輸變電設備運行狀態監測新技術及其應用探討

成曙煌

（廣東電網有限責任公司潮州供電局，廣東 潮州521000）

0 引言

隨著我國經濟的迅猛發展，對電力需求日益增多，這促使電力產業取得了很大進展。然而，在電力產業迅猛發展的同時，各種電網問題接踵而來，大面積停電故障發生率更是逐年提升。因此，為了充分保障電網的安全運行，必須全面了解并及時掌握電網中各輸變電設備的運行狀態，并將先進的輸變電設備運行狀態監測技術高效運用于電網運營中。

1 輸變電設備運行狀態監測的技術

輸變電設備的狀態監測手段主要包括在線監測、離線監測及一些其他能夠獲取設備運行狀態數據的監測手段，其中在線監測是目前最為常用的技術手段。

1.1 輸變電設備的在線監測技術

輸變電設備的在線監測技術主要側重于CIS組合電路、避雷器、電纜等設備的在線監測技術。

1.1.1 GIS組合電路的在線監測技術

作為一種完成傳遞切換電能任務的組合裝置，GIS主要由電壓互感器、電流互感器、斷路器以及避雷器等設備組成。基于GIS的設備組成結構，GIS常常會出現載流導體局部過熱、局部放電、機械故障以及氣體質量下降等故障。

（1）局部放電。當GIS出現局部放電時，電磁波與聲波將會發生變化，SF6氣體將會發生電離。對于局部放電，我們通常可采取電氣法與非電氣法來進行實時監測，如表1所示。（2）SF6微水密度監測。一般來說，對SF6氣體密度進行監測就是在對GIS設備進行監測。傳統的監測手段為先進行SF6氣體壓力監測，然后再向遠處發送警報信號，這種監測手段無法及時確定泄漏位置，將會嚴重損壞設備。而采用在線監測技術，不僅能夠實時記錄與反復分析數據，還能實現遠程監測，確保設備的穩定、安全運行。

表1 局部放電監測手段分析

1.1.2 避雷器的在線監測技術

對于避雷器而言，經常會出現受潮、電阻片老化等問題。當避雷器受潮后，設備整體將會出現發熱現象；而當避雷器內部的電阻片過于老化時，設備多個元件均會出現不同程度的發熱，最終導致電壓不均勻，因此必須認真做好避雷器的運行狀態監測。由于漏電流值是檢驗避雷器運行是否正常的關鍵依據，在避雷器的在線監測過程中，電力工作者們常常采用諧波分析法、相位補償法以及信號重組法等來實時監測漏電流值的變化。

1.1.3 電纜的在線監測技術

電纜在電網建設中不可或缺，電力工作者們常常對其進行局部放電監測與溫度監測，來實時掌握電纜的運行狀態。之所以要對電纜進行局部放電監測，是因為在電纜的實際生產與使用過程中，無法避免地會摻入一些雜質或殘留少許氣泡，使得一些區域出現局部放電。可采取超聲波檢測法、高頻電流檢測法以及超高頻檢測法等技術手段來準確掌握電纜的局部放電狀況。而對電纜進行溫度監測，則是為了更加準確地判斷電纜的實際輸電能力，通過對電纜外層溫度的準確測量，精確計算出電纜線芯的實際溫度，從而對電纜的輸電能力作出更為合理的判斷。分布型光纖測溫系統（如光纖光柵測溫系統、DTS測溫系統等）由于具有高精度、長測距、強抗干擾性以及能夠實現連續多點測溫等顯著優勢，被廣泛應用于電纜的溫度監測中。

1.2 輸變電設備狀態專業巡檢技術

近年來，作為輸變電設備狀態監測的新思路與新方法，輸變電設備狀態專業巡檢技術被應用于國內外諸多電力企業中，取得了一系列可喜進展。為確保所得到的評估指標能真實反映輸變電設備的運行狀態，輸變電設備狀態專業巡檢技術應盡量滿足如表2所示的要求。

