变电检修中在线监测技术的应用剖析

2016-08-22唐炜

大科技 2016年24期

关键词：铁芯监测技术变电

唐炜

（国网湖南省电力公司新宁县供电分公司湖南新宁422700）

变电检修中在线监测技术的应用剖析

唐炜

（国网湖南省电力公司新宁县供电分公司湖南新宁422700）

变电设备与人们的生产和生活有着一定的联系，加强变电检修、提升电力系统的运行安全性具有重要意义。在线的监测技术的应用在变电检修中发挥着重要的作用，本文对变电设备在线监测技术的概念以及其具体应用进行了简要的分析，以期为变电检修工作提供一些参考。

变电检修；在线监测；技术应用；剖析

1 引言

变电设备在线监测技术的研究与应用，不仅能够有效地保障了供电安全、可靠，同时也为智能电网的进一步发展提供了巨大的推动力。因而，在科学技术迅速发展的今天，加强变电检修中在线监测技术的应用分析有着十分重要的意义。

2 变电设备在线监测技术的概念

2.1 在线监测概念

在线监测顾名思义，即对状态进行检修时，利用各种传感器以及测量的方式监测高压电设备的工作时的化学以及物理参数。其主要目的在于能够利用这些数据，监测设备是否处于正常运行的状态。在线监测则主要是通过实时监控的方式进行，其主要包含重点维护性的监测以及日常保护性的监测。其中，重点维护性的监测主要是实时监控或者定期对设备进行检查，确保设备无缺陷存在，防止出现严重的事故；日常保护性的监测，则主要是监测设备的实时运行参数，将专门的传感器设置在容易发生故障的地方，便于及时的将设备的工作情况反映出来，一旦有问题出现，则可以立即发出预警并进行检修。

2.2 在线监测的内容

检修高压电设备时进行在线监测主要包含有监测信号、采集传感器的数据、处理数据。主要内容包含：利用设备上的各类传感器对设备的物理、化学参数进行监测，并利用网络传输这些数据，进行信号的转化，利用信息处理技术对数据进行采集和处理，而后向中控室监控主机的服务器进行信息的传输，一般光纤和电缆为其传输的载体。

3 变电检修中在线监测技术的应用分析

3.1 常见的几种输变电设备在线监测技术的应用

3.1.1 避雷器在线监测技术

通常，避雷器的故障特征是电阻片老化或者受潮，从而导致元件出现发热的现象。在输变电设备的管理中，漏电流大小是评价避雷器运行质量的重要指标。漏电流主要由容性电流与阻性电流组成，其中阻性电流与电压相位相同，容性电流的相位要超前电压相位90°。所以避雷器在线监测技术主要监测的是阻性泄漏电流，常用的方法有：谐波分析法、基波法以及常规补偿法。其中，谐波分析法采用的是和谐波分析技术以及数字化测量技术，从泄漏的电流中分离出阻性电流基波值。这一方法需要以电压信号作为参考依据，但测量结果的误差较小。

3.1.2 变压器在线监测技术

通常，变压器在线监测的范围主要有变压器油色谱监测、变压器局部放电监测、变压器绕组变形监测以及铁芯接地电流监测。对变压器油色谱监测主要采用的是油气分离技术以及气体监测技术。分离技术主要采用的方法是薄膜脱气法，气体监测技术采用的是气相色谱法语光声光谱法；变压器局部放电监测主要是根据变压器局部放电特性，采用脉冲电流法、放电能量检测法、射频法以及超声波法等进行在线监测；绕组变形监测的主要方法有短路电抗测试、振动信号分析、频率响应分析等，绕组是变压器故障发生最多的部件，对其实行在线监测，对于保障供电稳定有非常积极的作用；铁芯接地电流在线监测是变压器在线监测技术中非常关键的组成部分，现有的研究资料表明，铁芯故障占变压器事故的1/3，而铁芯故障发生的主要原因是铁芯多点接地。铁芯多点接地与单点接地情况下的电流差值较大，而国家最新标规中规定该电流必须低于0.1A。因此，通过对铁芯接地实施在线监测，可以及时发现故障，在当前的铁芯接地监测中，应用较多的是穿心电流传感器。

