油田变配电设备维护检修管理系统

沈红权 杨立明 张苗 国网浙江余姚市供电公司

油田变配电设备维护检修管理系统

沈红权 杨立明 张苗 国网浙江余姚市供电公司

油田电力变配电设备监控与管理系统是在电缆室的外壁上安装局部放电传感器，通过数据连接线连接到工控机，电缆室的电缆线上和断路器室的动触点位置安装光纤光栅温度传感器，通过光纤分路器进行信息汇总，再经过光缆连接到主管理的工控机上。变配电设备在线监控系统主要由光纤光栅温度传感器、局部放电传感器和主机三部分组成。变配电设备在线监控系统最大的特点就是实时性和便利性，可以实时在线监测变配电设备的运行状态参数，评估设备的安全等级，消除潜在危险源，而且整个系统的安装和调试非常简单，安全可靠，省时省力。

变配电；设备检修；设备维护；实时监控

变配电设备的可靠性为油气田的安全生产提供了重要的保障，是石油企业安全生产和管理的重要环节。近年来油田企业的生产平台实现了电力组网，对电力供应的稳定性提出了更高的要求。但当前大多数油田企业的变配电设备的检修和维护仍然采用人工的方式定期对设备进行检查和维护，这样不仅时效性非常差，而且成本也高，设备出现故障后不能及时得到检修，影响企业的正常生产运行。因此石油企业需要一种实时、安全的变配电设备在线监控系统，以便于实时对设备的运行状态进行监测，准确地预测潜在的危险，及时采取相应措施，消除安全隐患。

1 变配电设备维护检修

1.1 变配电系统的组成

油田企业的变配电系统主要由变电设备、配电设备、照明配电设备、备用发电设备以及设备电源四个部分组成，它们的功能各不相同，但又相互联系。

变配电系统中的变电设备主要由变压器、设备电缆、设备电容器控制回路和接地装置所构成；配电设备由配电线路、电缆、支架和接地线组成；照明配电设备主要由线路分支开关、熔断器、接地保护和漏电保护装置构成；备用发电设备和设备电源主要包括设备备用以及附属装置、开光和其他设备。

通常情况下这四部分是独立运行工作的，但在特殊情况下也需要相互协调工作，所以必须保证系统每一部分都能正常运行，不能出现任何差错，一旦设备出现故障必须及时检修维护，保证变配电系统的正常运行。

1.2 设备状态检修的定义

设备状态检修是指应用先进的技术对设备的运行状态进行实时监测，并进行专业的诊断，得到设备运行的实时状态信息，从而判断变配电设备是否存在异常，以及预知变配电设备将来可能发生的故障，在故障发生前对相应设备进行针对性的检修。

1.3 变配电设备维护检修的内容

油田企业要安全顺利的进行生产工作就必须保障变配电设备的及时检修与维护，传统的设备检修流程按操作顺序的先后可以分为：确定设备检修状态、提出设备检修计划、设备检修计划的实施和设备检修验收四个阶段。

确定设备检修状态阶段：根据监控系统采集的设备实时运行状态数据和设备的各项性能测试结果，并结合以往设备的状态数据，对变配电设备的状态进行综合全面的评估，确定设备的检修等级，提出设备的最终检修策略；提出设备检修计划阶段：依据前一阶段对设备状态参数的评估结果，提出设备的详细检修方案，保障设备接受正规的检修；设备检修计划实施阶段：这一阶段主要是按照之前制定的检修计划，按时、定量地完成设备的检修，管理人员应对设备检修的过程进行监督与控制，保证设备检修的质量；设备检修验收阶段：对设备的检修结果进行最终验收，对设备各项性能进行测试，看其能否达到正常变配电设备的标准指标。

2 常见故障与处理

2.1 电力变压器

变压器工作时声音异常，这时要检测变压器的电压以及电流，引起这种故障的可能原因有：①超负荷，变压器发出“嗡嗡”的声响，这时要对变压器的负荷进行调整，使其在正常的指标范围之内；②系统短路，变压器内部通过很大的短路电流时，会使变压器产生很大的噪声，当遇到这种情况时需要启动变压器的保护装置；③零部件松动或脱落，比如铁芯松动使变压器产生强烈而杂乱无章的噪声，遇到这种情况必须立即停止变压器的运行，并进行专业的检修。

