何思陽

（貴州電網(wǎng)有限責任公司都勻供電局，貴州 都勻 558000）

油色譜載氣余量在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

何思陽

（貴州電網(wǎng)有限責任公司都勻供電局，貴州 都勻 558000）

變壓器是變電站中的核心設備，加強對變壓器運行情況的監(jiān)測力度，確保其運行的可靠性，對提升電力系統(tǒng)供電可靠性和運行的穩(wěn)定性意義重大。變壓器油色譜在線監(jiān)測是變壓器狀態(tài)監(jiān)測中技術(shù)成熟且最為常見的手段，目前油色譜在線監(jiān)測大部分設備仍然帶有載氣瓶，載氣瓶的更換是日常維護的重點。本文針對載氣瓶的氣體監(jiān)測、分析，設計了變壓器載氣余量監(jiān)測系統(tǒng)，為載氣瓶的更換和設備的狀態(tài)檢修提供了依據(jù)。

油色譜監(jiān)測；載氣余量；在線監(jiān)測

變壓器是配電網(wǎng)絡的樞紐設備，變壓器的正常運行關(guān)系著整個系統(tǒng)的運行安全。有效監(jiān)測變壓器油中的溶解氣體的各種氣體的含量可以對變壓器的絕緣故障情況進行有效掌控，變壓器油溶解氣體色譜分析是檢測油浸式變壓器故障強有力的手段，已經(jīng)廣泛應用。變壓器油色譜在線監(jiān)控設備已經(jīng)相當成熟，是變壓器狀態(tài)監(jiān)控的重要監(jiān)測設備[1]。目前該產(chǎn)品大都帶有載氣瓶，當載氣瓶中沒有載氣時則需要對載氣瓶進行更換，由于缺乏實時監(jiān)測設備，如果載氣瓶提前更換，頻繁地更換載氣瓶，會造成人工和材料過多消耗，容易造成浪費；若當載氣余量為零時再去更換，則中間會出現(xiàn)檢測真空期，造成設備工作的連續(xù)性被打斷，此時一旦設備發(fā)生故障，則不能監(jiān)測到。此外，在監(jiān)控過程中設備軟件難免出現(xiàn)死機情況，此時往往需要斷電重起就能恢復，常規(guī)的監(jiān)控設備往往缺乏重起功能，需要工作人員到場進行人工操作，浪費了大量人力。本文針對這些問題設計了變壓器油色譜載氣余量監(jiān)控系統(tǒng)，對變壓器色譜監(jiān)控設備的運行和維護提供了比較大的便利。

1 變壓器油色譜載氣余量在線監(jiān)測系統(tǒng)設計

1.1 變壓器色譜載氣余量監(jiān)測設備

實現(xiàn)載氣余量在線監(jiān)測，首先要對常規(guī)監(jiān)測設備進行改造。將載氣瓶的壓力表進行改造，使其具有數(shù)據(jù)通信功能，可以和上級設備直接進行通信。實時上傳載氣余量數(shù)據(jù)，以供服務器進行可靠的氣體監(jiān)測、分析、診斷，提供實時歷史曲線對比數(shù)據(jù)，初步定位分析氣瓶的載氣余量以及判斷是否存在氣體泄露。同時在油色譜機柜中配置一臺網(wǎng)絡遠程化電源控制模塊、一臺串口服務器、一個數(shù)字壓力表、一個DC24V開關(guān)電源。油色譜載氣余量監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

圖1 油色譜載氣余量監(jiān)控設備原理圖

圖1所示設備中，壓力表為數(shù)字式壓力表，負責載氣瓶壓力的實時監(jiān)測，電源控制器負責設備電源控制，以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動重起功能。壓力表和電源控制器都應具有通信功能，且采用相同的通信規(guī)約，以方便遠程服務器的遠程控制[2]。由于串口通信抗干擾能力較弱，容易受到干擾信號的影響而影響通信，因此，加入光電轉(zhuǎn)換器，將電信號轉(zhuǎn)換為光纖信號，從而保證通信數(shù)據(jù)能可靠傳輸[3]。

