GIS在线状态监测与故障诊断综合管理系统的分析

贺尧

摘 要：GIS是电力系统中的主要组成部分，随着GIS系统应用的不断广泛，对GIS系统在线监测和故障诊断的综合管理的要求也不断提高，由于此系统的运行过程中涉及的范围较广，工作量较大，增加了管理难度。所以，在对GIS系统进行在线状态监测与故障诊断的过程中，要加大对管理系统的监测力度，全方面的对系统进行完善。基于此，文章将从GIS系统的在线状态监测及故障诊断综合管理系统的现状进行分析，进而提出针对性的解决方案。

关键词：GIS；在线状态监测；故障诊断；管理系统

中图分类号：U673.37 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0186-02

前言

在电力系统的运行过程中，电力设备的安全运行直接决定着电力系统的运行质量。所以，对电力设备进行及时的检测和故障诊断成为了确保电力系统安全运行的首要条件。目前，我国在电力设备的监测和故障诊断方面依旧存在着一些问题，要想使电力系统更好的发展，就要对目前出现的问题进行及时的解决。

1 GIS在线监测系统现状

1.1 国外现状

目前，许多发达国家的GIS在线监测系统已经取得了初步的成效，例如，日本在国际电力设备研讨会上展示了十几项GIS在线检测系统的设备，并且价格不及系统本身成本的十分之一，对比往年，大大降低了设备成本。美国早在九十年代初期由于安装了GIS监测系统，避免了数次重大事故的发生，进一步确保了供电系统的安全运行。近几年，国外相继将传感器系统以及保护设备安装在了GIS监测系统中，有效的提高了系统的监测效率，并逐步实现了电力设备的现代化以及智能化。

1.2 国内现状

目前在国内的监测系统大致分为集中式监测系统和分散式监测系统两大类。其中，集中式在线监测系统主要负责将检测信号引入控制室的控制器中，并对其进行整理和分析，进行集中式的检测。分散式在线监测系统是利用专业的仪器，对收集来的信息进行就地式的测量，避免了将信息进行统一处理这一过程。在实际的GIS在线监测系统的运用中，我国在分散式在线监测系统上取得了初步的成果，对于集中式在线监测系统的研究还有待加强。

2 GIS在线监测系统的结构组成

GIS在线监测系统的结构大致包括传感器电路、上下机位以及通讯网络四个部分组成。下文将主要针对下机位监测系统以及传感器电路进行主要分析。

2.1 下机位监测系统

在对下机位进行在线监测的过程中，首先，下机位要满足以下几个条件。首先，能夠将收集足够的数据提供给监测系统进行分析和处理，并具有较快的运行速度以保证及时的对数据进行处理。其次，能够将网络中各个单元的数据完整的运输到管理中心进行管理和分析。最后，为了能够对各种下机位的软件进行安装，要确保下机位的容量足够大。为了满足以上对下机位的要求，目前应用较多的系统是嵌入式微机系统。嵌入式微机系统具有体积小、功能强以及采集信息面广等特点，充分满足了在线监测系统对下机位的要求。由于嵌入式系统具有不同的型号，所以，在对嵌入式系统进行选择的时候，要根据监测系统的实际情况进行合理科学的选择，进一步的确保监测质量。

2.2 传感器电路的监测

在GIS系统运行的过程当中，收集来的信号必须经过传感器的处理将大信号转换为小信号，方便处理器对信息的及时处理。在传感器使用的过程中，可以自己进行自主研发，也可以对传感器的成品进行购买。但是，由于自主研发传感器的时间较长，各个方面的稳定性未经过长期的检测无法保证，同时维护性能较低，所以，大多数的监测人员选择直接购买成品传感器，不但充分的节省了时间，而且明显的提高监测系统的监测效率。目前，常用的传感器大致分为两类。一类是有源传感器，一类是无源传感器。其中应用较为广泛的是有源传感器，虽然有源传感器相对于无源传感器来说结构较为复杂，使用难度较大。但是，有源传感器可以将传感器系统的电压信号进行有效的增强，同时减少外界对传感器的干扰，大大地提高了传感器的运输效率，增加了稳定性[1]。

3 GIS在线监测系统的具体应用

3.1 对线圈内工作电流的监测

当电磁铁线圈中有电流通过时，电磁铁的内部会产生磁力，系统中的铁芯受到磁力的吸引，会造成断路器中的开关站进行分闸和合闸。由于电磁体线圈中包含的信息量较为丰富，对电磁铁的线圈进行分析可以有效的了解断路器中开关的分合情况以及电磁铁线圈的运行情况。所以，对电磁铁线圈进行监测对整个监测系统的整体运行具有相当大的影响。通过对电磁线圈中的电波进行监测，可以准确的计算出电磁铁线圈的工作时间以及通电时间，进一步分析出开关的运行状态。

