电气设备在变电运行中的监控及异常诊断探究

2024-03-16罗长发张才伟张鑫董林伟宋永光

中国设备工程 2024年3期

罗长发，张才伟，张鑫，董林伟，宋永光

（云南建投安装股份有限公司，云南昆明 650033）

变电运行工作可以保证电力系统在输送电能时的稳定性，而各电气设备在变电运行中的作用也极其重要。若电气设备在电力运行中存在异常，必然会导致变电工作失稳或会造成严重事故。为避免上述情况，工作人员要通过监控系统，确认目前系统内各电气设备的实时运行参数，在获取其运行数据后，第一时间对其运行状况进行分析与诊断。

1 变电运行监控现状

近年来，我国信息科学技术的发展有目共睹，自动控制技术在电力系统中的应用也逐渐普及。自动化智能化技术的高速发展，改变了我国供电系统的基础供电水平及电气设备运行效果。当今，将各类电气设备与电气系统应用到变电站的变电运行中，可以改善变电站的运行性能，还可以有效降低变电站工作中的人工作业量，降低工作人员的工作压力，节约人力成本。在此基础上，加入智能化技术及现代科技，不仅能够进一步提高变电运行中电气设备的运行效率，还可以取代大量的传统人工作业，不仅可以有效提高工作效率，还能够减少人工作业难以规避的失误率以及变电系统的运行风险。

但与此同时，各类电气设备的广泛应用，导致当前我国变电运行过程中对电气设备运行性能的依赖性极高。一旦电气设备在运行过程中，出现故障或参数异常，便会影响变电系统的稳定运行，最终造成严重的经济损失。此时，必须由专业维修及管理人员分析变电站内部存在故障的电气设备，并及时确定故障成因进行检修，确保系统在最短时间内恢复正常运行。但实际上，变电运行收集到大量的电气设备，整体的检修流程极为复杂，即便是具有丰富维修经验的维修人员，也未必可以在看到或察觉系统运转异常时，第一时间便确定故障。而此时，工作人员要设置适宜的变电运行监控系统，用以检测变电运行过程中各电气设备的运行参数及电力系统产生的信息数据，确保在各项参数数据出现异常时，变电运行监控系统能够立即察觉，并及时发出系统警报，提醒维修人员，为后续的维修工作提供精准的数据支持。

2 提升电气设备监控效果的主要措施

2.1 加强对变压器的监控

变压器是变电运行过程中的核心电气设备。在变电系统运行过程中，变压器出现故障，必然会引起严重的后果。因此，相关工作人员要加强对变压器运行参数的实时监控力度，使用自动化监控系统及时查验变压器的运行状况。除基础的自动化监控系统以外，工作人员还可使用辅助性手段，对变压器的运行情况做出更深层次的分析。此时，工作人员可使用的辅助手段有油色谱分析法、局部放电反应以及变压器绝缘特性试验三种。

2.1.1 油色谱分析法

油色谱分析法的作用原理，是通过气相色谱法，检测溶解油中的溶解气体组成成分。该方法多用于检测变压器是否存在潜伏性放电问题或过热故障，结果十分直观，可以通过具体的检测结果评定变压器的运行状况，应用范围较广。

2.1.2 局部放电反应

局部放电反应主要是用于检测变压器是否存在老化问题，保障变压器运行的稳定性与安全性。通常情况下，如果变压器长期处于强电场下，必然会产生局部放电反应，而过于频繁的局部放电会影响变压器内部的绝缘体，长此以往，必然会导致变压器运行失稳。这种局部放电对绝缘体的负面影响与局部放电的强度成正比。而在变压器的日常工作中，内部绝缘体会不断积累这类负面影响，最终导致变压器无法使用，或引起严重的安全事故。因此，在监测变压器运行状态时，必须定时、定期使用局部放电反应检测法，检测变压器的运行情况。查验变压器的绝缘体是否存在老化现象，便于及时更换绝缘装置，避免因绝缘老化、绝缘失灵等问题发生安全事故。

2.1.3 变压器绝缘特性试验

绝缘特性试验主要用于检测变压器的绝缘等级。在试验过程中，工作人员需要使用特定的数据采集卡，并将采集卡收集的各类信息系数导入计算机终端，通过计算机强大的数据处理、数据分析以及数据运算能力，计算出当前变压器的绝缘等级。

2.2 断路器监控

工作人员可以通过断路器的在线监控系统，了解当前变电系统中断路器的工作状态。在线监控系统还可根据断路器反馈的数据情况，及时定位内部缺陷部位，便可有效减少维修人员的作业量，也能够避免各类非必要的停电试验或停运检修，以节约人工作业成本。断路器的在线监控系统，包括机械性监控以及触头电寿命监控，具体监测内容包括断路器红外线检测、振动波形检测、气体密度监测、开关次数监测等多个项目，囊括可影响断路器运行状态的诸多要素，满足日常的监控需求。

2.3 配电系统运行监控措施

变电站配电系统在运行的过程中，也需使用大量电气设备，因此配电系统的运行监控工作相对复杂。在设计配电系统运行监控时，工作人员需要分析变电站配电系统的现实情况，明确配电系统中接入的各个电气设备的运行状态、运行参数及相关的技术指标，并制定科学合理、全方位且细致无死角的监控策略，提高配电系统运行监控的使用价值。