1.2 色譜載氣余量監(jiān)控系統(tǒng)的設計

目前變電在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流如圖2所示。由于所有IED數(shù)據(jù)都被CAC轉(zhuǎn)發(fā)到省PMS上。而當前在線監(jiān)測裝置穩(wěn)定性普遍較差，誤報警頻發(fā)，無法滿足發(fā)揮其在線監(jiān)測的作用，更導致目前各地區(qū)考核指標普遍不理想。有幾種故障問題急需解決：

圖2 常規(guī)在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1）油色譜IED、鐵心等裝置宕機（死機），PMS經(jīng)常要到第二天甚至第三天才能判斷異常并做出異常報警；而當PMS出現(xiàn)異常報警后才通知地區(qū)局相關(guān)負責人進行處理，地區(qū)局組織相關(guān)廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場處理故障，因此往往至少要兩到三天時間才能將故障排除。嚴重影響系統(tǒng)運行的可靠性。

2）油色譜在線監(jiān)測裝置載氣消耗很快，需要耗費大量的人工去現(xiàn)場更換載氣瓶，目前由于沒有對載氣余量進行監(jiān)測，只有當PMS系統(tǒng)進行油色譜裝置無載氣報警時才派工作人員到現(xiàn)場進行更換載氣瓶，無法進行計劃性更換載氣，且裝置廠家采用國產(chǎn)載氣計量表，精度不高，無法準確進行當前氣量檢測，當出現(xiàn)大量這種問題時，油色譜裝置在這段時間無法進行設備在線監(jiān)測工作，導致PMS長時間內(nèi)不能提供有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3）CAC主機裝置宕機（死機），首先安排專業(yè)人員到變電站現(xiàn)場對 CAC主機裝置進行電源重起操作并檢查，如果數(shù)據(jù)能正常上傳則說明故障已排除，如果數(shù)據(jù)無法正常上傳則需要安排CAC裝置廠家技術(shù)人員再到現(xiàn)場處理故障。

以上三種現(xiàn)象嚴重影響考核指標。整個系統(tǒng)對異常報警反應慢，故障處理流程多，耗時長，故障處理不及時，導致在線監(jiān)測考核指標中在線率下降。檢修人員耗費大量時間在去變電站的路上，且維護量過大，重復工作較多，直接導致運維檢修成本加大。

針對如上所述的這些問題我們對監(jiān)測系統(tǒng)進行了升級改造，研發(fā)了在線監(jiān)測管理平臺及遠程管理模塊（PDU、PCM），加強了對設備的管理，很好解決了目前在線監(jiān)測相關(guān)問題，改造后的系統(tǒng)圖如圖3所示。

如圖3所示，地區(qū)管理平臺肩負起設備的控制任務，進行設備的有效監(jiān)控，地區(qū)管理平臺的建立，分擔了大量的控制任務，極大地緩解了省公司的負擔，系統(tǒng)的可靠性大大增強。系統(tǒng)的主要功能有：

1）預警功能

（1）當 CAC、IED發(fā)生宕機（死機）后載氣10min內(nèi)發(fā)出報警，做到實時報警。

（2）通過系統(tǒng)分析模塊對裝置故障進行定位。

（3）通過平臺檢測模塊，實時監(jiān)測當前油色譜裝置載氣余量，少于設定天數(shù)時，會在展示頁面進行預警及報警，提示維護人員安排更換載氣瓶計劃。

圖3 在線監(jiān)測系統(tǒng)改造后的結(jié)構(gòu)示意圖

2）遠程電源管理（遠程操作軟硬重起功能）

（1）當管理平臺顯示CAC數(shù)據(jù)及通信異常時，經(jīng)過平臺分析診斷后，值班人員可通過管理平臺對CAC裝置進行遠程一系列操控，如電源控制，指令控制等。

（2）當管理平臺顯示IED數(shù)據(jù)及通信異常時，經(jīng)過平臺分析診斷后，值班人員可通過管理平臺對IED裝置進行遠程一系列操控，如電源控制，指令控制等。