表2 輸變電設備狀態專業巡檢技術應滿足的要求

2 輸變電設備運行狀態監測技術應用實例

2.1 電纜熱狀態監測

瑞典電網公司早在數年前就已經實現電網系統電纜化，電壓處于240V～400kV時，實際管理過程中極易出現各種問題，在整體管理上仍然存在一定難度。為了顯著提升供電質量，該公司大力引進和應用先進的狀態檢測技術。例如，為了實現對于電纜熱狀態的實時、準確監測，引進分布式光纖測溫系統（DTS），將其安裝于電纜上。基于光纖所具有的光時域反射與后向拉曼散射溫度效應，DTS可以據此對電纜的發熱狀態進行準確監測，實時掌控電力電纜的運行狀態，在第一時間內發現故障，及時予以整改或更換設備，有效避免因發現不及時而使得故障擴大化，甚至引發重大電纜事故，造成嚴重的人員傷亡與經濟損失。因此，在線監測電力電纜的運行狀態，既省時、省事與省力，顯著提升電纜的管理水平；還能夠大幅降低設備損耗，節約經濟成本。

2.2 SF6氣體泄漏離線監測

上海電力公司在輸變電設備狀態技術方面做了很大改革，近幾年來逐步實行狀態維修體制。以輸變電設備運行中最容易發生的SF6氣體泄漏為例，最先采用的離線監測方法是借助電子探測器，探測SF6氣體是否出現泄漏，一旦發生泄漏，則根據所探測到的聲信號對泄漏之處進行定位。該方法盡管能夠檢測到SF6氣體是否發生泄漏，但是無法精確定位。基于傳統方法的缺陷所在，上海電力公司采用了新式監測手段，通過運用激光成像技術，使SF6氣體變得可視化，一旦SF6氣體發生泄漏，視頻上則呈現出“黑煙”圖像，精確定位泄漏點。

2.3 電容型高壓套管狀態巡檢

西安供電局新引進一套變電設備狀態巡檢系統，能夠對220kV主變高壓套管主絕緣電容量以及局部放電量進行狀態巡檢。該套系統主要由套管狀態量采集器、套管狀態量就地顯示端以及便攜式巡檢儀所組成。其中，套管狀態量采集器被固定于B、C相套管間的主變本體頂部，借助太陽能電池與蓄電池來供電，采用2.4G無線網絡于智能集中器（就地端）進行數據通訊。套管狀態量就地顯示端則被固定于被測套管周圍，方便工作人員定期巡視套管運行狀態。便攜式巡檢儀則手持或裝設于帶電專業車上，工作人員在變電站現場即可進行狀態信息實時采集，然后借助于專業的巡檢計算機軟件，在現場根據設備運行情況、所得巡檢結果、相關預試測值以及歷史記錄，綜合、快速診斷輸變電設備的運行狀態。將該套巡檢系統應用于變電設備運行中，不僅便于操作，提高工作效率，而且投資成本不高，經濟效益良好。

3 結語

總之，在輸變電設備的實際運行過程中，積極引入并應用輸變電設備運行狀態監測新技術，不僅能大幅降低人力、物力的損耗，提升輸變電設備狀態檢測的實效性，還可提高電力工作者現場測試的安全性，充分保障一線電力檢測人員的人身安全。我們相信，隨著電網輸變電設備的狀態監測、故障診斷等的不斷深化與完善，輸變電設備運行狀態監測新技術將在電網故障預測、診斷中發揮越來越重要的作用，為廣大群眾提供更為安全、高質、穩定的電能，推動電力行業的安全、健康以及長遠發展。

［1］薛軍，李銳，隴輝.淺談輸變電設備運行狀態監測新技術及應用［J］.科技與企業，2014（6）

［2］魏曉偉，孫崢.談輸變電設備運行狀態監測新技術及應用［J］.黑龍江科技信息，2014（27）