变电设备在线监测技术与状态检修

黄君樑

摘 要：当前，我国电力企业日益重视变电设备的在线监测与状态检修。加强变电设备在线监测与状态检修，能有效保障变电设备的安全可靠运行，并促进供电效率的大幅度提高。本文分析了变电设备在线监测技术、变电设备状态检修技术，及加强变电设备在线监测与状态检修的策略，以期为变电设备在线监测与状态检修提供借鉴。

关键词：变电设备；在线监测；状态检修

中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0035-03

On Line Monitoring Technology and Condition Based

Maintenance of Substation Equipment

HUANG Junliang

Abstract： At present， China's power companies are paying more and more attention to on-line monitoring and status overhaul of substation equipment. Strengthening on-line monitoring and status overhaul of transformer equipment can effectively ensure the safe and reliable operation of transformer equipment， and promote a substantial increase in power supply efficiency. This paper analyzed the on-line monitoring technology of substation equipment， the condition based maintenance technology of substation equipment， and the strategy of strengthening the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment， in order to provide reference for the on-line monitoring and state maintenance of the substation equipment.

Keywords： transformer equipment；on-line monitoring；condition maintenance

当前，变电设备故障原因日趋复杂。对变电设备进行状态检修，要求尽量延长变电设备相应的检修周期，以促进变电设备潜力的充分发挥。对变电设备实施在线监测与状态检修，并对其检修周期进行正确推测，对变电设备的正常运行具有重要意义[1]。因此，有必要采取有效策略强化变电设备在线监测与状态检修，有效保障变电设备的使用安全。

1 变电设备在线监测技术

1.1 智能变电站在线监测系统概述

智能变电站在线监测系统是实现变电设备状态检修管理、提升变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段，是智能变电站建设的一部分。智能变电站的在线监测系统包括对变压器、GIS、断路器、套管和避雷器等变电设备进行实时在线监测[2]。在软件系统和硬件结构上，系统采用先进的分层分布式系统结构，总体上分为2层：过程层和站控层。过程层安装在变电站现场的各种状态监测终端，在线完成电力设备状态的数据采集，站端状态监测平臺主要为一个软件系统，实现以下功能：统一使用IEC 61850对各种智能组件数据的采集，数据处理、分析、保存和诊断，对外提供统一的基于IEC 61850的通信接口，以及站内数据同远方数据平台的通信[3]。系统应用总线控制技术和模块化设计原理，使系统的扩展性、标准化和稳定性都得到提高，满足了工业现场实用的要求，以标准通信规约（I 1接口-IEC 61850）接收站内各类状态监测装置或状态监测代理的标准化状态信息，站端平台应符合数字化智能变电站通信标准设计的要求，并采用多种形式对采集的数据进行展现，便于及时了解并掌握变电设备的健康状态。

系统可实现对变电站电气设备状态的在线监测，进行数据采集、实时显示、诊断分析、故障报警和参数设置等[4]，实现电网变电站电气设备在线监测的系统化和智能化，使各级领导、专业人员能实时直观地了解和掌握电气设备的运行情况，对有异常状况的电气设备及时采取措施，避免事故。

1.2 变压器油中气体及微水在线监测

现场在线色谱仪通过管路与变压器的进出口阀连接即可工作，主变无须停电，实现对变压器油中7种故障组分（H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2）、油中总含气量及油中微量水分的连续检测，具有检测灵敏度高、分析周期短和实验室数据一致的特点。测试油样技术处理达到要求后再返回变压器本体，确保了返回油的质量，真正做到全过程无污染、无损耗。

1.3 变压器局放监测在线监测

使用特高频（UHF）传感器，安装在变压器箱体的油阀内，通过变压器壳体可有效屏蔽外部干扰，传感器耐高温、耐油、耐腐蚀，密封性好，可带电安装，可以无障碍地检测到变压器内部的局放源[5]。

1.4 铁芯及夹件接地电流在线监测

采用高精度及高稳定性的穿芯式零磁通电流传感器，对变压器铁芯对地的泄漏电流信号进行取样，通过对电流信号的运算和处理，剔除杂波干扰信号，得到实际接地泄漏电流信息。通过阈值判断、预测铁芯绝缘的健康状况。

