状态监测技术在智能变电站中的应用分析

杨荣宗

（四川省电力公司乐山电业局，四川 乐山 614200）

随着社会的不断发展，电力事业取得重大突破，智能电网成为一种普遍的电力服务系统，为人们的生活工作提供充足的电力保障平台。其中，构成智能电网的核心部分是智能变电站。状态监测技术是智能变电站技术体系中的核心，它在智能控制实际操作过程中，用于状态检修出现的故障问题和状态监测。

1 状态监测技术的应用

1.1 变压器状态监测

1.1.1 变压器油中溶解气体在线监测技术。通常情况下，故障特征气体容易由于绝缘油在放电、过热、电弧等作用下产生，其气体含量、成分等对变压器内部故障产生直接影响。为此，采用状态监测技术对变压器的故障特征气体进行监测，可随时对变压油中溶解气体的增长率、含量、成分等进行全程监控，如果出现故障问题，直接由故障诊断专家系统进行变压器故障诊断。

1.1.2 容性设备绝缘在线监测。容性设备绝缘监测是一项比较高端的在线监测设备。具有实时性、连续性、全方位监控的特点。它不仅能够及时发现已存在的故障，还能通过监测系统预测将要发生的故障，自动对同一设备进行纵向对比、同类设备横向对比、绝缘性质的发展方向等，让工作人员及早发现，对故障将出现或已出现的故障初期进行及时处理。

1.1.3 变压器局部放电在线监测。化学法、超高频法、脉冲法以及声测法是构成在线监测变压器局部放电的四种检测方法。其中，目前局部检测方法中的超高频法是常采用的方法。其特点是具有较强的抗干扰能力，实时性好、较高的灵明度以及很好的故障定位能力。局部放电监测方法的原理是信号与传感器的有机结合。当变压器油中出现局部放电现象后，通过频谱激发出电磁波信号，再由传感器获取信息实现检测。

1.1.4 变压器油中微水在线监测。变压器油中微水在线监测能够在线对呀汽油中水分增长率、含量进行自动分析，可以在较短的时间里检测变压器油含水量高低，发现故障原因。同时还具有连续性特点。

1.2 断路器在线监测

断路器在线监测主要监测内容包括机械状态、温度、绝缘在线监测几方面。

1.2.1 机械状态

断路器的机械部位零件比较多，且这些设备多为运转量较大的部位，最容易出现故障事件。因此对断路器的机械设备进行在线监测十分必要。当前，对断路器机械状态进行在线监测的内容主要包括以下几方面：操作线圈电流的监测；操作运行特性的监测；主操作杆上；断路器触头的磨损情况的监测；振动信号强度的监测。

1.2.2 温度

可动接触与固定接触两部分构成导电连接。固定接触具有固定性，一般不能轻易改动，而可动接触具有较强的随意性，可不受固定地点的限制。但是两者常会因为多方面原因引起接触不良。当接触地由于触头损伤、机械振动等其他原因引起温度增高。当温度上升到一定程度后就会引起接触位置被氧化，随着电阻的增加温度越高。如果不及时发现，小则损害周围线路或材料，大则造成整个电器设备的破坏，严重时还会引起爆炸等灾害危及生命财产。因此，为了避免故障恶化或重大事故发生，应对导电连接的温度进行监测，设置过热报警设施，及时发现故障处理问题。

1.2.3 绝缘在线监测技术

发现绝缘初期问题，极限故障参数、发展变化特征是绝缘在线监测技术主要监测的内容。同时还能通过对提取到的绝缘信息进行综合分析，提出维护设备正常运行的可行方案。其中，局部放电、介质损耗、泄露电流等是高压断路器的绝缘在线监测的主要内容。

1.3 避雷器在线监测

近年来，氧化锌避雷器大范围投入到电网运行中，很多在运行过程中都能取得很好的成效，但是损坏甚至爆炸事件仍有发生。对人们的生命财产安全造成威胁。据有关部门统计，每年由于高压氧化锌避雷器引起的事故率，国产的为0.286相/百相，进口的为0.34相/百相。

