浅谈在线监测系统在换流站的应用与维护

杨梅

摘要：在换流站中户外GIS、开关、换流变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换流站的安全稳定运行。现针对上述4个主要设备的在线监测系统进行了详细介绍，并简单阐述了换流站在线监测系统的维护管理要点。

关键词：换流站;在线监测系统;GIS;户外开关;避雷器;变压器

0 引言

换流站是指在高压直流输电系统中，实现交流电和直流电互换，并保证其达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。换流站中的开关、换流变以及避雷器等都是非常重要的设备，其安全运行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。

在换流站中应用在线监测系统的主要目的是对换流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、健康状态以及发展趋势进行诊断分析。

1 在线监测系统在换流站的应用

一体化在线监测系统实时采集换流站内设备的状态数据，并进行综合诊断分析。其内部是一个相对独立的互联设备网络，能够满足站内运行监视与管理要求，为远端监控主站提供数据，满足监控主站对站内数据监视工作的需要。

换流站一体化在线监测系统经正向隔离装置接至综合数据网，分两路直接接至双平面调度数据网，采用IEC-60870-5-104协议，通过统一总线对外提供数据接口，采用CET-8000的多引擎数据库管理系统。

1.1    GIS在線监测子系统

500 kV GIS SF6在线监测系统，共配置435台SF6密度传感器，实现500 kV各气室的SF6压力、密度的在线监测，在线监测IED分别安装在10台500 kV断路器就地汇控柜中。

1 000 kV GIS SF6在线监测系统，共配置303台SF6密度传感器，实现1 000 kV各气室的SF6压力、密度的在线监测，在线监测IED分别安装在7台1 000 kV断路器就地汇控柜中。

500 kV GIS室SF6泄漏报警在线监测系统，实现500 kV GIS室的SF6气体泄漏情况在线监测。SF6/O2双气体探头共配置19个，均匀放置于GIS管道下。

1 000 kV GIS室局放在线监测系统，采集现场185个局放传感器信息，通过四芯光纤传输到3个现场大机柜，再传输到放置于1 000 kV第三继电器室的1 000 kV GIS局放在线监测屏，进行局放在线监测。

1.2    户外开关在线监测子系统

1 000 kV断路器在线监测装置分别为1 000 kV第一滤波器大组断路器在线监测柜和1 000 kV第二滤波器大组断路器在线监测柜，实现对1 000 kV交流滤波器场两大组交流滤波器各15台断路器SF6气体的在线监测，与一体化在线监测平台主机屏之间通过ST多模光纤上传数据。

1.3    换流变在线监测子系统

高端换流变在线监测装置采集极1高端、极2高端换流变及高端备用换流变本体套管SF6压力、本体油位、分接开关油位、顶层油温、绕组温度等的4～20 mA模拟量以及有载开关档位及动作次数，并通过换流变本体铁芯夹件接地传感器测量铁芯、夹件接地电流，通过避雷器监测器监测换流变进线避雷器动作次数、泄漏电流，通过油色谱在线监测、检测微水。在线监测信号接至换流变智能组件柜。

低端换流变在线监测装置采集极1低端、极2低端换流变及低端备用换流变本体套管SF6压力、本体油位、分接开关油位、顶层油温、绕组温度等的4～20 mA模拟量以及有载开关档位及动作次数，并通过换流变本体铁芯夹件接地传感器测量铁芯、夹件接地电流。在线监测信号接至换流变智能组件柜。

500 kV 521B站用变在线监测箱采集500 kV 521B站用变本体油位、顶层油温、绕组温度等4～20 mA模拟量以及铁芯、夹件接地电流信息，在线监测信号接至500 kV 521B站用变在线监测箱。

400 V开关柜干式变绕组测温在线监测装置安装在阀组380/220 V工作I段与工作II段分段开关柜和站公用380/220 V工作I段与工作II段分段开关柜中，通过绕组测温探头采集干变各相绕组温度等4～20 mA模拟量信号。

每台换流变及500 kV 521B站用变各配置一套油色谱在线监测装置（TM8），分别内置于换流变智能组件柜和500 kV 521B站用变在线监测箱，均就近放置在换流变或站用变在线监测进出油口附近，为立柱式安装。