3.1.3 电缆在线监测技术

电缆在线监测技术覆盖的主要范围是电缆局部放电监测以及电缆光纤温度监测。在电缆工作中，交流电容易掺入杂质或者残留气泡，当杂质和气泡击穿电压时，就容易产生局部放电现象。当这一问题产生时，易产生超声波、电脉冲、电磁波或者光和热等，而电缆局部放电监测通过超声波检测法、超高频检测法以及高频电流监测法对其进行有效的在线监测。电缆光纤温度在线监测主要是对电缆外层温度实施监测，并计算出电缆线芯的温度，从而有效地实现电缆输电能力。当前，对光纤测温采用较多的是分布型光纤测温系统，该系统具有可连续多点同时进行测温的特点，并且具有系统结构简单、抗干扰性强、兼容性好、测距长、精度高等优点。

3.2 应用实例

本文将以IM-2、WYJ-Ⅰ型在线监测装置为研究实例，详细探究变电设备绝缘在线监测技术应用。

3.2.1 M-2、WYJ-Ⅰ型在线监测装置简介

IM-2型在线监测系统组成及工作原理

主机和传感器组成了IM-2型便携式绝缘在线监测系统，主机部分主要包含两台586便携式计算机以及一台采集数据的机器和相应的附件，在被检测设备的接地线上固定好传感器，技术人员将主机部分携带到现场进行在线监测，IM-2型便携式绝缘在线监测系统的总体结构见图1。

图1 绝缘在线监测系统的总体结构图

电压传感器的输入端跟母线电压互感器二次侧1001～3端子连接，该信号在隔离、变换后会进入到数据采集器，在被检测的设备的地线上安装电流互感器，电流信号经过电流传感器，在隔离变换后会进入数据采集器，精度较高的数据采集信号调理模块会跟随、I/V转换、低通滤波、程控放大输入的传感器信号，控制逻辑控制着A/D转换芯片，并轮流采样U、I交流信号，并进行A/D转换而后一并存入到储存器中，将便携机的打印口跟数据采集进行连接，以便控制好数据采集器，并传送数据，传感器采集到的电压信号U（t）和电流信号i（t）通过屏蔽电缆传送到数据采集器的电压、电流信号输入端，而后便携机会对信号进行放大、滤波、采样以及转换模数控制，而后再利用便携式计算机分析计算电压以及电流的数字序列，从而得到U、I、f、C等各种绝缘参数和谐波参数，并在计算机屏幕上有所显示。

3.2.2 WYJ-Ⅰ型在线监测系统

（1）系统组成及工作原理

WYJ-Ⅰ系统主要组成仪表有：系统主屏、数据采集系统、远程监视系统、站端主控系统、信号传感器、信号传输电缆以及监测系统。通常系统主屏主的尺寸为2360×800×600，而站端主控系统、数据采集系统、稳压电压会被设置在主屏内。信号传感器则分为穿芯式和分压式两种类型，每组传感器会相应的配备一台信号处理控制单元，也可以称之为智能前端。信号传擂电缆主要有三种不同的类型，分别为：①双屏蔽同轴电缆，其能够用来测量信号的传擂，外对接地进行屏蔽，内对信号接地进行屏蔽，而信号线则为芯线。屏蔽用作信号接地，芯线作信号线。②二芯屏蔽双纹线，其截面积为0.5～0.75mm2，一般被当做程控信号线。③二芯屏蔽线，截面积在1mm2左右，一般为当做智能前端电源线。而远程监视系统一般会根据实际情况进行配置，其传送数据的模式可以直接进局域网也可以利用调制调节器经过电话网进行传输。

（2）功能及监测参数

此系统一般用于运行中的110～500kV电压等级的电流互感器、电压互感器、主变套管、藕合电容器、主变铁芯、避雷器等，如表1所示。