關(guān)好紅（國網(wǎng)荊州供電公司檢修分公司，湖北 荊州 434000）

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淺談在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用與維護

關(guān)好紅（國網(wǎng)荊州供電公司檢修分公司，湖北 荊州 434000）

本文結(jié)合具體實例詳細(xì)介紹了在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用，在變電站中戶外GIS、開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常關(guān)鍵的設(shè)備，其運行狀態(tài)會直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行。本文分別針對上述的四個主要設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細(xì)介紹。最后簡單闡述了變電站的維護管理。

在線監(jiān)測；變電站；應(yīng)用與維護

引言

變電站作為電力系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的電力設(shè)施，其為電力系統(tǒng)中輸電以及配電的樞紐站?，F(xiàn)代變電站中的開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常重要的設(shè)備，其安全運行與否直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行，進而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響［1～2］。為進一步提升變電設(shè)備的安全性，必須要對設(shè)備實施經(jīng)常的巡檢，并針對一些主要的設(shè)備實施有關(guān)試驗。隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及電力系統(tǒng)規(guī)模的逐漸增大，提升輸變電設(shè)備運行維護的效率顯得非常有必要［3］。

在變電站中應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)其主要的目的就是對變電站中相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，在此基礎(chǔ)上對設(shè)備的性能優(yōu)劣狀態(tài)、健康狀態(tài)以及發(fā)展趨勢進行診斷分析，使得變電站設(shè)備檢修策略逐漸由定期檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。

1　在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用

本文針對某具體實例進行分析，如圖1所示為某變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。下面分別對幾個在線監(jiān)測子系統(tǒng)進行介紹：

圖1　變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)

變電站GIS在線監(jiān)測參量主要有GIS局放以及SF6氣體密度與微水。本實例中的戶外GIS在線監(jiān)測參量只有SF6氣體密度。如圖2所示為戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)主要由SF6氣體密度監(jiān)測集中器、SF6氣體密度監(jiān)測裝置、SF6氣體密度綜合監(jiān)測單元、光電轉(zhuǎn)換器以及IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器等幾個部分構(gòu)成。該子系統(tǒng)在線監(jiān)測GIS氣室SF6氣體密度，在此基礎(chǔ)上對GIS氣室SF6氣體泄漏狀態(tài)進行分析并提出對應(yīng)的檢修建議，保證GIS的滅弧以及絕緣性能。

圖2　戶外GIS在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖

圖2中的SF6氣體密度監(jiān)測裝置裝設(shè)于戶外GIS上面，通過對母聯(lián)氣室、電壓互感器、隔離開關(guān)、以及斷路器的SF6氣體壓力和溫度進行采集，通過溫度補償公式計算可以獲得20℃時SF6氣體的壓力，然后通過RS485把設(shè)備狀態(tài)信息輸送至SF6氣體密度監(jiān)測集中器。其中，SF6氣體密度監(jiān)測集中器裝設(shè)于智能匯控柜中，作用主要就是對相鄰間隔GIS氣室SF6氣體密度信息數(shù)據(jù)進行匯總，并把所得數(shù)據(jù)信息傳輸至SF6氣體密度綜合監(jiān)測單元進行匯總。IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器其作用主要就是對通訊協(xié)議實現(xiàn)統(tǒng)一，便于站端監(jiān)測單元讀取狀態(tài)信息以及變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)集成。光電轉(zhuǎn)換器其作用就是把要發(fā)送的電信號向光信號轉(zhuǎn)變，即通過光纖的方式來輸送設(shè)備狀態(tài)信息，以此來提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性能，此外還具有隔離光電的作用。

如圖3所示為SF6氣體密度監(jiān)測裝置其工作原理簡圖，組成單元主要有壓力和溫度傳感器、信號處理單元和調(diào)理電路、RS485通訊接口電路等。壓力和溫度傳感器以及信號調(diào)理電路主要作用就是把壓力、溫度非電量信號向電壓信號轉(zhuǎn)變；處理單元通過高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)對SF6氣體的壓力、溫度電信號的采集，同時設(shè)施數(shù)據(jù)處理；RS485通訊接口電路主要作用就是對SF6氣體壓力、溫度以及密度數(shù)據(jù)傳輸至SF6氣體監(jiān)測集中器或者綜合監(jiān)測單元中。