除此以外，还需提高对监管人员的要求，确保监管人员可通过专业技能考核，具备较高的职业素养及专业能力，可以监控配电系统的运行状况，并在察觉数据异常时，对相应数据做出分析，察觉并处理监控异常故障等问题。监控人员应具备相应的工作经验，可基于自身经验及配电系统的情况，在最短时间内做出正确判断，避免故障持续扩大，影响变电运行。在硬件配置方面，要求监控室内有可以直接将异常状况上报至管理部门的渠道，保障在发生异常状态时，工作人员可立即知会其他部门寻求帮助，提高各部门间信息共享的及时性。

2.4 跳闸故障防护

跳闸是变电运行过程中常见的事故之一。一旦遇到跳闸事故，要立即检查当前线路内的保护措施，排查线路中的短路点。随后，检查系统内的所有开关及保险情况。若保险损坏，则必须立即更换。我国变电运行过程中常见的跳闸事故大体可分为3 类：（1）因误触或开关误动；（2）越级跳闸；（3）母线故障。若在工作人员详细检测后发现，是线路内过流保护引起的跳闸事故，那么基本可以判定是母线故障造成的跳闸。若线路内部同时存在过流保护、相线路保护，那么本次跳闸事故，可能是因为线路故障引起的。总而言之，跳闸事故具有多样性特征，工作人员必须在事故发生的第一时间，根据监控系统反馈的各项数据资料，基于现场情况做出最正确的判断。

3 电气设备的常用异常诊断方法

3.1 外部检测方法

在面对电气设备的诊断工作时，工作人员要做出全面系统的诊断，不仅要了解电气设备当前的运行情况运行性能，还需要做好外部检测工作。工作人员需要判断该电气设备的外观，从外部确定本次故障或诊断的关键点，优先检测导线及设备的连接位置是否牢固，隔离开关多处接触点是否正常，穿墙套管的支撑铁板及两侧接触点是否存在异常问题。

3.2 同类比较法

变电运行的电气设备故障诊断中，同类比较法相对常见，该方法可以与表面温度法结合使用，能够进一步提高诊断的准确性，也能节约诊断时间。首先，工作人员可以测量电气设备内置回路中的电流数值，若当前回路内的电流数值满足设备运行的恒定数值，则应记录详细数据与升温值，再等待监控系统的后续数据反馈，以新数据为依据，进行详细的分析与诊断，便可确定目前电气设备的故障问题。若电气设备已经出现明显的异常运行状况，则需工作人员对比普通状态下设备的运行参数，以表面的升温数值为对比标准，便可得出该设备的诊断结论。

3.3 红外测温法

红外测温法可用于检测电气设备日常的运行状态，也是相对常见的诊断技术。红外测温技术对周边环境要求较高，首先，测量环境温度必须高于或等于零摄氏度，湿度则需控制在80%以下。若电气设备置于室外环境，则需工作人员根据现实情况，适当调整诊断时间。若电气设备为该变电系统中新增的设备，则需待设备达到预设负荷值后，方可开展诊断与日常检测工作。随后，便可根据高温条件及其负荷变动状况，确定该电气设备的运行特征，并制定适宜该设备的诊断检测周期。

3.4 表面温度测定法

顾名思义，表面温度测定法便是由工作人员直接采集电气设备运行时的实际温度，根据该设备的运行温度，判断设备是否存在故障或异常。表面温度测定法看似简单，但在实际应用时，工作人员必须掌握一定的变电理论基础，了解变电运行规则，方能将各电气设备运行过程中的温度参数熟记于心，并用于设备故障检测工作中。

3.5 智能机器人系统的应用

目前，我国已全面步入信息时代，各类智能技术在日常生活及工作中的应用也越来越频繁。在变电运行中，部分电气设备的故障诊断及检修工作，也可由各种搭载先进科学技术的智能机器人自动完成。智能机器人的应用，不仅能够提高故障诊断的准确率，还能够缩短工作时间，避免故障诊断过程中，工作人员直接接触故障设备中潜在的安全风险。智能机器人系统的应用，在变电运行的电气设备故障处理中，依然处于起步阶段，可用于检测变电运行中各电气设备的潜在隐患，应用前景极佳，未来必将成为变电站未来发展的主要趋势。

3.6 历史分析法

历史分析法需要工作人员以该电气设备此前的运行数据及曾出现过的故障记录等历史信息，作为主要分析依据，并将此类数据作为基础，在对比分析后，判断该电气设备目前的运行状态是否正常。在人工诊断中，历史分析法的作用效果并不明显。随着大数据技术、云计算技术的持续发展，历史分析法不再需要工作人员对比大量的数据、耗费大量的时间，而是可以在计算机软件的高效计算后，立即得出相应结论。在全面普及信息技术、大数据、互联网技术的背景下，历史分析法在该领域的应用必然会越来越普及。

4 提升电气设备异常诊断效果的相关措施

4.1 加强事故的诊断

变电运行过程中，电气设备异常运行或电气系统停止供应等情况，是每家电力企业在运行过程中都曾遇到的问题。在故障发生后的第一时间，企业必然会指派相应的维修人员，根据当前各电气设备的运行状态、断路器信号、仪表及保护装置的反馈信息，完成故障诊断。大部分情况下，维修人员会找到故障并对症下药，确保电力系统可快速恢复运营。但少部分情况下，也存在维修人员无法确定故障，但却可以通过简单的操作，使系统快速恢复运营。在这种情况下，部分企业不会再继续深究故障问题。也就是说，本次事故并未得到明确诊断，未找到故障成因，意味着这类故障下一次依然可能发生。因此，各电力企业要提高自身的诊断能力，不放过任何一次运行异常，坚持找到故障成因，既要治标，又要治本。