电网设备在线监测相关问题探讨

通过对电网设备采取监测可有效地防治电力的中断，结合实践，笔者总结了目前对于电网设备监测主要是针对三个方面：(1)在工作条件下正常磨损和老化是否造成的电力公司设备损坏;(2)外部事故或故障是否造成的设备停机;(3)外部影响消失产生的暂时系统扰动，如雷击引起的线路接地故障。通过对以上方面采取监测，有效地支持对设备实际状况的评估，同时可以清晰地预估已监测到的问题的进一步发展以及损坏的可能性。而目前随着无人值守电网的应用以及设备状态检修工作的推进，对电网设备直接采取在线监测而避免现场监测的麻烦已越来越受到设备管理者的重视。针对此，本文也着重探讨电网设备的在线监测。

2. 电网变电站主电气设备监测

2.1 变压器在线监测

对电网设备中的变压器采取在线监测主要是检测变压器绝缘的放电状况，以有效地提前发现变压器中存在的潜伏故障，从而作出警示以有效防治事故的发生。通过结合实践，目前对于电网变压器的在线监测主要是针对：绕组温度多点测量;铁心温度测量;油量、油位、油温测量;绕组输入(输出，电压、电流、有功、无功监视;绝缘分解物测定;内部局部放电量检测和位置判断;冷却系统检测。

而监测变压器的以上内容目前主要采用的监测分析技术有四种：(1)油中气体分析法，该监测技术是含油设备绝缘监测最常用的方法之一。由于设备内部不同的故障会产生不同的气体，通过分析油中气体的成分、含量和相对百分比，就可达到设备绝缘诊断的目的，典型的油中气体如h2、co、ch4、c2h6、c2h4和c2h2等常被用作分析的特征气体。(2)局部放电法，该监测方法主要常用的局部放电检测方法有声学检测，光学检测，化学检测、电气测量等。局部放电既是设备绝缘系统老化的征兆，也是造成绝缘，老化的重要机理。(3)频率响成分析法，该监测方法是作为用于检测变压器绕组有无变形的有效方法。绕组机械位移会产生细微的电感和电容的改变，而频率响成分析法正是通过细微的变化来达到监测变压器绕组状态的目的。(4)油/纸的湿度检测法。过多的含水量不仅降低绝缘强度，而且引起局部放电。同时还会导致高温时产生发泡。

2.2 电容型设备监测

电网中的电容型绝缘设备包括耦合电容器、电容型电流互感器、电容型电压互感器及主变压器的电容型套管等。对其采取在线监测，当监测结果超出正常范围时发出预警，这样可及早发现潜伏的故障，避免发生严重事故。

信号取样及测量是电容型设备在线监测的关键技术，其直接影响到设备使用的安全性和监测的有效性，电流信号的取得通常有以下 2 种方法：(1)在电容型设备末屏接地线以穿芯方式接入电流互感器，从而感应出末屏接地电流信号。(2)将电容型设备末屏接地断开，串入电容分压单元进行末屏电流的取样。对于电容型设备在线监测系统来说，其施加电压和测量方式的不同，或者设备运行方式的变化，都都会监测数据构成偏差，造成在线监测数据与停电试验数据之间存在差异，两者之间通常没有绝对的可比性。近年来，相对比较判断法逐渐被人们所认识和接受，采用这种相对比较判断法可有效削弱外部因素影响，同时有效地提高绝缘状态诊断结果的可靠性。

2.3 高压断路器状态监测

高压断路器状态监测项目是根据多年来运行故障统计确定的，根据多项统计看，电网设备中的机械故障，如包括操动机构及控制回路占全部故障的70%-80%，而对于其他灭弧、绝缘故障则占较小比例，尤其是发热故障则所占比例更低。对电网设备中的高压断路器采取在线监测，主要是监测该设备以下几方面内容：(1)监测合(分)闸线圈控制回路是否完好;(2)监测合(分)闸线圈电流、电压，线圈的电气完整性、连续性，反映二次系统状态，间接反映结构运动性能;(3)监测断路器动触头运动特性，反映断路器行程(与灭弧、绝缘性能有关)、过行程(与缓冲器性能有关)、断路器运动速度(与灭弧性能有关)等;(4)监测合闸弹簧机构的弹簧压缩工作情况;(5)监测其机构部分有无卡滞、机构运动零件有无脱落、缓冲器性能及运动过程中有无非正常碰撞等。

2.4 变压器局部放电在线检测装置

目前对变压器局部放电采取的在线检测技术主要有超声法、超高频法和脉冲电流法。但是鉴于局放信号很微弱而且频谱很宽，对于现场干扰大而淹没在干扰之中造成难以准确测得，因此抗干扰是局放在线检测的关键技术。对于最难去除的随机型脉冲干扰，目前采用双传感器定向耦合，并通过软件进行脉冲极性、时延、幅值等鉴别，可取得较好的效果。

3. 电网设备在线监测平台

对电网设备采取在线监测，有效地方便了设备管理人员到现场监测的烦琐性，但是要实现真正的电网设备在线监测，必须有其监测平台，从而实现对电网设备监测数据的传送等操作。

为了实时电网设备的在线监测及其监测数据的传送等操作，在线监测平台应当包括实时统计和针对具体监测对象的一系列功能模块。通过平台采取实时统计，直观地查看系统当前所监测的电网设备的报警情况、监测电网设备本身是否正常工作。同时针对具体监测设备的模块包括：实时曲线、实时数据列表、实时事件，以及相关联的历史数据、基本资料(包括一次设备台账、试验报告)、诊断分析(包括通用分析和厂家算法)。当选择监测某个电网设备后，可实时从监测系统中采集到电网设备的监测数据，包括电网设备的运行数据、报警数据、故障信息等，然后采取曲线、列表、模拟图等多种数据展示方式。同时，为了便于用户分析问题，提供该监测对象对应的一次设备的台账和预试 (包括交接、色谱等) 试验报告。还可以查看对应一次设备的历史监测数据，提供历史监测数据的趋势图。针对某些特定种类的设备，系统还提供诊断算法，包括通用算法和厂家算法，如对色谱监测，可以使用三比值法和厂家提供的抓峰模块等进行数据分析。

在线监测周期设定，采取在线监测平台，如果发现一次电网设备存在疑似故障时，往往需要改变在线监测设备的监测周期，提高监测的采集频率，如多组份色谱监测一般每天测一次，当发现疑似的问题时可能需要改为每小时测一次以进行跟踪。本模块就提供了这样的功能，用户可以直接在 Web 页面上查询、设定、修改各个监测系统的监测周期。

4. 电网设备监测发展趋势

根据当前的整体技术和经济条件，要想把全部设备改为状态维修，对国内大部分的电力企业来说，还有很多困难。因此在大部分电力企业目前仍沿用预防性维修为主体，辅以事后维修、状态维修的检修模式。因此对于电网中的电力设备进行局部放电监测，采用高频和特高频监测频段;在线监测电力变压器油中溶解气体组分的方法：气相色谱法的优点是能够对油中溶解的各种气体含量进行定量分析。它的缺点是环节多，操作复杂，技术要求高，试验周期长等。因此这种方法通常用于主要设备的定期检查(例如半年一次)，由熟练的专业人员在试验室里操作。而在两次定期分析的间隔期内，变压器内部状况的变化就不能被检测到。

5. 结语

鉴于电网设备在线监测技术的广泛应用，为电网设备的安全运行带来积极作用;通过结合笔者实践，探讨几种电网设备的在线监测技术，为其应用进一步积累经验。

参考文献：

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