變電設備狀態(tài)檢修應用探討

摘要：電力是當今社會發(fā)展的最主要能源，供電企業(yè)的重要性不言而喻。而對變電設備這一重要設備的狀態(tài)進行檢測、維護、修理是保障電力企業(yè)正常發(fā)電的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在電力企業(yè)中對變電設備主要采取定期檢查的方法，但是應對突發(fā)狀況的能力較為缺乏。文章在長期實踐經(jīng)歷的基礎上，對變電設備狀態(tài)檢修的應用進行了探討。

關鍵詞：變電設備；狀態(tài)檢修；電力資源；供電企業(yè)；電力需求；電網(wǎng)穩(wěn)定性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM73 文章編號：1009-2374（2016）09-0033-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.015

1 概述

國家經(jīng)濟發(fā)展水平在不斷進步與提高，對電力的需求量、對電網(wǎng)穩(wěn)定性的需要也不斷增長。隨著供電系統(tǒng)不斷擴大，變電站點不斷增加，如何保證供電的安全以及電力輸送的穩(wěn)定成為電力企業(yè)不得不正視的一大難點。作為高危的電能，一旦供電網(wǎng)絡的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，不僅對各類設備產(chǎn)生重大破壞，還會影響居民正常生活用電以及可能造成的人員傷亡與經(jīng)濟損失。而變電站作為供電網(wǎng)絡中基點的存在，一旦出現(xiàn)問題，對電能的輸送會產(chǎn)生重大打擊，所以需要對變電站進行完善的維護與檢修，以保證其平穩(wěn)運行的狀態(tài)。

2 變電設備狀態(tài)檢修定義、作用與流程

狀態(tài)檢修即對設備的狀態(tài)進行科學的監(jiān)測與分析，得出大量數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)反饋判斷設備是否健康；出現(xiàn)異常時對故障進行預測并安排及時處理。作用一般體現(xiàn)在可以在動態(tài)的狀態(tài)需求的情況下，及時檢修以便對設備進行合理的維修，能避免現(xiàn)在定期檢修中可能出現(xiàn)的設備修理不及時或者設備修理過于頻繁造成使用壽命減少的情況，進而提高設備的穩(wěn)定性。

流程一般如下：首先通過已有的數(shù)據(jù)，例如觀察數(shù)據(jù)與檢修歷史，采用非齊次泊松隨機模型，輸入?yún)?shù)，在平衡費用與穩(wěn)定的基礎上有效判斷設備是否有維修需求；其次即時觀察設備狀態(tài)并做好記錄分析。一般監(jiān)測設備的特征量、歷史運行狀況、現(xiàn)行參數(shù)等多項數(shù)據(jù)；再次進行數(shù)據(jù)分析，進一步確定設備狀態(tài)是否需要故障檢查與維修。沒有故障最好，這時候只要做好記錄，以便于下一次狀態(tài)監(jiān)測即可。有故障就進入下一流程，即將設備各類故障與可能發(fā)生的情況列出參數(shù)代入設定好的模型進行計算；最后，通過觀測設備狀態(tài)以及時間參數(shù)決定設備的維修時機。

3 變電設備狀態(tài)檢修主要技術支持

3.1 可靠性評估

根據(jù)產(chǎn)品的結構、模型等信息，對產(chǎn)品的性能做出評估，得出可靠性結論即為可靠性評估的大體思路。狀態(tài)檢修這項技術關鍵的一部分就是可靠性評估。廣義的可靠性評估一般采用數(shù)理統(tǒng)計的方法論，以數(shù)學的思想、統(tǒng)計學的手段進行的評估。一般電力企業(yè)主要采用貝葉斯方法，這一方法正常程序上有三個步驟：首先是對個體設備進行評估；其次是根據(jù)每一個單位個體反映出的可靠性信息匯總到整體，判斷整個變電設備的狀態(tài)；最后是對整體的信息進行評估，判斷其可靠性。整個流程就是一個個體分析與整體匯總的流程，隨著變電設備評估的發(fā)展，新型科技在不斷被應用，比如信息融合技術等科技，正在與傳統(tǒng)方法相融合，以適應不斷復雜化的供電系統(tǒng)。