当油色有明显的变化时，应立即对变压器油进行取样测试，若发现里面含有水分和碳粒的成分，油的闪点会降低，酸价就会增高，这时要对变压器内部的绝缘油进行过滤，滤去杂质和水分，达到合格的标准后再放入到变压器中；并对变压器的吊芯进行检查，吊芯若有放电痕迹，应检修处理。

2.2 断路器

油断路器的油颜色和油的位置不对时，应该尽快停止油断路器的工作，重新换油；并检查触头的情况。

当油断路器中油箱温度明显升高、油断路器内部有放电声或者其他响声、接线端端头严重发热、油断路器的套管上有明显的裂痕和损坏时，应停止油断路器的工作，检查处理器的工作状态。

超行程减少，其测量的值超过了规定的数值，这种现象的出现是因为真空灭弧室的真空度下降造成的，此时应立即更换真空灭弧室。

2.3 并联电容器

并联电容器的外壳鼓胀或者发生爆裂，应立即更换电容器。

并联电容器在运行时若因为某一故障跳闸，应检查电容器的外部是否有放电闪烁、过热或者漏油现象。如果出现上述现象，则应立即更换电熔丝。更换好之后，尝试一次送电试验；如果还是不能正常工作，则需要停止变配电设备的工作，通过试验确定故障原因，并进行检修。

3 监控与管理系统设计

3.1 系统结构

油田电力变配电设备在线监控系统结构如图1所示。在电缆室的外壁上安装局部放电传感器，通过数据连接线连接到工控机，电缆室的电缆线上和断路器室的动触点位置安装光纤光栅温度传感器，通过光纤分路器进行信息汇总，再经过光缆连接到主管理的工控机上。电缆载流量计算软件不包括内部的电缆模型，其中软件计算中需要的实时电流数据来自DMS系统，所需的温度数据来自光纤光栅温度传感器。工控机接收系统可上传各种数据信息，并在软件的界面上进行实时显示。一旦出现异常，工控机就会及时监测到这种异常，并控制声光报警装置发出相应的报警信息。

3.2 系统的主要部件与功能实现

变配电设备在线监控系统主要由光纤光栅温度传感器、局部放电传感器和主机三部分组成。

图1 变配电设备在线监控系统结构

在选择光纤光栅温度传感器时，对光纤的绝缘和导热性能、光栅的保护强度和应力集中损坏系数进行了综合的考虑，最终选择了Brag光纤光栅作为传感器的基本单元，其光栅的封装采用了环氧树脂和陶瓷两层结构。光纤光栅温度传感器的尺寸非常小巧，特别适合在狭小的空间内进行安装，具体尺寸为26mm×3.1mm×3.1mm。光纤光栅温度传感器通过光缆与工控机进行数据通信，并采集相应位置的温度信息。

局部放电传感器的主体外壳采用了阳极氧化处理的铝合金外壳，并使用硅胶进行密封，能够对外部的电磁干扰产生有效的屏蔽。与主体相连的超声探头使用树脂进行封装。放电传感器的内部主要由TEV传感头、阻容滤波电路模块、信号放大电路模块、AD转化电路模块、数据传输模块和电源电路模块组成。局部放电传感器通过数据线连接到工控机，采用Modbus通信协议与工控机进行数据信号传输。

系统主机除了核心部件工控机之外还包括报警器、光端机、光解调仪和一些计算机等必要的硬件。主机的软件系统由VisualC++语言开发设计，使用的数据库是SQLServer2008。软件系统主要功能包括：实时数据的动态显示、历史数据的查询、数据趋势曲线的绘制、异常数据的汇总和显示、数据通信的参数设置等，还提供一个人性化、可视化的功能综合界面。当有设备异常时，软件系统就会接收到相应的异常数据，并在可视化界面进行实时显示，同时控制声光报警器发出报警信号。

3.3 系统主要特色

变配电设备在线监控系统最大的特点就是实时性和便利性，可以实时在线监测变配电设备的运行状态参数，评估设备的安全等级，消除潜在危险源，而且整个系统的安装和调试非常简单，安全可靠，省时省力。除此之外，系统采用了多种先进的前沿技术，使得监测的结果更加全面，数据传输、数据分析更加准确和可靠。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.020