1.5 GIS设备在线监测

采用特高頻（UHF）法监测，传感器具有密封和屏蔽结构的特点，分为内置式和外置式传感器，安装在GIS封孔盖内侧或绝缘子敞开边缘上，接收放电源传来的电磁波信号。传感器装有前置放大器与过压保护装置，能在各种恶劣的气候（温度、湿度）及现场的强电磁干扰、无线电波干扰和机械振动环境下运行，具有抗干扰能力强，灵敏度高（不低于5pC），性能可靠稳定的特点[6]。系统基于状态预警、跟踪测试、缺陷统计和自动诊断，达到及时发现GIS内部绝缘缺陷隐患与状态预警的目的，通过信息模式识别及故障类型诊断，实现局部放电故障点的准确定位。

1.6 断路器动作特性在线监测

对断路器的状态监测分2个方面：机械状态监测和电寿命监测。断路器机械状态监测主要监测其传动机构和储能电机，对储能电机的监测针对储能电机的日储能次数、单次储能时间长短。对断路器电寿命的监测建立在触头累计磨损量模型的基础上，将电寿命与机械状态、电量和非电量的监测相结合，对高压断路器的在线监测和故障诊断具有很好的效果。

1.7 避雷器及容性设备在线监测

避雷器的绝缘性能采用泄漏电流及阻性电流的增长率阈值作为判断依据。容性设备主要指电流互感器、电容性电压互感器、耦合电容器等[7]，容性设备的绝缘性能采用泄漏电流、介损及电容量的增长率阈值作为判断依据。传感器的信号取样采用穿芯结构的有源零磁通设计技术。

2 变电设备状态检修技术

2.1 常见的检修方式

变电设备状态检修主要包括以下3种检修方式。①事故检修方式。该检修方式是指当事故发生后，对变电设备实施进行检修，仅能实现弥补性维修。在对变电设备事故进行检修的过程中，若电力设备规模相对较小，事故仅对电网造成局部性影响，且用户未对用电质量提出较高要求，可采用该检修方式。当前，电网规模日益扩大，且自动化程度显著提高，变电设备故障会严重阻碍电网的正常运行。另外，用户对用电质量提出了较高要求，事故检修方式呈现显著的滞后性。②定期检修方式。该方式是指将变电设备呈现的运行情况作为依据，对变电设备实施等级划分，并制订具有较强针对性的检修计划，对检修周期进行科学设定，定期对变电设备进行检修，实现对设备事故的有效预防。此类检修方式有助于准确掌握变电设备的运行状态，但可能引发对变电设备的重复和过度检修。③状态检修方式。该方式是指借助先进性较强的监测技术，实时监控变电设备相应的运行状态，并对其进行科学评价，实现对变电设备实时运行状态的全面掌握，并在此基础上采取有针对的检修措施[8]。

2.2 状态监测

通过状态监测技术，能实现对变电设备实际运行工况的实时掌握，进而有效避免电力系统出现各类突发状况。状态监测技术，是借助在线监测技术及相关系统实施，对变电设备各系统如信息管理及分散控制等的全程监测，获取变电设备在实际运行状态下呈现的各项参数，并将其与变电设备相应的参考参数对照，进而分析变电设备的运行状态是否正常，实现对变电设备运行状态的有效监控。

2.3 状态预测

状态预测技术是指当变电设备异常现象发生前，将变电设备正常运行状态作为依据，并参照相关人员的实际工作经验，实现对变电设备相应特征向量的准确预报，并对报警阀值进行合理设置，实现对变电设备状态的有效预测。

2.4 故障诊断

对变电设备进行故障诊断，主要采用以下2种方法。①综合法。综合法是对变电设备相关数据进行采集，实现对变压器相应的绝缘状态及运行温度等状况的准确了解，对变电设备相应的开关检测、离线、系统传输等数据进行收集，并对收集的数据进行科学分析和系统整理，进而从整体上对变电设备运行状态进行科学判断，借助认证系统实施匹配，实现对变电设备故障具体位置和实际范围的有效确定。②比较法。比较法是借助振动诊断、射线诊断等方式对数据结果进行获取，并对获取的前后数据结果实施比较，当前后数据结果呈现的差异较大时，表明变电设备运行状态出现异常。