3.2 傳感技術與抗干擾技術

由于傳感器的結構較為復雜、元件眾多，單憑目視難以準確判斷傳感器的狀態(tài)以及是否有故障，于是就需要應用傳感技術。隨著科技發(fā)展，傳感技術的精確程度也在不斷更新。這使得對傳感器的準確傳感變得可行，也使得獲取的傳感器信息更加準確豐富，以便于工作人員對變電器狀態(tài)的準確判斷與故障識別。傳感器的結構十分復雜，眾多的電子元件與集成線路使得對其的狀態(tài)監(jiān)測變得艱難，而變電器等電網(wǎng)間的設備也因為更加精密化使得其越來越受不了電磁干擾等外界因素。異常的電磁波動或者其他電信號的干擾會使得變電器出現(xiàn)各類問題，例如導致信號失真等不正常情況，嚴重者可能導致傳感器的元件出現(xiàn)損壞。所以說，如何試驗傳感器及其組件的抗干擾性與兼容性，便成為檢測的一個重要內容。幸運的是，隨著近年來科技在各個領域的廣泛應用，電力系統(tǒng)對狀態(tài)監(jiān)測中的新技術應用也與時俱進，例如數(shù)學形態(tài)學濾波技術等專業(yè)性高科技的投入使用，對抗干擾與防止信號錯失有著重要意義。

3.3 原則

通過實踐操作，有以下原則總結：從實際出發(fā)，結合具體情況分析對待，有必要修則修，確定修就修好。現(xiàn)在的電力企業(yè)主要有以下兩類情況：一是新項目或者項目改建的情況，在這種情況下，由于設備更新，可以利用狀態(tài)檢修，在項目開展過程中就加裝相關設備，從設備投入初始就開始監(jiān)測其狀態(tài)，不斷記錄數(shù)據(jù)，然后合理監(jiān)修；二是已投入使用的變電站，如果極少出現(xiàn)事故或者是變電站處于電網(wǎng)不重要的線路地區(qū)上，從費效比上看，采用狀態(tài)監(jiān)測是不劃算的，因為狀態(tài)檢修的一套設備是十分昂貴的。可以簡化對系統(tǒng)的狀態(tài)檢修，改為對關鍵部位、高故障率原件的狀態(tài)監(jiān)測。這樣既實用，又降低成本，整體性價比高。在一段時間的檢測后，可以根據(jù)具體的情況，對狀態(tài)的監(jiān)測時間段進行合理調整，延長穩(wěn)定部件的檢測時間間隔，縮短故障部件的監(jiān)測時間間隔，并在不斷的調整中找到一個最佳監(jiān)測方案。對一些基礎設備元件或者是數(shù)目眾多的部件，可以不采取狀態(tài)監(jiān)測，直接進行更換，以追求最佳使用狀態(tài)與最低工作成本。

3.4 狀態(tài)監(jiān)測分類

變電站的狀態(tài)監(jiān)測，一般分為三個方面：一是在線監(jiān)測，顧名思義，通過計算機與各類監(jiān)測設備的在線接通，即時、在線地監(jiān)測各類被監(jiān)測設備狀態(tài)的參數(shù)；二是離線監(jiān)測，則是對變電設備定期不定期地通過不同儀器，例如振動監(jiān)測儀等監(jiān)測設備，定期監(jiān)測或者不定期抽查變電設備，提取各種運行參數(shù)；三是定期解體點檢，一般是在設備大修或者電網(wǎng)暫停供電進行檢查時，在一個比較特定的情況下，依據(jù)操作流程和工作標準，通過拆解設備以便于詳細地觀察設備的狀態(tài)。

