电力工程师高级职称论文参考

　　传统的定期检修不但影响供电的连续性，而且容易因突发故障检修不及时造成停电事故。状态检修便是在这样的背景下提出。状态检修即根据设备的状态安排检修计划，使得检修更加合理。设备状态评估作为联系状态检修两个主要部分——信息处理与决策的桥梁，如何使用设备检测的各项数据对设备当前所处状态做出即时、准确、符合下一步决策要求的综合评价在整个状态检修工作中显得尤为重要。

　　【摘要】文中对配电网设备状态评估框架进行构建，分析配电网状态评估的特征，并对配电网中重要设备的状态信息进行描述，提出设备状态量评估标准和配网设备状态评估方法，为配电网状态维修决策提供参考依据。

　　【关键词】状态评估,配电网,维修决策,在线监测

　　1.引言

　　配电网是电力系统的基础，直接与电力用户联系，配电网的安全稳定运行与广大人民群众息息相关。然而配电网结构复杂，运行过程中面临的不确定性因素很多，因此，配电网是电力系统中最容易发生故障的部分。对配电设备合理地安排检修计划是提高配电网设备运行可靠性的非常重要的措施。配电网设备种类繁多，数量庞大，要对配电网中设备进行准确的状态评估存在许多困难，然而随着在线监测技术和通讯技术的发展，使得对庞大的配电网络进行状态评估成为可能。本文对配电网设备的状态评估方法进行探讨，希望能对配电网状态评估技术的发展提供帮助。

　　2.配电网设备状态评估框架

　　现有的DMS系统、SCADA系统、配网GIS系统等均含有部分设备的状态信息，为便于状态信息的采集、查询、分析、统计，需建立配电网状态信息平台。状态信息平台数据统一采用IEC61850通信协议。配电网状态评估和辅助维修决策平台旨在建立一个规范的变电设备状态评估方法体系，针对不同的数据类型，采用不同的状态评估方案，使状态评估的结果更加合理。图1给出了配电网状态评估系统物理结构图。

　　配电网设备状态评估需要包含以下几个过程：1）状态信息获取，包括设备制造信息、投运前信息、运行中信息如检修信息、带电检测信息以及在线监测信息等；2）状态信息管理，由于状态信息繁多冗杂，需要对这些信息进一步进行分类整理，提取满足当地实际情况的状态信息作为状态评估指标依据；3）评估算法，根据整理所得数据，针对不同设备采取相应的评估算法，以获得正确的评估结果；4）评估结果验证，利用长期收集的案例组成的知识库，验证评估结果的正确性。具体的配电网设备评估系统框图如图2所示。

　　根据配电网本身的特性，对配电网实施状态评估的过程有以下两个特点：

　　（1）配电网设备种类繁多，数量庞大，分散面广。设备的型号、规格、容量和数量也随着用户及负荷的不同而变化。同一类型设备的故障率因安装和使用情况的差异而有所不同。因此，配电网设备和元件的特性数据和原始参数必须通过长期的、连续的统计才能反映其真实规律。

　　（2）要优先对配电网中最主要，发生故障最能对系统供电可靠性造成重大损失的设备实施状态评估，要分清主次抓重点，逐步实现整个系统的设备状态评估。

　　3.配电网主要设备的状态信息

　　配电网中最主要的设备有变压器、开关柜、配线电路、避雷器、容性设备和电气接地装置等。庞大的状态信息中，设备的制造信息、投运前信息的统计和整理均较为完善；定期检修由于在国内已实行多年，其信息也比较完整，也具有比较统一的数据报告，比如预防性试验报告等，这里不作详细描述。本文主要介绍不同设备应用最为广泛的在线监测数据信息。

　　3.1变压器

　　变压器的功能是将某一电压等级转变为频率相同的另一电压等级，是配电网中最主要的设备之一。变压器分为许多种类型，我国的配电变压器主要为油浸式变压器，主要由铁芯和绕组构成，并放置在装有变压器油的油箱内。变压器的在线监测状态信息主要包含以下几种：

　　（1）变压器油中溶解气体监测。绝缘油在热和电的作用下，会分解出H2、CO、CO2以及多种低分子烃类气体，当充油电气设备存在内部故障是，会产生的气体种类、气体的含量和气体产气率均不相同[1]，即不同的故障类型有着不同的特征气体。油中溶解气体的在线监测技术已相当成熟，其在线监测原理可参考文献[2]。

　　（2）局部放电监测。局部放电是造成高压电器设备最终发生绝缘击穿的主要原因，变压器内部的局部放电产生、发展直至击穿需要一定的时间，因此局部放电监测应以破坏性放电监测为主。变压器局部放电在线监测主要方法有超声波法、电脉冲法、超高频法、光测法等[3]。

　　（3）变压器绕组变形监测。绕组是发生故障较多的部件之一，变压器在承受短路冲击后绕组容易发生机械变形。绕组变形的在线监测通常通过监测变压器短路电抗实现，具有实时、判据明确等特点。