3.2 对开关电流的监测

开关对于整个电路来说起着保护作用，所以，对开关内电流的充分监测可以有效的防止由于电路故障引起的电网系统故障。其中，电路开关触头的寿命直接决定着开关的运行质量，在对电路开关触头寿命的监测过程中，由于传统的监测方法存在一定的弊端，所以，在目前的监测中运用了一种新的监测方法，电线寿命曲线法，通过这种方法，将每种型号电路中通过的电流进行记录，并通过曲线的方式表现出来，可以使监测人员直观的对线路中的电流通过情况进行分析，进而推断出电路开关触头的使用寿命，并对其进行实时的监测。

4 GIS故障诊断系统的现状

随着科技时代的到来，我国在故障诊断方面已经摒弃了传统的诊断方法，对于诊断系统进行了进一步的创新。目前，我国GIS故障诊断系统的方法主要包括智能诊断法、数学诊断法以及传统的故障诊断法。其中应用较为广泛的是智能诊断法和数学诊断法。智能诊断法是通过将智能化的管理系统运用到技术诊断中去，对系统内的潜在故障进行监测和分析，例如，运用机器人进行巡视、变色在线监测系统以及安装避雷针的在线监测等，进一步的提高的故障诊断系统的效率。数学诊断法是通过运用数学中的统计学对系统中的故障监测结果进行分析从而建立一个数学模型的系统。同时采用归纳法、分析法、计算法等方法，对数据进行总结和归纳，形成一套完善的故障诊断体系[2]。endprint

5 GIS故障诊断系统的应用

5.1 对SF6气体的故障诊断

SF6气体的特性：由于SF6气体本身具有无色无味的特性，同时拥有较高的化学稳定性，是一種优良的传导介质，所以被广泛运用到电气开关类的设施中。并且这种气体在低温的环境下依旧能够保持较强的稳定性，不会发生化学反应。只有GIS系统发生故障的时候，由于故障产生的火花以及局部放电等因素，造成了环境中的温度迅速升高，SF6气体在高温下发生化学反应，分解后的气体会对系统中的电气设备进行腐蚀，并且导致绝缘体老化，进而导致系统出现故障。所以，对于GIS系统的SF6气体进行故障诊断对系统的正常运行来说具有非常重要的意义。

5.2 对SF6气体的故障诊断方法

首先，在对此类气体进行故障诊断的过程中，要考虑到温度对于气体的影响。将气体放入温度相对稳定的室内，并且不断的对室内的温度进行调节，及时的将气体的变化情况记录下来，对记录结果进行总结和分析，进一步找出气体在不同温度下产生变化的规律。根据分析的结果，对系统内的温度进行有效的控制，避免温度变化导致气体发生化学反应，导致设备出现故障。其次，研究风速对气体的影响。将气体放入一个密闭的空间内，分别记录风扇关闭、风扇打开一档以及风扇打开二挡时气体的变化情况，并对实验结果进行记录和分析，进而得出风速越快，该气体在空间内的扩散速度就越快，气体浓度下降的也就越快这一结论。根据这一结论，在气体发生泄漏的过程中，必要的时候要提高泄漏点内的气体流动速度，迅速降低气体浓度，减小发生化学反应的概率。最后，要对气体泄漏的速率进行计算，根据气压与温度对气体的影响，计算出气体的泄露速率，根据气体的泄露速率制定出相应的解决措施。

5.3 对局部放电进行故障诊断

GIS的局部放电指的是GIS设备在电场的影响下产生的放电现象，局部放电会对设备的绝缘系统产生一定的影响，严重的会导致设备的绝缘系统失效，造成设备的损坏。目前，在局部放电进行故障诊断中经常采用的方法是仿真模型设置法，这种方法通过建立一个与GIS系统相近的仿真模型，对影响设备的因素进行干扰，并将局部放电过程中产生的电磁波通过自身的导体进行传导，减少了对GIS系统的影响[3]。

6 结束语

本文首先对GIS在线监测系统和故障诊断系统的管理现状进行了简单的分析，接着对GIS在线监测系统的组成结构进行研究，其中对下机位的监测以及传感器电路的监测进行了重点分析。最后，对于GIS故障诊断系统中对SF6气体以及局部放电的故障诊断方法进行阐述。通过对GIS在线监测系统和GIS故障诊断系统的深入讨论，进一步降低了GIS系统发生故障的概率，确保了电力系统的稳定运行。

参考文献：

[1]李德刚.凉水塔风机网络化在线监测与故障诊断系统研究[D].湖南大学，2015.

[2]刘黎，何文林，刘岩，等.输变电设备状态在线监测与故障诊断系统分析软件设计[J].计算机系统应用，2016，08：27-32.

[3]夏向阳，罗安，周柯.电力设备状态监测与故障诊断综合管理系统[J].长沙电力学院学报（自然科学版），2015，03：30-33.endprint