3.5 設備的故障診斷

設備的故障一般有以下兩種診斷方法：一是綜合診斷法，這種診斷由于之前需要做大量的數(shù)據(jù)收集工作，包括在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的大量數(shù)據(jù)，如變壓器的絕緣情況、變壓器油色譜情況、變壓器運行的溫度、負荷情況，開關類設備檢測結果，對設備的離線采集數(shù)據(jù)，并歸納總結設備運行信息。將這些收集整理的數(shù)據(jù)與基于知識的專家系統(tǒng)知識庫進行匹配，最終診斷出結果；二是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的智能診斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能診斷又分為多種，但這些診斷技術多用于發(fā)電、繼電設備當中，對變電設備的故障診斷，較多的是基于知識的智能診斷系統(tǒng)。

4 變電設備狀態(tài)檢修的應用

變電設備的狀態(tài)檢修一般應用于變壓器、斷路器、隔離開關與GIS等電路系統(tǒng)的重要組成部分：

4.1 變壓器的應用

一般有三種方法來對變壓器進行狀態(tài)檢修：一是提取變壓器內的氣體進行物理分析比較常用，因為氣體的物理性質例如成分、百分比率等易于得出答案；二是對局部放電現(xiàn)象的觀測也是一個關注點；三是頻率響應分析法，這個方法一般專用于對繞組狀態(tài)的檢修，因為如果繞組狀態(tài)有變化，再微小都可以通過頻率變化反映出來。一般利用以上三種方法，對變壓器的各類元件的完整性、可用性與變化性進行判斷。

4.2 斷路器的狀態(tài)檢測

斷路器一般會出現(xiàn)以下故障：拒動、誤動的動作反應，聲音或者溫度異常，嚴重情況下的著火甚至爆炸現(xiàn)象。一般來說，斷路器出現(xiàn)故障的原因有很多，接通斷路器的直流電電壓不符合斷路器的指標會導致故障，保險與閘口的接觸不良或者正負極接錯也會造成故障，操作不當或者電池容量不足也會造成故障，還有斷路器開關的結構性錯誤也能導致問題發(fā)生。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，斷路器的故障主要以機械故障為主，所有對斷路器的狀態(tài)檢測主要傾向于對其的機械狀態(tài)進行監(jiān)控與排障。

4.3 隔離開關的檢測

常見的故障一般有載流回路過熱和接觸不良這兩類：第一類故障大多由于隔離開關本身的實際作用與特點導致其自身接觸面積較小，又需要隔離多個環(huán)節(jié)的電路動作，所以容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象導致故障發(fā)生，需要強調的是，過熱現(xiàn)象一般出現(xiàn)在接線座與觸頭；第二類故障是因為隔離開關要隔離多個部件，隨時可能出現(xiàn)某一部件接觸不良的現(xiàn)象。而且在現(xiàn)實中，很多部件可能會出現(xiàn)制造的不夠精良、安裝的不夠準確、調試出現(xiàn)問題使得位置不準確，容易接觸不良。接觸不良的狀態(tài)監(jiān)測，一般以安裝時的預防為主以及運行時的監(jiān)控為輔。

4.4 對GIS的狀態(tài)監(jiān)測

一般從氣體檢測、局部放電監(jiān)測、斷路器等方面進行檢測，GIS的可靠性較高，然而為了保證正常運行，仍然要監(jiān)測，以策萬全。

5 結語

電力企業(yè)作為當今經(jīng)濟建設的能源重要保障企業(yè)，對國計民生都有著無比重要的意義。而這一重要責任下，電力企業(yè)由于其工作領域的專業(yè)性和復雜性，設備設施容易出現(xiàn)各類故障。為了避免故障產(chǎn)生后對整個社會正常生產(chǎn)生活造成影響，我們需要對其的狀態(tài)監(jiān)測進行研究與應用。在電力設備的前端生產(chǎn)安裝、中端運行維護、終端維修更換等全部環(huán)節(jié)進行有效作為，以保證電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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[3] 高翔.繼電保護狀態(tài)檢修應用技術[M].北京：中國電力出版社，2013.

作者簡介：張輝（1981-），女，國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司工程師，研究方向：變電運行、調度檢修計劃。

（責任編輯：黃銀芳）