圖3　SF6氣體密度監(jiān)測裝置其工作原理簡圖

1.2開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要的作用就是對開關(guān)靜觸頭溫度進行監(jiān)測，并對開關(guān)的導(dǎo)電性能進行診斷，實現(xiàn)開關(guān)柜故障隱患的預(yù)告。流過開關(guān)觸頭的電流會隨著開關(guān)柜負(fù)荷的增加而增大，開關(guān)靜觸頭溫度也會隨之增加。通過開關(guān)觸頭電流大小以及靜觸頭溫升情況就能夠分析獲得開關(guān)閉合之后動觸頭與靜觸頭的接觸電阻，一旦接觸電阻達到一定程度時就會影響到開關(guān)的帶負(fù)荷能力以及導(dǎo)電性能，而過高的觸頭溫度就會對開關(guān)柜的安全構(gòu)成威脅把你給影響其使用壽命。如果接觸電阻過大或者溫度過高的時候，開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)便會發(fā)出警告，同時提供有效的檢修措施，這樣可以在很大程度上提升變電站低壓側(cè)供電安全和可靠。

如圖4所示為開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖，組成設(shè)備主要有開關(guān)柜綜合監(jiān)測單元、靜觸頭溫度檢測裝置、光電轉(zhuǎn)換器以及IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器。此系統(tǒng)主要的功能就是實現(xiàn)開關(guān)柜靜觸頭溫度值的在線采集，在此基礎(chǔ)上進行診斷分析，及時發(fā)出相關(guān)信號。

圖4中的靜觸頭溫度監(jiān)測裝置其構(gòu)成部分主要有智能無線測溫裝置以及無線測溫傳感器。其中無線測溫傳感器直接套在開關(guān)靜觸頭上面，對靜觸頭的溫度進行實時監(jiān)測，然后以無線發(fā)射的形式把所測得的溫度值傳輸?shù)街悄軣o線測溫裝置中。通過非接觸式無線信號傳輸形式能夠有效隔離高電壓。除了對無線測溫傳感器信號進行接收之外，智能無線測溫裝置還能夠在液晶屏上面對各觸頭溫度值進行直接顯示，并通過基于Modbus-RTD規(guī)約的RS485總線形式把此開關(guān)柜全部的觸頭溫度值輸送至開關(guān)柜綜合監(jiān)測單元。匯總并處理各開關(guān)柜觸頭溫度值之后再將這些數(shù)據(jù)信息通過光電轉(zhuǎn)換器和IEC61850規(guī)約轉(zhuǎn)換器上傳到站端監(jiān)測單元，站端監(jiān)測單元可以利用這些數(shù)據(jù)實現(xiàn)高級應(yīng)用功能。

圖4　開關(guān)柜在線監(jiān)測子系統(tǒng)示意圖

1.3主變壓器在線監(jiān)測子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要的作用就是對主變壓器油中溶解氣體以及鐵心接地電流進行監(jiān)測，其中油中溶解氣體的組分含量測定通過iMGA2020油中溶解氣體監(jiān)測裝置來完成，需要檢測的氣體成分主要有一氧化碳、氫氣、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、二氧化碳以及微水。此外，還需要對各組分含量的相對增長率進行分析，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對主變壓器內(nèi)部故障的診斷，為主變壓器制定試驗計劃或者檢修打下堅實的基礎(chǔ)。

綜合監(jiān)測單元以及油中溶解氣體監(jiān)測裝置全都裝設(shè)于主變壓器智能組件柜中。另外，主變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測裝置裝設(shè)在主變壓器的本體上面，所得到的監(jiān)測信號接入至對應(yīng)的綜合監(jiān)測單元。利用網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)主變壓器綜合監(jiān)測單元與主變壓器智能組件柜內(nèi)交換機之間的互相連接，和柜內(nèi)光電轉(zhuǎn)換器之間的連接同樣可以通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，主變壓器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)信息經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后變成光信號，然后上傳到站端監(jiān)測單元。

1.4避雷器在線監(jiān)測子系統(tǒng)

本實例中選用的是金屬氧化物避雷器（MOA），此類避雷器擁有優(yōu)良的非線性特性、通流能力大、反應(yīng)速度快、壽命長、質(zhì)量輕、體積小等特點，但是它的內(nèi)部不存在間隙，長期運行的情況下容易引起閥片非線性電阻特性出現(xiàn)問題，導(dǎo)致阻性電流逐漸增大，最終造成避雷器內(nèi)部發(fā)熱，加速了閥片的老化，引起MOA故障，對變電站的穩(wěn)定安全運行造成了嚴(yán)重的危害。