采用避雷器在线监测，对防止事故发生有重要的作用。其不仅能监测避雷器的持续电流流量，还能监测到三相泄露电流矢量总量值。从而使避雷器的初期故障能够被检测出来，通过发送异常信息至电站的监控中心，使工作人员及时获取故障信息，采取方案防止隐患发生。

1.4 在线监测系统现存问题

目前我国的在线监测系统主要表现监测系统种类多、单独成套不统一、设备接口不兼容、等级使用范围不明确，对设备状态的综合分析差，变电站在线监测设备不统一等，导致在线监测系统在运行方面存在不规则和差异性。

2 智能变电站状态监测技术应用方案

在线监测系统应以标准化、组件化、就地化设计标准，对各项高压电器设备如高压电抗器、避雷器、断路器、主变等进行全方位监控、通过具体分析监测数据对故障进行监测定位，发出故障预警实现远程监测，确保高压电气设备事故的在控制范围内，防范事故的发生。是国家电网针对高压设备智能化和智能变电站的技术提出的相关要求。

2.1 智能主变压器状态监测技术的应用

智能组件和变压器本体是智能主变压器的组成部分。其中，执行器和传感器装置在变压器本体内，智能通风系统、状态监测单元和智能单元共同构成智能组件。

2.1.1 智能主变压器状态监测单元的功能

智能主变压器状态监测单元的功主要有：监测变压器绕组温升、监测变压器油温、监测变压器局部放电、监测变压器铁心接地电流情况、监测套管的绝缘状况、监测变压器油中溶解的构成气体成分并分析。通过对这些设备的监测，利用传感器收集的实时信息，系统自动进行分析，同时与其他系统相联系，实现信息共享。

2.1.2 变压器的综合分析系统功能

变压器的负荷运行情况与运行能力通常通过监测数据和常规测量信号进行综合分析得出。因为每个设备的自检测参量数目多，无法保证其信息质量的完整性。因此在对设备状态进行分析时，应结合多个监测参量全面分析。同时，由于自检测参量只能对一部分信息进行检测，还有一些没有自检测功能但对整个系统评估同样重要的部分，两者需要综合起来考虑。其他方面信息需要生产管理系统与状态监测单元进行信息交流，统筹分析信息，实现全面分析。以四川北川110kV智能变电站为例。其监控系统改变了传统监测模式，采用新系统新设备，以自动化通信的方式获取数据参数值。GIS气体密度、主变压器油色谱以及微水是北川110kV智能变电站的在线监测的主要范围。并且配备有统一的在线监测分析台、单独组网、以及独立的在线监测就地单元和与主站留有通信接口。报警系统、通风采暖系统等有序归位，实现整个系统的联动性和整体性布局。但是传统设备相比，其调试设备、方法以及调试经验需要进一步提高。

2.2 智能断路器状态监测技术的应用

智能组件和断路器是智能断路器的组成内容。其中，传感器和执行器包括在断路器本体内部。智能组件则由状态监测、智能单元以及驱潮、加热、照明等组成。

2.2.1 状态监测单元主要功能

状态监测器主要是检测断路器设备的操作机构状态、SF6气体状态、储能电机运行状态等。状态监测单元的主要功能有：通过对操动机的分合闸速度、时间以及线圈电流进行监测，实现操动机机构状态的检测，对SF6气体状态进行检测，获得其温度、压力、水分等信息，对储能电机工作状态的检测确保电机运行稳定，对断线。断路器运行环境进行检测，保证程序的正常运行。

2.2.2 断路器的综合分析系统功能

对设备的故障形式，影响因素进行合理分析，全面评估设备运行状态，提出解决方案确保设备状态维修。

3 避雷针状态监测技术应用

将绝缘在线监测设备安装在重要等级的避雷器上，可以使避雷器运作次数、以及避雷器泄露的阻性电流、全电流的全程受到监测，实现避雷器绝缘状况的检测。

结语

在网络技术不断发展的环境中，网络通信技术大量应用于智能变电站。状态监测技术在智能变电站中意义重大，不仅能提高智能变电站的安全性，还能促进其效率的提高。但是的应用处于初级阶段，还未形成统一的标准和规范，需要进一步优化和完善。

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