中的溶解气体在线监测、气体绝缘开关中对气体压力和湿度实时监测和避雷器的在线监测在工程施工中是应有的比较广泛的，同时监测的准确性较高而且成本较低。局部放电在线监测的费用和投入比较大，在实际中运行的比较少，在设备运行时检测的稳定性和精确性也不够，目前在施工中尚没有大量采用，但是是未来的一种发展趋势。断路器的实时监测也比较复杂，不适合在施工中和设备检测中推广。考虑到经济成本，可以使用在线监测和离线监测有机配合的形式在比较重要的部位布置在线监测设备，如GIS局部放电，可以使用预置传感器，保留数据接口，通过便携式设备离线监测，通过线上和线下的结合，实现综合监测的基础上降低设备的成本。

参考文献：

[1] 宋继成.220-500kV变电站电气接线设计[J].北京：中国电力出版社，2014.

[2] 武登峰.智能变电站1000问[J].北京：中国电力出版社，2014.

作者简介：杨超（1984-），男，汉族，本科，一级建造师，毕业于辽宁工程技术大学自动化专业，主要从事变电站工程建设管理工作。