1.4    避雷器在线监测子系统

500 kV交流避雷器/断路器在线监测装置共有3面在线监测柜，实现对交流避雷器放电次数、泄漏电流以及交流滤波器场断路器SF6气体的在线监测。500 kV交流出线侧共有18台避雷器监测器，将信号送至500 kV断路器避雷器在线监测柜。500 kV交流滤波器场断路器每相配置1台交流断路器SF6传感器，共计42台。12台滤波器大组母线避雷器监测器分别接入断路器/避雷器在线监测柜1和断路器/避雷器在线监测柜2。3面500 kV交流避雷器/断路器在线监测柜与一体化在线监测平台主机屏之间通过ST多模光纤上传数据。

1 000 kV交流避雷器在线监测装置实现对交流避雷器放电次数、泄漏电流的在线监测。3台500 kV 521B站用变避雷器监测器以及1 000 kV交流滤波器场9台避雷器监测器接入到1 000 kV避雷器在线监测柜。

直流场阀厅避雷器在线监测实现对极1、极2直流场避雷器动作次数、泄漏电流的在线监测。在户外直流场极1、极2各安装2台避雷器监测仪，分别监测800 kV直流极线避雷器F4和F5;在极1、极2高端阀厅各安装2台避雷器监测仪，分别监测800 kV直流极线避雷器F1和12脉动换流单元6脉动桥避雷器F2;在极1、极2低端阀厅各安装3台避雷器监测仪，分别监测双12脉动桥避雷器F1、中性母线避雷器F2、12脉动换流单元6脉动桥避雷器F3，均通过485电缆接入直流场阀厅避雷器在线监测IED。

2 换流站的运行和维护

设备投入运行后，受到各方面因素的综合影响，比如制造质量存在缺陷、运输以及安装时造成损伤、使用时间过长老化等，都会引起设备出现缺陷或者异常。一旦设备出现缺陷或者异常，运行人员必须及时对其进行记录，并进行原因分析，在此基础上采取相应的措施消除缺陷。

（1）当设备出现缺陷时，运行人员必须要对其原因及发展趋势进行分析，弄清楚缺陷类别并做好相关记录。根据缺陷严重程度向值班调度员或者有关上级领导报告，必要时还应填报设备紧急抢修单。

（2）若无法对设备缺陷类别以及原因进行正确判断，相关负责人需要组织所有运行人员实施鉴定，如果仍然无法进行正确判断，则需要向上级领导报告，组织专业人员实施鉴定。

（3）当设备出现较为严重的缺陷时，运行人员必须要加强监视，增加巡视次数，观察并分析缺陷发展趋势，做出相应的事故预测并制定事故处理应对方案。

（4）消除设备缺陷之后，运行人员还需要对其实施质量进行验收。如果无法一次性消除全部缺陷，则可以分阶段消除并检查验收，同时做好相关记录工作。

（5）发生设备出现缺陷之后应该做好详细的记录，找到发生缺陷的具体位置以及时间、条件等。消除缺陷之后还应该对检修试验情况进行详细记录，同时在缺陷系统中将其消缺。

（6）针对设备发生缺陷的次数以及原因，应该定期、系统地进行分析统计，找到发生缺陷的基本规律并及时总结经验，只有这样才可以逐渐提升设备管理水平。

（7）设备如果产生某种声响、气味、光亮等，若无法当即确定缺陷种类和原因时，应将其视为异常现象并记录在案，之后查找原因再解决。

3 结语

换流站的GIS、户外开关、换流变以及避雷器等都是非常重要的设备，其安全运行直接影响换流站的安全稳定运行。本文针对上述4个主要设备的在线监测系统进行了详细介绍，并总结了设备维护的相关要点，有助于提升换流站设备的运维管理水平。