3 加强变电设备在线监测与状态检修的策略

3.1 构建系统完善的变电设备状态检修保证体系

电力企业要针对变电设备状态检修构建系统完善的保证体系，增强变电设备状态检修步骤及相关作业流程的规范性，并明确各岗位的具体职责，秉承以人为本的原则构建变电设备状态检修模式，有效增强变电设备状态检修安全管理[8]。同时，电力企业要针对变电设备状态检修制定配套的验收制度，并设置验收管理的具体部门，负责对变电设备实施自检、初检及预验收，有效保障变电设备的检修质量。另外，要制定相应的变电设备隐患排查治理制度。

3.2 充分应用计算机辅助技术

变电设备状态检修涉及诸多环节，且变电设备故障原因多样化，仅凭人工检修的方式，难以及时对变电设备故障类型进行准确判定。因此，要加强计算辅助技术在状态检修中的应用，具体可从以下方面着手[9]。①对变电设备进行状态检修前，借助计算机辅助技术合理制订变电设备状态检修的具体计划，针对变电设备状态检修构建相应的管理平台，增强状态检修的合理性。②借助计算机辅助技术深入分析变电设备状态检修的相关数据，并制订科学的变电设备状态检修的具体方案。

3.3 优化变电设备状态检修方案

要将变电设备相应的在线监测具体状态和相关试验的实际状况作为依据，对变电设备状态检修的具体时间进行合理安排，并对变电设备状态检修的具体方案进行科学评估，在有效保障变电设备正常运行的基础上对变电设备状态检修的具体方案进行优化。

3.4 提高变电设备状态检修人员的技术水平

电力企业要加强对变电设备状态检修人员的技术培训，有效提高变电设备状态检修人员的技术水平，为变电设备状态检修的各项工作提供有效保障[10]。变电设备状态检修人员要深入学习变电设备的具体构造、相关试验方法，严格遵循相关技术规范的具体要求，灵活运用变电设备状态检修的各项技术，秉承实事求是的原则，对变电设备故障问题进行科学分析，并采取针对性和有效性的故障诊断措施和故障解决措施，有效提升变电设备状态检修效果。

4 结语

通过构建系统、完善的变电设备状态检修保证体系，充分应用计算机辅助技术、优化变电设备状态检修方案，提高变电设备状态检修人员的技术水平等策略，有助于对变电设备的在线监测技术和状态检修技术进行灵活应用，提高变电设备在线监测与状态检修质量，有效保障变电设备的安全可靠运行，降低各类安全事故的发生概率，有效保障供电安全。

参考文献：

[1]殷志良.基于IEC61850的变电站过程总线通信的研究[D].北京：华北电力大学，2005.

[2]谭文恕.变电站通信网络和系统协议IEC6185介绍[J].电网技术，2001（9）：8-15.

[3]徐敏，王钢，王智东.基于IEC 61850标准的电抗器保护建模方法[J].电网技术，2008（1）：84-86.

[4]杨刚，杨仁刚，郭喜庆.嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现[J].电力系统自动化，2004（3）：74-76.

[5]李映川，王晓茹.基于IEC61850的变电站智能电子设备的实现技术[J].电力系统通信，2005（9）：58-60.

[6]罗四倍，黄润长，崔琪，等.基于IEC 61850标准面向对象思想的IED建模[J].电力系统保护与控制，2009（17）：88-92.

[7]王昌长，李福祺，高胜友.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京：清华大学出版社，2006.

[8]张晓春.变电站综合自动化[M].北京：高等教育出版社，2006.

[9]刘慧娟.浅谈变电设备在线监测技术与状态检修[J].电子测试，2017（21）：102-103.

[10]林小明.变电设备在线监测技术及状态检修的研究[D].北京：华北电力大学，2015.