在线监测技术在变电检修中的应用

摘要：随着供电可靠性和电网运行安全性要求的提高，在线监测技术逐渐被加以重视。在线监测技术在数据采集和分类以及数据处理过程中的工作量很大，需要工作人员付出巨大的努力。在线监测技术在变电检修中的应用具有新的作用，许多地方值得进行探讨。

关键词：在线监测技术；变电设备；变电检修；电力系统

中图分类号：TM721 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0031-02

在线监测就是通过企业数据系统，如信息管理系统分散控制系统等，对变电设备进行在线监测，了解各变电设备的使用状态，保证电网电能质量。

1 在线监测技术应用的必要性和不足

1.1 必要性

在线监测技术经数十年的研究并运用于实践，不可否认，它的发展潮流不可逆转。时至今日，其部分成熟产品已在电网设备中应用和推广。在线监测技术作为一门技术检测手段，在设备运行期间检测和比较设备和周边环境有关数据。就《输变电设备状态检修试验规程》及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的内容显示，在线检测的主要任务是从中提取设备可采集的相关数据。举个例子来说，氧化锌避雷器泄漏监测仪可以发现主设备很多缺陷，而且其本身发生故障的几率很小，这样就起到很好的保障设备安全运行的作用。油中溶解气体监测仪可以说是较为成熟的检测设备，其连续性检测电容量和介损的功能有利于及时发现和跟踪故障，值得加以利用。

在线监测指导下的状态检修具有实时性、真实性、针对性等特点。输电线路在线监测技术对设备绝缘、导线温度、振动等状态实时监测，不受设备运行情况和时间的限制，可以随时检测设备各单元的运行状态，一旦设备出现缺陷，能及时发现并跟踪检测、处理。由于在线监测技术是对设备运行状态下的绝缘参数、泄漏电流等进行检测，检测结果符合实际情况，更加真实和全面。可根据在线监测数据的发展和变化来确定检修项目、内容和时间，检修目的明确，针对性更强。

1.2 不足

在线监测技术存在的问题有监测数据失真、传输通道不稳定、数据分析的专家系统智能化程度低。

监测数据失真，即由于现场环境恶劣、各种干扰情况错综复杂而导致的数据收集困难或出现偏差。此时电磁兼容问题需得到妥善处理，还要注意高频无线电干扰和中、低频干扰的影响。传输通道不稳定，即主站、子站及其之间的传输通道拥有大量的通信设备及模数转换设备，任一设备及通道故障，都有可能造成数据的失真、丢失等。数据分析的专家系统智能化程度低，即界面的友好性和分析的智能性不高。

2 在线监测的具体应用

2.1 变压器在线监测

对变压器油色谱进行在线监测时，必须对大型变压器油进行定期试验。而变压器油作为主变压器的主绝缘和散热的首要介质，对其进行试验，可以检查变压器内部的现状，及时发现其存在的缺陷。但一般定期检测周期很长，电力设备未检情况下出故障情况很普遍，所以要更注重对变压器油色谱进行在线监测。在变压器油色谱在线监测过程中，需将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置，再由脱气装置进入分析仪，经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值。根据变压器油中的溶解气体，反映出变压器内部的故障类型。若是放电性故障，乙炔含量会明显增长；若为过热性故障，总烃含量会明显变大。可以说，油中特征气体含量的变化为变压器发生故障损坏的征兆。连续监测安装油中特征气体传感器可及早发现潜伏故障，有利于用户用正确的检修手段进行维护。

铁芯构件中的夹件若发生松动并触碰到鐵芯，铁芯片间绝缘发生老化损坏，致铁芯发热。变压器处于运行状态时，铁芯在强磁场情境下会产生感应电势。因铁芯距绕组的距离不同而产生电位差。投运的变压器若出现铁芯两点或多点接地的情况，会造成铁芯及变压器的严重故障（如铁芯长时间多点接地造成变压器油劣化，油中分解出可燃性气体；或导致木质垫块、夹件发生碳化等），加强对铁芯参数值得在线监测有于维护变压器的健康有效运行。

若变压器油、纸绝缘内含有气隙或者内部场强不均匀以及导体内有尖角、毛刺等，会使局部电场集中过度，以致介质击穿，导致局部放电，而局部放电水平可指示变压器内正发生的突变状况。在线监测局部放电参数，有利于防止绝缘体因局部放电所产生的恶化或破损。通常会出现绝缘中某些固体绝缘的空洞、金属物和气泡。用数字信号处理技术这一软件方法，可有效抑制干扰，能将很弱的局部信号从外界强大的电磁干扰中检验出来。将超声法与电气法相结合于变压器局部放电，即电声联合测量法可有效检测和定位局部放电部位。

