高压绝缘设备在线监测系统

于鲜莉 贺宇 李波 张慧芬

摘要：随着电力工业的发展，高电压大容量输高压设备逐步增多，对其设备进行在线检测势在必行。为进一步推广应用绝缘设备在线检测技术，将这项工作实用化并满足电力运行的安全要求，主要用于检测50万伏高压设备的绝缘，也可以用于监测中、低压电气设备的绝缘。目前国内采用的在线监测方法多是在零线中串入电阻或电容，以取得漏电信号，断开零线、串入电阻电容，有种种不便，且存在一定危险。为保证监测安全，监测时不更改一次设备的接地线是理想的监测方法。

关键词：高压绝缘;设备在线;监测系统

引言

电气设备的在线监测作为电力设备绝缘设备的发展趋势.以其实时不问断监测和能及时发现电力设备绝缘隐患的优点，已被越来越多的电力运行部门所采用.目前同内有很多厂家进行了相关产品的开发，井在一些超高压高压站投入使用，积累了一定的经验.但由于技术原因还存在某些缺陷。

1 高压设备绝缘设备中应用在线监测的意义

在线监测技术经过几年的快速发展，其应用效果已经得到广泛认可和全面验证。在线监测技术通过多种传感器和数据采集设备，实现变电设备工作情况的全方位监控，智能化的在线监测设备还能将采集到的数据与设定值进行比对并调节，初步实现了变电设备自修复和自调整目标。另外，变电设备一旦发生故障，造成的经济损失往往较大，使用在线监测技术记录和监测设备使用的全过程，一旦发生故障，设备故障之前的运行数据能够为技术人员提供故障分析与故障排除的基础数据和分析依据，大大降低设备维修时间[1]。

2.设备信息的收集以及分类

2.1设备信息的分类

智能电网中，与电气设备相关的所有信息包括波形、声音，图像应该是以数据的形式提供。为了便于收集和处理，一次设备的数据被分为五种：基础数据、操作数据、测试数据、在线监测数据、缺陷数据和事故数据。基本数据是静态的，这是一次设备的基本参数，其他数据是动态的。反映设备的操作条件的数据包括：电压、电流、断路器动作次数等。测试的数据包括：充电测试数据、常规测试数据和诊断试验数据，这些事由专业仪器获得的数据。

2.2设备信息的收集

一次设备的信息是由通过监控设备的手动输人和自动采集收集的。基本数据和测试数据由人工输人收集。目前，基本数据由制造商的说明书提供，并输人由操作者提供到操作和管理系统。测试数据是由维修人员，通过测试部门提供的测试报告输人。设备的运行数据由通过监控设备的手动输人和自动采集收集。目前，大部分的操作数据是通过人工输人，以及部分数据由监控系统中的高压站收集诸如电压、电压、电流、开关设备的位置的信号，和变压器油的温度等。在线监测数据来自在线监测设备。

总体上，一次设备的监视数据被存储并限于在高压站或电厂应用。缺陷数据通常包含在测试、操作和在线监测数据中，被输人到操作和管理系统或数据中心。事故数据由故障记录装置和保护装置自动收集并保存在监视系统，是电力系统中的最重要的记录，例如，根据电流断路器动作次数和故障电流，操作者能够估计当前断路器的寿命并提出维修计划，故障电流波形是选择断路器的重要依据。

2.3WYJ-Ⅰ型在线监测装置

2.3.1系统的构成和实现原理

该型号的高压设备绝缘在线监测系统由主屏、远程监测单元、数据采集装置、信号传感器、站端控制系统、显示仪表和信号电缆等构成。监测系统的主屏内部有数据采集系统、调制解调器、站端主控制系统、稳压装置和显示仪表等。系统应用的信号传感器有分压、分穿芯两种类型，每一组的信号传感器都由设置有信号处理装置。系统应用的信号传输电缆有三种类型，双屏蔽同轴信号电缆用于传输采集到的信号，外屏蔽层与系统接地连接，对干扰信号进行有隔离。内屏蔽用于信号可靠接地，内部的铜芯信号线用于信号输送。截面在0.5-0.75mm2的两芯屏蔽双绞线，主要用于传输程控信号。截面为1mm2的两芯屏蔽线用于信号处理装置的电源线。远程监测可以依据具体情况进行配置，数据信号的传送方式可以根据高压设备的实际绝缘情况，选用调制解调器经过电话网络进行传送，也可以利用局域网络进行传送。

