关于智能变电站在线监测系统现场试验方法的探讨

张栋

摘 要：基于智能变电站在线监测设备现场试验方法的空白，探索总结了一套行之有效的调试方案，并对现场调试过程中发现的问题进行分析处理。

关键词：智能变电站;一次设备;在线监测;试验方法

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0163-02

1在线监测调试项目及方案：（实际模拟故障量，装置如何报警，报警限值）

一次设备状态在线监测是智能变电站系统的重要组成部分。变压器油色谱监测系统，通过分析油色谱、油中水分监测数据的变化趋势，提前发现变压器过热或绝缘故障，同时可以降低检修取油的次数;通过局部放电设备监测GIS内部局部放电所产生的超声波，实现局部放电的监测和定位;通过铁心接地电流监测，及时发现铁心多点接地故障;通过避雷器泄露电流监测，判断避雷器老化程度，记录避雷器放电次数;SF6气体监测实时显示GIS内部SF6气体的微水及密度。

1.1在线监测监控系统调试

1.1.1网络通讯状态测试，监测功能测试，数据记录功能及自诊断功能测试

检测监控系统网络连接是否良好，检验网络传输数据丢包率是否合格，网络延时应小于100ms，是否存在网络拥塞，长时间监测通讯状态应稳定可靠，大数据量处理应反应快速准确。

在装置运行时期，系统应能对动态数据进行正确的记录，对于装置出现异常等各类情况，系统能够正确地建立事件标识;另外系统应能保证记录数据的安全性，不会因电源意外中断、电流快速或缓慢波动而丢失已记录的动态数据;系统不会因存在了外部访问就删除了动态的记录数据;系统是否具备屏蔽人工删除和修改动态记录数据的功能;按下任意一个开关或按键不应丢失或抹去已记录的信息。检查装置是否具备自诊断功能并将其结果上传监控系统。

1.1.2在线监测设备与监测网络连接光纤测试

连接光纤应平滑布放，弯曲半径应满足光纤展放要求，光纤接头表面清洁，测试衰耗≤2dB，裕度应满足要求。

1.2变压器油色谱

1.2.1取油送检（标准）

由试验人员记录主变压器油色谱在线监测系统实时数据，并在主变压器取油阀对本体油样进行采集，送试验室利用色谱分析仪分析，得出标准试验数据。

1.2.2分析（标准）结果与监测系统数据比对

变压器油色谱在线监测系统记录了主变压器油中氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）以及总烃含量，将色谱分析仪的标准数据与监测系统记录的数据进行比对，看两者是否吻合。

1.2.3主变压器运行后色谱分析

在变压器运行状态下再次取油重复以上步骤，以检验在线监测设备的准确性。

1.3变压器铁芯电流

1.3.1通电试验校验采集器准确度

使用标准试验电流源在穿心电流互感器的一次侧通入试验电流，获取6个监测点进行分析，分别通入10mA，100mA，500mA，1000mA，5000mA，10000mA電流，同时记录各记录点在监控系统中的数据显示值。

1.3.2将试验结果与监测系统进行数据比对

将监控系统显示数据与选取标准监测点进行数据比较，应符合误差≤5%的要求。

公式如下：

1.3.3与运行状态下实测结果进行比对

在主变压器运行状态下，实际测量变压器铁芯的接地电流，与在线监测监控系统数据比对同时也应该满足误差要求。

1.4在GIS耐压试验中进行超声波局放试验

1.4.1试验操作

（1）将各个间隔断路器、隔离开关全部合上，地刀全部拉开，从套管加Um/进行老炼，持续时间5min。

（2）老炼：加压Um，持续3min。

（3）耐压：断路器、隔离开关与第一步相同，加压（Ut），持续1min。

（4）耐压结束后降压至U0进行局部放电试验。

1.4.2 GIS局放试验

（1）测试背景噪声，应尽量避免工作环境的其他噪声干扰;（2）将传感器放置在待测点上，传感器在使用之前应均匀涂抹专用硅胶，测量之时应尽量保持静止状态;（3）观察连续模式图谱，与背景噪声图谱比较，如信号增长明显，由判据来区分故障类型，确定之后颗粒故障需结合脉冲模式进行危险性评估，毛刺和电位悬浮引起的放电需结合相位模式再具体区别判定。根据声音在气室传递衰减的特性，结合GIS内部结构判断故障部位。

1.4.3注意事项

（1）试验前要保证CT短路接地，PT开路。（2）试验前保证各断路器、隔离开关位置正确。（3）进行局放测量时要保证开关室内无杂声，以免干扰测量结果。（4）当仪器不用电池工作时，仪器必须接地。

1.5 GIS SF6微水密度

（1）用密度继电器效验仪检验GIS中监测探头精度：将密度继电器调节至固定压力，记录在线监测的实时数据，压力可选取0.1MPa，0.2MPa，0.3MPa，0.5MPa，0.6MPa，0.8MPa六个点进行检验。检验时压力变化必须十分缓慢（大约为0.02bar/s），必须避免在气体密度继电器上吹风和直接日照。（2）检验GIS中SF6微水含量（标准）：试验人员使用SF6微水测试仪，通过GIS充气口，使用配套接口与GIS连接，调节进气阀达到标准压力测量SF6微水含量。连续测量五次数值，准确记录。（3）将实测气体压力与在线监测采集数据比对。（4）微水试验结果（标准）与在线监测数据比较是否满足误差要求。（5）模拟SF6气体压力达到监测报警门限值，观察在线监测设备的反应。

