浅谈在线监测系统在变电站的应用与维护

2016-08-12关好红国网荆州供电公司检修分公司湖北荆州434000

低碳世界 2016年17期

关好红（国网荆州供电公司检修分公司，湖北荆州 434000）

浅谈在线监测系统在变电站的应用与维护

关好红（国网荆州供电公司检修分公司，湖北荆州 434000）

本文结合具体实例详细介绍了在线监测系统在变电站的应用，在变电站中户外GIS、开关柜、主变压器以及避雷器等都是非常关键的设备，其运行状态会直接影响到变电站的安全稳定运行。本文分别针对上述的四个主要设备的在线监测系统进行了详细介绍。最后简单阐述了变电站的维护管理。

在线监测；变电站；应用与维护

引言

变电站作为电力系统当中最为重要的电力设施，其为电力系统中输电以及配电的枢纽站。现代变电站中的开关柜、主变压器以及避雷器等都是非常重要的设备，其安全运行与否直接影响到变电站的安全稳定运行，进而对电力系统的稳定运行造成影响［1～2］。为进一步提升变电设备的安全性，必须要对设备实施经常的巡检，并针对一些主要的设备实施有关试验。随着我国社会经济的不断发展以及电力系统规模的逐渐增大，提升输变电设备运行维护的效率显得非常有必要［3］。

在变电站中应用在线监测系统其主要的目的就是对变电站中相关设备的运行状态进行监测，在此基础上对设备的性能优劣状态、健康状态以及发展趋势进行诊断分析，使得变电站设备检修策略逐渐由定期检修向状态检修转变。

1　在线监测系统在变电站的应用

本文针对某具体实例进行分析，如图1所示为某变电站在线监测系统结构图。下面分别对几个在线监测子系统进行介绍：

图1　变电站在线监测系统结构图

1.1户外GIS在线监测子系统

变电站GIS在线监测参量主要有GIS局放以及SF6气体密度与微水。本实例中的户外GIS在线监测参量只有SF6气体密度。如图2所示为户外GIS在线监测子系统示意图，该系统主要由SF6气体密度监测集中器、SF6气体密度监测装置、SF6气体密度综合监测单元、光电转换器以及IEC61850规约转换器等几个部分构成。该子系统在线监测GIS气室SF6气体密度，在此基础上对GIS气室SF6气体泄漏状态进行分析并提出对应的检修建议，保证GIS的灭弧以及绝缘性能。

图2　户外GIS在线监测子系统示意图

图2中的SF6气体密度监测装置装设于户外GIS上面，通过对母联气室、电压互感器、隔离开关、以及断路器的SF6气体压力和温度进行采集，通过温度补偿公式计算可以获得20℃时SF6气体的压力，然后通过RS485把设备状态信息输送至SF6气体密度监测集中器。其中，SF6气体密度监测集中器装设于智能汇控柜中，作用主要就是对相邻间隔GIS气室SF6气体密度信息数据进行汇总，并把所得数据信息传输至SF6气体密度综合监测单元进行汇总。IEC61850规约转换器其作用主要就是对通讯协议实现统一，便于站端监测单元读取状态信息以及变电站在线监测系统集成。光电转换器其作用就是把要发送的电信号向光信号转变，即通过光纤的方式来输送设备状态信息，以此来提升数据传输的抗干扰性能，此外还具有隔离光电的作用。

如图3所示为SF6气体密度监测装置其工作原理简图，组成单元主要有压力和温度传感器、信号处理单元和调理电路、RS485通讯接口电路等。压力和温度传感器以及信号调理电路主要作用就是把压力、温度非电量信号向电压信号转变；处理单元通过高速模数转换器实现对SF6气体的压力、温度电信号的采集，同时设施数据处理；RS485通讯接口电路主要作用就是对SF6气体压力、温度以及密度数据传输至SF6气体监测集中器或者综合监测单元中。