　　（4）热点温度监测。对98℃以上，140℃以下的低温过热，油中不能分解出可燃气体和糠醛，因此无法用气相和液相色谱法来分析，而这种温度又会影响变压器的寿命，因此测量绕组的热点温度是十分必要的。

　　3.2容性设备

　　容性设备包含耦合电容器、电容式套管、电容式电压互感器和电流互感器等。容性设备在线监测示意测量在相电压作用下流过绝缘介质的电流为基础的，目前常用的方法有不平衡补偿法、电桥法、过零检测法、数字波形分析法等[4]。通过检测流过绝缘介质的电流以及电流与相电压之间的相角差，可以获得介质损耗角正切以及电容量等信息。

　　3.3配电线路

　　电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成。电缆线路由导线、绝缘层、包护层等构成。架空线路的导线和避雷线都架设在空中，要承受自重、风力、冰雪荷载等机械力的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响，运行条件相当恶劣。由于配电网络线路现场状况复杂，难以做到全面的在线监测，大部分线路仍以巡查检修为主。配电架空线路的在线监测主要为10kV架空线路的在线监测，昆明供电局安装的架空线路在线监测装置能够实现线路负荷检测、单相接地故障和相间短路故障监测、过负荷报警、缺相运行报警等功能[5]。电缆线路的造价比架空线路高，虽然检修电缆线路费工耗时，但电缆线路不需在地面上假设杆塔，占地面积少，供电可靠性高，安全性高。目前电力电缆在线监测技术使用最广泛的是接电线电流在线监测[6]，另外还有带电检测如电缆头测温、宽频局放检测等。

　　3.4其它设备

　　如避雷器的泄漏电流、开关柜的温度监测等，这里不作详细介绍。

　　4.配电网设备状态评估算法

　　电气设备状态评估的算法多种多样，最理想的状态评估算法应该能够提供量化的评估结果，便于工作人员的审查和检修决策的制定。文献[7]针对农村配网设备状态评估作出探讨，对不同的配网设备作出状态评分，然而该文章缺点在于仅采用常规巡检参数作为评估的状态信息，缺乏实时性。本文也采用状态评分方法，主要分为单一状态量评分和综合评分两种。

　　4.1单一状态量评分

　　对于结构简单，故障状态量明显的配电网设备，单一的检测方法所取得的数据往往便能获得设备的运行状态，比如容性设备的介质损耗角正切、氧化锌避雷器的泄漏电流、电缆的接地电流等，这些参数可采取单一状态量评分法。计算公式如式（1）所示：

　　4.2综合评分

　　对于结构复杂的配电设备，比如变压器，单一的状态量往往难以反映设备的总体状态或者某个部件的运行状态，因而需要对多个状态量进行综合。综合评分首先也要根据式（1）对单一量进行评分，并联合多个能够共同反映设备同一部件或同一故障形式的量作为综合评分的状态信息。比如绕组短路阻抗、绕组绝缘介损、绕组电容量和油中溶解气体H2含量均能反映绕组故障，便可将这四个状态量作为变压器绕组的综合评分状态信息。综合评分的计算公式如式（2）所示：

　　其中，xi为综合量中的第i个单一状态量的评分；wi为第i个单一量占综合量评分的权重；m为该综合量中单一量的个数；X为综合评分值。综合评分的关键在于单一量权重的确定，这同样需要大量的数据统计和学习过程。

　　根据设备的评分值判断设备的运行状态，并制定相应的检修策略。按照百分制，配电网设备运行状态与评分值之间的关系如表1所示。

　　5.结束语

　　本文对配网设备的状态评估方法进行探讨，提出配网设备的状态评估框架和思路，对配电网重要设备的状态信息和评估算法进行介绍。然而本文仅仅是对配网状态评估作出了一定的探索和实践，许多问题仍需进一步研究，比如在线监测量的警示值、综合量的各分量权重等需要大量的数据统计、挖掘确定；评估结果需要根据已有案例对所采用的算法进行验证等。

　　电力行业目前正经历着供销体系的重大变革，即电力市场化运营。无论发电公司还是电网都会在确保可靠性前提下充分考虑电力运行的经济性。配网设备的可靠性正是设备监测与检修的首要目的。配网运行的经济性则对设备检修的合理性、经济性提出了更多的要求。准确的状态评估使得检修计划的制定更加合理，以减少维修过程造成的资源浪费。

　　参考文献

　　[1]GB/T7252-2001，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

　　[2]王友元，廖瑞金，陈伟根等.基于油色谱分析的变压器故障在线预测方法[J].重庆大学学报（自然科学版），2005，28（7）：34-37.

　　[3]王东升，丁立健，于龙滨.变压器局部放电在线监测技术[J].东北电力技术，2007（3）：34-37.

　　[4]梁静，申文栋.容性设备在线监测方法综述[J].电气开关，2011（3）：13-17.

　　[5]叶亮.配电线路故障在线监测系统的研发及应用[J].科技兴电，2009（4）：39-40.