3）誤報警過濾功能

當采集裝置采集到異常數(shù)據(jù)時，在異常報警數(shù)據(jù)上傳到PMS之前，系統(tǒng)提示相關(guān)人員判斷數(shù)據(jù)的真實性，如數(shù)據(jù)為誤報警數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將會根據(jù)歷史數(shù)據(jù)重新模擬正常數(shù)據(jù)發(fā)送至PMS端，如果是真實的報警數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將提示是否發(fā)至PMS端，正常情況下，如在規(guī)定時間內(nèi)不進行人為干預，系統(tǒng)將會模擬歷史數(shù)據(jù)進行發(fā)送。

4）其他控制功能

系統(tǒng)根據(jù)管理需要，可以連接打印機，提供其他統(tǒng)計報表，以及進行其他遠程管理控制功能。

2 載氣余量在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用

在省電網(wǎng)的大力支持下，變壓器油色譜載氣余量在線監(jiān)測系統(tǒng)在個別地區(qū)局試點成功，效果明顯，得到了局方的一致認可與好評。改造項目整體方案實施分為三部分：

1）地區(qū)局安裝管理平臺（內(nèi)網(wǎng)安裝管理平臺客戶端）。

2）改造CAC裝置電源部分并且再分配一個IP地址，使變電在線監(jiān)測管理平臺能對CAC主機進行遠程斷電硬重起（如IP緊張，可配置路由器自由分配IP地址）。

3）改造 IED裝置電源部分，使變電在線監(jiān)測管理平臺能對IED進行遠程斷電硬重起（加裝PCM電源分配器）。

4）更換油色譜裝置載氣瓶壓力表（更換測量精度較高的進口計量表）。

系統(tǒng)改造施工工作簡單快捷，每個站安裝所有設備大約需要2h即可完成。

圖4為監(jiān)控中心服務器中變壓器載氣余量監(jiān)視畫面。在畫面中通過鼠標點擊選擇的方式可以方便形象地看到所需站點的變壓器載氣瓶壓力值。

圖4 變壓器油色譜載氣余量監(jiān)視畫面

3 結(jié)論

通過系統(tǒng)改造實現(xiàn)載氣瓶里的載氣余量的監(jiān)測，并上傳至監(jiān)控中心。從而提前預知載氣剩余情況，計劃性換氣及制定載氣批量更換計劃，避免IED裝置出現(xiàn)無氣告警及工作斷檔期。通過油色譜 IED遠程斷電重起，解決了IED死機問題。整個系統(tǒng)獲得了極大的成功。從安全角度上說，確保油色譜載氣余量的提前預知，避免無載氣狀況，保證裝置穩(wěn)定運行。并且提高了油色譜裝置的運行持續(xù)性，避免了工作真空期，減少裝置的告警率。實現(xiàn)裝置的遠程化電源控制，解決了裝置死機問題，降低故障率。從經(jīng)濟效益上說，制定批量更換載氣計劃，工作效率得到顯著提高，維護次數(shù)大大減少，進而降低了系統(tǒng)運行維護成本。裝置遠程化電源控制的實現(xiàn)，減輕了人員維護壓力，人工成本大大降低。

[1]謝齊家,阮鈴,盧軍.變電設備在線監(jiān)測裝置應用情況綜述及配置建議[J].湖北電力,2011(A01):121-123.

[2]胡錫幸,馬濤,王文浩.浙江電網(wǎng)變電設備在線監(jiān)測裝置應用分析[J].浙江電力,2013(11):2-5.

[3]劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2000.

Design of Spectrum Carrier Gas Online Monitoring System of Residual Oil

He Siyang
(Guizhou Power Supply Bureau of Tuyun Power Grid Co.,Ltd,Duyun,Guizhou 558000)

The transformer is the core equipment in substation,to strengthen the monitoring of the operation of the transformer to ensure the reliability of its operation,to enhance the reliability of power supply system reliability and stability is of great significance.Transformer oil chromatographic on-line monitoring is the transformer condition monitoring technology is mature and the most common means,at present most of the oil chromatographic on-line monitoring equipment is still a gas cylinder carrying,loading cylinder replacement is day-to-day maintenance of the key.In this paper,gas monitoring and analysis of gas cylinders are designed to provide a basis for the replacement of the carrier gas cylinders and the maintenance of the equipment.

monitoring of oil chromatogram;carrier gas allowance;online monitoring

何思陽（1985-），男，工程碩士，研究方向為變電設備在線監(jiān)測、高壓試驗。