避雷器在線監(jiān)測子系統(tǒng)其作用主要就是在線監(jiān)測進線避雷器、高壓側(cè)中性點、主變壓器高壓側(cè)、母線避雷器以及中壓側(cè)避雷器的全電流以及阻性電流，通過這些數(shù)據(jù)能夠?qū)Ρ芾灼鞯倪\行狀態(tài)進行準(zhǔn)確判斷，從根本上消除變電站的潛在威脅。

本例中避雷器電流監(jiān)測裝置裝設(shè)于避雷器附近，而避雷器綜合監(jiān)測單元則裝設(shè)于站內(nèi)控制室中的機柜里面，雖然它們之間有一定間隔，但是本例中所用到的RS485通信設(shè)備其最大的通信距離可以達到1200m，完全能夠滿足使用要去。

2　變電站的運行維護

設(shè)備投入運行之后，受到各方面因素的綜合影響，比如制造質(zhì)量存在缺陷、運輸以及安裝時造成的損傷、使用時間過長造成的老化等，都會引起設(shè)備出現(xiàn)缺陷或者異常。一旦設(shè)備出現(xiàn)了缺陷或者異常的時候，運行人員必須要對其進行及時記錄，并對原因進行分析，在此基礎(chǔ)上采取對應(yīng)的處理措施消除異常。

（1）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)缺陷的時候，運行人員必須要及時對其原因以及發(fā)展趨勢進行分析，弄清楚類別并做好相關(guān)記錄，根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度向調(diào)度值班人員或者有關(guān)上級領(lǐng)導(dǎo)報告。必要時還應(yīng)該填報設(shè)備缺陷通知單或報告。

（2）若無法對設(shè)備缺陷類別以及原因進行正確判斷，相關(guān)負(fù)責(zé)人需要組織所有運行人員實施鑒定，如果仍然無法進行正確判斷，則需要向上級領(lǐng)導(dǎo)報告，組織專業(yè)人員實施鑒定。

（3）當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)較為嚴(yán)重的缺陷時，運行人員必須要加強監(jiān)視，巡視次數(shù)要增加，觀察并分析發(fā)展趨勢，做出對應(yīng)的事故預(yù)測，制定事故處理應(yīng)對方案。

（4）消除設(shè)備缺陷之后，運行人員還需要對其實施質(zhì)量驗收，如果無法一次性消除全部缺陷，則可以分階段消除并檢查驗收，但是要做好相關(guān)記錄工作。

（5）發(fā)生設(shè)備出現(xiàn)缺陷之后應(yīng)該做好詳細(xì)的記錄，找到發(fā)生缺陷的具體位置以及時間、條件等。消除缺陷之后還應(yīng)該對檢修試驗情況進行詳細(xì)記錄，同時在缺陷記錄簿中將其注銷，將所記錄的文件及時轉(zhuǎn)入設(shè)備檔案存檔。

（6）對于設(shè)備發(fā)生缺陷的原因以及次數(shù)應(yīng)該定期、系統(tǒng)地進行分析統(tǒng)計，找到發(fā)生缺陷的一些基本規(guī)律，并及時總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，只有這樣才可以逐漸提升設(shè)備管理水平。

（7）設(shè)備如果發(fā)生某種響聲、氣味、光亮等，無法當(dāng)即確定異常種類和原因時應(yīng)該將其視為異?，F(xiàn)象，記錄到設(shè)備缺陷記錄簿當(dāng)中，之后在查找原因、分析并解決問題。

3　結(jié)束語

現(xiàn)代變電站中的戶外GIS、開關(guān)柜、主變壓器以及避雷器等都是非常重要的設(shè)備，其安全運行與否直接影響到變電站的安全穩(wěn)定運行，進而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。本文針對上述的四個主要設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細(xì)介紹，以期能夠提升我國變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平。

［1］王 楠，律方成，陳志業(yè)，等.應(yīng)用Web技術(shù)遠程監(jiān)控變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)［J］.高電壓技術(shù)，2015，28（9）：29～30.

［2］張東進.變電站設(shè)備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.電力設(shè)備，2014，5（7）：23～26.

［3］魯東海，孫純軍，王曉虎.智能變電站中在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計［C］.智能變電站技術(shù)應(yīng)用高峰論壇.2011.

2016-5-20

TM63

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2095-2066（2016）17-0027-02