图3　SF6气体密度监测装置其工作原理简图

1.2开关柜在线监测子系统

该子系统主要的作用就是对开关静触头温度进行监测，并对开关的导电性能进行诊断，实现开关柜故障隐患的预告。流过开关触头的电流会随着开关柜负荷的增加而增大，开关静触头温度也会随之增加。通过开关触头电流大小以及静触头温升情况就能够分析获得开关闭合之后动触头与静触头的接触电阻，一旦接触电阻达到一定程度时就会影响到开关的带负荷能力以及导电性能，而过高的触头温度就会对开关柜的安全构成威胁把你给影响其使用寿命。如果接触电阻过大或者温度过高的时候，开关柜在线监测子系统便会发出警告，同时提供有效的检修措施，这样可以在很大程度上提升变电站低压侧供电安全和可靠。

如图4所示为开关柜在线监测子系统示意图，组成设备主要有开关柜综合监测单元、静触头温度检测装置、光电转换器以及IEC61850规约转换器。此系统主要的功能就是实现开关柜静触头温度值的在线采集，在此基础上进行诊断分析，及时发出相关信号。

图4中的静触头温度监测装置其构成部分主要有智能无线测温装置以及无线测温传感器。其中无线测温传感器直接套在开关静触头上面，对静触头的温度进行实时监测，然后以无线发射的形式把所测得的温度值传输到智能无线测温装置中。通过非接触式无线信号传输形式能够有效隔离高电压。除了对无线测温传感器信号进行接收之外，智能无线测温装置还能够在液晶屏上面对各触头温度值进行直接显示，并通过基于Modbus-RTD规约的RS485总线形式把此开关柜全部的触头温度值输送至开关柜综合监测单元。汇总并处理各开关柜触头温度值之后再将这些数据信息通过光电转换器和IEC61850规约转换器上传到站端监测单元，站端监测单元可以利用这些数据实现高级应用功能。

图4　开关柜在线监测子系统示意图

1.3主变压器在线监测子系统

该子系统主要的作用就是对主变压器油中溶解气体以及铁心接地电流进行监测，其中油中溶解气体的组分含量测定通过iMGA2020油中溶解气体监测装置来完成，需要检测的气体成分主要有一氧化碳、氢气、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、二氧化碳以及微水。此外，还需要对各组分含量的相对增长率进行分析，在此基础上实现对主变压器内部故障的诊断，为主变压器制定试验计划或者检修打下坚实的基础。

综合监测单元以及油中溶解气体监测装置全都装设于主变压器智能组件柜中。另外，主变压器铁芯接地电流监测装置装设在主变压器的本体上面，所得到的监测信号接入至对应的综合监测单元。利用网络可以实现主变压器综合监测单元与主变压器智能组件柜内交换机之间的互相连接，和柜内光电转换器之间的连接同样可以通过网络来实现，主变压器在线监测数据信息经过转换之后变成光信号，然后上传到站端监测单元。

1.4避雷器在线监测子系统

本实例中选用的是金属氧化物避雷器（MOA），此类避雷器拥有优良的非线性特性、通流能力大、反应速度快、寿命长、质量轻、体积小等特点，但是它的内部不存在间隙，长期运行的情况下容易引起阀片非线性电阻特性出现问题，导致阻性电流逐渐增大，最终造成避雷器内部发热，加速了阀片的老化，引起MOA故障，对变电站的稳定安全运行造成了严重的危害。

避雷器在线监测子系统其作用主要就是在线监测进线避雷器、高压侧中性点、主变压器高压侧、母线避雷器以及中压侧避雷器的全电流以及阻性电流，通过这些数据能够对避雷器的运行状态进行准确判断，从根本上消除变电站的潜在威胁。

本例中避雷器电流监测装置装设于避雷器附近，而避雷器综合监测单元则装设于站内控制室中的机柜里面，虽然它们之间有一定间隔，但是本例中所用到的RS485通信设备其最大的通信距离可以达到1200m，完全能够满足使用要去。