2.2 高压断路器在线监测

高压断路器的性能由电接触、灭弧性能、机械动作特性、高压绝缘、辅助控制回路等多方面来体现。加大对这些状态监视并及时发出多种故障信号，判断其可能出现的故障类型，减低由不必要检修对开关设备的损害，降低事故，避免资源浪费。电网的故障往往与开关操作不当有关。开关设备的在线监测系统能记录事故前的必要信息，包括各相电压、电流等。

还要明确机械可能出现的故障，如断路机械部分老化、磨损、变形、生锈以及装配不当等，而检测这些故障的手段随着计算机和电力技术的发展变得越来越方便。记录每次机械开关开合时间间隔已不是难事，故可以由高压断路器的行程时间做出机械动作参数，并分析其变化，找出机械故障隐患，防患于未然。

分、合闸线圈作为控制断路器动作的关键元件，其性质决定了整个断路器的运行状态。霍尔元件电流传感器对于多种信息的分、合闸电流波形检测作用明显，其可分析每次操作监测到的波形变化甚至正确预测机械故障的趋势。

对主操作杆的监测，要注意机械负载特性。依据开关开合时刻和触头接触的压力来判断连杆松动或断裂卡死等不良情况。

2.3 高压设备温度在线监测

机械振动、触动烧蚀而导致接触处温度攀升，造成接触处氧化，进而接触电阻加大，温度上升明显，最终导致局部熔焊或至电弧放电，使周围绝缘材料受损，电气设备遭破坏。在线监测开关设备导电连接处温度，进行过热报警，有利于避免大事故产生并控制故障恶化。就生产运行态势而言，温度的在线监测有很好的发展前景。在高压设备温度检测中，红外热像仪的应用十分广泛。就高压断路器来说，可通过监测导电回路电阻来判断开关触头运行状态良好程度。若触头接触不好，电阻增加，热耗损功率必上升，而红外热像仪灵敏度高，可方便快捷地测出来。

3 主要技术构成

在线监测技术主要由油气分离技术、色谱柱技术、气敏传感器技术、控制系统等组成。

3.1 油气分离技术

在线监测系统所采用的高分子分离膜具有的特性能够快速渗透等气体，耐油、耐高温，保持有很好的化学稳定性，有较好的机械强度和较长的使用寿命，并且在监测系统实际运行中不易发生破损。

但聚四氟乙稀薄膜只能渗透氢气，故在实际的聚四氟乙稀薄膜制造过程中，采取技术手段在膜上制造许多微小的细孔，使其孔径只能渗透油中溶解的气体的分子结构而不能渗透油分子，极大改善了聚四氟乙稀薄膜的渗透性。

3.2 色谱柱技术

变压器油在变压器发生内部故障时会分解产生六种不同特征的混合气体。一般地，实验室主要用由两根色谱柱构成色谱柱来分离混合气体。每根色谱柱负责分离2～3种气体。由于该类色谱柱原则上会因温度的变化导致误差，故不适合作为在线监测系统的组件，而采用氧化绍复合充填的复合色谱柱可以满足油色谱在线监测系统的相关要求。这种复合色谱柱柱长为6米，能在不到14分钟的时间内，分离从变压器油中分离出来的混合气体，过程稳定且不受温度变化的干扰。

3.3 控制系统

CPU的终端机可以控制变压器油色谱在线监测的全过程。每次监测中的数据转换保证了通信顺畅，缩减了通信时间，在掉电后数据仍然不会丢失。在监测系统的实际运作过程中，各終端机会在完成样品监测后，把监测到的相关数据通过有线网络逐个传输到主机进行汇总。

4 结语

由于在线监测技术应用于电网运行的实践起步较晚，发展尚不成熟，需要多加积累经验，才能切实保障其可靠性。处于应用初期阶段，监测系统进行分类数据或分析数据所体现的设备健康变化状况过程中，都可能存在偏差。只有当在数据量和数据反映出来的信息量都到达相当规模时，才可能对数据进行准确的分类，并得出可信的具体标准。但是在线监测系统在变电检修中的应用有很大现实意义，顺应未来发展趋势。

参考文献

[1] 于平洋.输变电设备在线监测技术调研分析[J].科技致富向导，2012，（11）.

[2] 冀慧强.输变电设备在线监测技术研究及应用[D].天津大学，2012.

[3] 陈盟.牵引变电所真空断路器在线监测管理系统的研究[D].北京交通大学，2014.

作者简介：肖祥科（1986-），男，湖南隆回人，国网湖南省电力公司隆回供电分公司助理工程师，研究方向：变电

检修。