2.3.2绝缘监测系统

主要参数绝缘在线监测系统主要用于对电压等级为110-500kV的避雷装置、电流互感器、主变压器铁芯、电压互感器、耦合电容器和主变压器套管等，绝缘监测系统主要功能具备对高压设备自动检测功能，可以对110kV及以上的OY、CT和PT进行实时的监测，主变压器套管的介质损耗情况、等值电容值、泄漏电流和母线电压值进行检测，还可以对氧化锌避雷装置的阻性电流和全电流数据进行采集和监测。具备手动检测功能，可以采用手动的方式对选择好的高压设备的绝缘参数进行检测。利用统计和绘图功能可以实现对被监测的高压设备的运行数据进行统分分析，并生成绝缘特性曲线。利用绝缘监测系统具备的智能诊断分析功能，可以进行误差分析，对被检测的高压设备参数误差情况进行分析，生成误差概率分布曲线。

利用监测系统具备的对比分析功能，可以对高压设备参数进行比较和分析，可以对参数的分布规律进行判断，从而对高压设备的绝缘情况进行深入的了解。系统具备的报警功能是在监测系统进行诊断分析之后，对存在的故障进行报警。高压设备绝缘在线监测系统性能比较稳定，监测到的数据具备很好的可信度，可以用于绝缘分析和判断，和预试结论基本相符，电容量的监测数据稳定可靠，不具备任何分散特性，和预试结论十分相近，可信度很高，介质的损失监测数据十分稳定，表现出很小的分散特性，和预试监测结论基本相同。

采用高压设备绝缘在线监测系统对一个变电站设备进行监测时，发现110kV电压等级母线避雷装置的C相经绝缘出现异常现象，之后采用停电试验的方式，经过现场的实际检查发现，C相的氧化锌避雷装置上盖的密封达不到要求，从而进入水分使装置受潮，绝缘性能受到影响，从而有效的阻止了潜在事故，可以为以后的绝缘监测提供现场经验。

2.4高压断路器在线监测应用

2.4.1高压断路器机械性能在线监测

根据有关资料显示，断路器设备的损坏有80%是由于机械性能遭到破坏引起的，因此，对于高压断路器的机械性能进行在线监测十分重要。现阶段，针对于高压断路器进行在线监测的主要方式包括：斷路器工作行程在线监测、震动信号在线监测、断路器工作速度在线监测等。机械稳定性较高的断路器峰值变化相对稳定，同时峰值出现的时间差也相对稳定。高压断路器机械性能在线监测最常使用的传感器是光电传感器，可实现物理信号向电信号的转化，同时记录脉冲信号，计算相应的速度与行程数据[3]。

2.4.2高压断路器触头寿命在线监测

高压断路器触头寿命在线监测的原理可以理解为记录断路器断开和闭合过程中的数据曲线，统计电流通过开关前后的损失量，在此基础上与断路器额定损耗值相对比，综合判定触头的磨损量，最终以触头磨损情况判断触头寿命。

结语

综上所述，在线监测技术能够大大降低监测的工作强度，提升监测质量，同时在线监测能够实现24小时实时监测，能够在第一时间发现和报告设备异常情况，并进行报警。该项技术在高压绝缘设备中运用，能够有效提升变电设备运行质量，提升电网运行安全系数。通过上文的分析可以看出，未来在线监测一定是向着更加智能的方向发展，借助于大数据和人工智能技术，实现高压绝缘设备的自动化和智能化。

参考文献：

[1]国家电网公司.0龙D雨79一2011智能高压站一体化监控系统建设技术规范〔别.北京：国家电网公司，2011.

[2]郑开琦.新一代智能高压站一次设备模块化设计研究〔司.科技创业月刊，2015，28（22）：114一116.

[3]梅德冬，黄国方，孙军陵.智能高压站二次设备自动检测系统设计口j智能配电系统，2011，（4）：43一46.