1.6避雷器泄露电流

1.6.1通电试验检验全电流线性度及精度

使用标准试验电流源在穿心电流互感器的一次侧通入试验电流，获取6个监测点进行分析，分别通入100μA，500μA，1000μA，2000μA，5000μA，9000μA电流，同时记录各记录点在就地采集装置及监控系统中的数据显示值。

1.6.2将试验结果与监测系统数据进行比对

（1）将就地采集装置显示数据和监测系统实时数据与试验数据计算误差，以校验数据传输和记录的准确性。误差≤±（标准读数×5%+5μA），公式如下：

（2）另外一个检测方法是在PT二次回路加额定电压，通过PT感应使一次设备达到工频额定电压，此时观察记录避雷器泄露电流表读数（由于电流表经过校验，故可以作为标准），与就地采集装置显示数据和监测系统实时数据比对，计算误差。

（3）使用放电计数器测试仪检验放电次数：使用放电计数器测试仪GN-15对避雷器计数器进行放电试验，就地采集装置显示放电次数应与试验次数吻合，同时记录在线监测系统的实时数据，也应与试验次数吻合。

2现场调试发现的问题及分析、解决办法

2.1避雷器放电计数器误动

通过长时间现场调试及试验监测发现避雷器的放电次数计数器存在误动的问题，就地采集装置显示的放电次数大多不为0，最多的达到17次。通过对避雷器计数器的整体研究，分析出是因为放电计数器中微电流传感器灵敏度过高，阈值范围无法满足现场试验及正常运行状态下的需求，且微电流传感器中的连接导线在试验及运行状态下处于周围电磁场中存在干扰问题，使放电计数器无法躲过试验及运行条件下的冲击，导致勿动的产生。

2.2避雷器穿芯式微电流互感器采样精度

在对避雷器在线检测系统进行调试的过程中，对避雷器穿芯式电流互感器进行模拟通电，通过就地的采集装置观测电流值时，发现当通过避雷器穿芯电流互感器的电流数值固定，而装置显示的电流值变化幅度过大，超出误差范围。

通过分析我们得出避雷器在线监测系统采用的电流互感器为穿芯式零磁通微电流传感器，该种传感器的特点是采样范围从几百μA级至几mA级。灵敏度高，输出能灵敏反应输入量微小变化;输出信号尽可能大。测量范围内线性度好，输出波形不发生畸变，输出信号与被测信号间比值差、角差小，其差值稳定，不随温度等因素变化而变化。

穿芯式微电流互感器原理如下：设I1为微电流互感器一次侧电流，I2为二次侧电流，I0为激磁电流，N1、N2分别为一、二次绕组匝数。该微电流互感器磁势平衡方程为：

I1N1+I2N2=-I0N1

当激磁安匝I0N1为零时，I1N1=-I2N2即付边安匝变化能完全反映原边安匝变化，误差为零。一般称I0N1为绝对误差，I0N1/I1N1为相对误差。电流互感器误差为复数误差，可用比值差f和角差δ表示。

ε=-I0N1/I1N1=f+jδ

式中f=（I2N2/I1N1）/I1×100%，δ為I2逆时针180°后与I1夹角。

由此可见，由于I0N1的存在，使I2N2与I1N1存在角差δ和比值差f。若I0=0，则激磁磁势为0，误差为零。此时铁芯处于“零磁通”状态，它工作于磁化曲线起始段即线性段。这时，电流互感器输出波形就不会畸变，保持良好线性度，此即为“零磁通原理”。若能使互感器铁芯始终处于零磁通状态，就能从根本上消除电流互感器误差。由互感器工作原理可知，靠互感器自身是不可能实现零磁通，必须靠外界条件补偿或调整。

因此我们提出在互感器的二次侧增加一个有源绕组的方法来平衡互感器内铁芯所产生的激磁磁势，来近似的使互感器铁芯达到零磁通，解决误差问题从而能够投入正常运行。

2.3在线监测系统监控功能部分不完善

在调试过程中，通过试验的方法使在线检测系统获得采样，实时的反应一次设备的运行情况，但是当一次设备出现故障，或使用试验手段模拟一次设备故障的情况下，在线监测就地装置或监控系统虽然能够第一时间发现并反映故障采样，却无法通过报警或声音等方式及时报告变电站内值班运行人员或集控站，使在线监测系统只是实时反映一次设备运行状态而无法报警。

通过对在线监测的后台软件ZF800的使用和研究，当通过试验手段模拟故障的时候，ZF800能够实时的反映故障状态，记录故障数据，软件提供趋势图、直方图、大卫三角形等图形来显示，在ZF800界面有指示灯来反应一次设备运行状态，绿色表示正常运行，黄色表示告警，红色表示故障，然而该软件使用485同综自系统后台连接，目前还无法实现综自后台报警发信以及声音告警，并且无法实现数据的实时上传。

经讨论和分析，我们决定借鉴目前广泛运用的综合自动化变电站监控系统模式，要求在线监测厂家通过ZF800软件实时上传在线监测系统的遥信及遥测数据，并上传集控或调度，完善无人值守变电站理念，通过软件自身的报警功能上传至后台机通过声音发信实现在线监测系统实时监测及报警上传功能。

3结语

综合以上的论述，我们通过试验和分析的手段提出了智能化变电站中在线监测系统的各个部分的试验方法，这些方法能够有效的对在线监测装置及监控系统进行调试，也为今后能够更加深入的研究在线监测系统的调试方法提供了一些设想。我们在调试过程中遇到了种种的问题，通过分析讨论并提供了解决的合理办法，也为今后智能变电站中在线监测的调试提供了可靠的保证。