GIS在線狀態監測與故障診斷綜合管理系統的分析

賀堯

摘 要：GIS是電力系統中的主要組成部分，隨著GIS系統應用的不斷廣泛，對GIS系統在線監測和故障診斷的綜合管理的要求也不斷提高，由于此系統的運行過程中涉及的范圍較廣，工作量較大，增加了管理難度。所以，在對GIS系統進行在線狀態監測與故障診斷的過程中，要加大對管理系統的監測力度，全方面的對系統進行完善。基于此，文章將從GIS系統的在線狀態監測及故障診斷綜合管理系統的現狀進行分析，進而提出針對性的解決方案。

關鍵詞：GIS；在線狀態監測；故障診斷；管理系統

中圖分類號：U673.37 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0186-02

前言

在電力系統的運行過程中，電力設備的安全運行直接決定著電力系統的運行質量。所以，對電力設備進行及時的檢測和故障診斷成為了確保電力系統安全運行的首要條件。目前，我國在電力設備的監測和故障診斷方面依舊存在著一些問題，要想使電力系統更好的發展，就要對目前出現的問題進行及時的解決。

1 GIS在線監測系統現狀

1.1 國外現狀

目前，許多發達國家的GIS在線監測系統已經取得了初步的成效，例如，日本在國際電力設備研討會上展示了十幾項GIS在線檢測系統的設備，并且價格不及系統本身成本的十分之一，對比往年，大大降低了設備成本。美國早在九十年代初期由于安裝了GIS監測系統，避免了數次重大事故的發生，進一步確保了供電系統的安全運行。近幾年，國外相繼將傳感器系統以及保護設備安裝在了GIS監測系統中，有效的提高了系統的監測效率，并逐步實現了電力設備的現代化以及智能化。

1.2 國內現狀

目前在國內的監測系統大致分為集中式監測系統和分散式監測系統兩大類。其中，集中式在線監測系統主要負責將檢測信號引入控制室的控制器中，并對其進行整理和分析，進行集中式的檢測。分散式在線監測系統是利用專業的儀器，對收集來的信息進行就地式的測量，避免了將信息進行統一處理這一過程。在實際的GIS在線監測系統的運用中，我國在分散式在線監測系統上取得了初步的成果，對于集中式在線監測系統的研究還有待加強。

2 GIS在線監測系統的結構組成

GIS在線監測系統的結構大致包括傳感器電路、上下機位以及通訊網絡四個部分組成。下文將主要針對下機位監測系統以及傳感器電路進行主要分析。

2.1 下機位監測系統

在對下機位進行在線監測的過程中，首先，下機位要滿足以下幾個條件。首先，能夠將收集足夠的數據提供給監測系統進行分析和處理，并具有較快的運行速度以保證及時的對數據進行處理。其次，能夠將網絡中各個單元的數據完整的運輸到管理中心進行管理和分析。最后，為了能夠對各種下機位的軟件進行安裝，要確保下機位的容量足夠大。為了滿足以上對下機位的要求，目前應用較多的系統是嵌入式微機系統。嵌入式微機系統具有體積小、功能強以及采集信息面廣等特點，充分滿足了在線監測系統對下機位的要求。由于嵌入式系統具有不同的型號，所以，在對嵌入式系統進行選擇的時候，要根據監測系統的實際情況進行合理科學的選擇，進一步的確保監測質量。

2.2 傳感器電路的監測

在GIS系統運行的過程當中，收集來的信號必須經過傳感器的處理將大信號轉換為小信號，方便處理器對信息的及時處理。在傳感器使用的過程中，可以自己進行自主研發，也可以對傳感器的成品進行購買。但是，由于自主研發傳感器的時間較長，各個方面的穩定性未經過長期的檢測無法保證，同時維護性能較低，所以，大多數的監測人員選擇直接購買成品傳感器，不但充分的節省了時間，而且明顯的提高監測系統的監測效率。目前，常用的傳感器大致分為兩類。一類是有源傳感器，一類是無源傳感器。其中應用較為廣泛的是有源傳感器，雖然有源傳感器相對于無源傳感器來說結構較為復雜，使用難度較大。但是，有源傳感器可以將傳感器系統的電壓信號進行有效的增強，同時減少外界對傳感器的干擾，大大地提高了傳感器的運輸效率，增加了穩定性[1]。

3 GIS在線監測系統的具體應用

3.1 對線圈內工作電流的監測

當電磁鐵線圈中有電流通過時，電磁鐵的內部會產生磁力，系統中的鐵芯受到磁力的吸引，會造成斷路器中的開關站進行分閘和合閘。由于電磁體線圈中包含的信息量較為豐富，對電磁鐵的線圈進行分析可以有效的了解斷路器中開關的分合情況以及電磁鐵線圈的運行情況。所以，對電磁鐵線圈進行監測對整個監測系統的整體運行具有相當大的影響。通過對電磁線圈中的電波進行監測，可以準確的計算出電磁鐵線圈的工作時間以及通電時間，進一步分析出開關的運行狀態。

3.2 對開關電流的監測

開關對于整個電路來說起著保護作用，所以，對開關內電流的充分監測可以有效的防止由于電路故障引起的電網系統故障。其中，電路開關觸頭的壽命直接決定著開關的運行質量，在對電路開關觸頭壽命的監測過程中，由于傳統的監測方法存在一定的弊端，所以，在目前的監測中運用了一種新的監測方法，電線壽命曲線法，通過這種方法，將每種型號電路中通過的電流進行記錄，并通過曲線的方式表現出來，可以使監測人員直觀的對線路中的電流通過情況進行分析，進而推斷出電路開關觸頭的使用壽命，并對其進行實時的監測。

4 GIS故障診斷系統的現狀

隨著科技時代的到來，我國在故障診斷方面已經摒棄了傳統的診斷方法，對于診斷系統進行了進一步的創新。目前，我國GIS故障診斷系統的方法主要包括智能診斷法、數學診斷法以及傳統的故障診斷法。其中應用較為廣泛的是智能診斷法和數學診斷法。智能診斷法是通過將智能化的管理系統運用到技術診斷中去，對系統內的潛在故障進行監測和分析，例如，運用機器人進行巡視、變色在線監測系統以及安裝避雷針的在線監測等，進一步的提高的故障診斷系統的效率。數學診斷法是通過運用數學中的統計學對系統中的故障監測結果進行分析從而建立一個數學模型的系統。同時采用歸納法、分析法、計算法等方法，對數據進行總結和歸納，形成一套完善的故障診斷體系[2]。endprint

5 GIS故障診斷系統的應用

5.1 對SF6氣體的故障診斷

SF6氣體的特性：由于SF6氣體本身具有無色無味的特性，同時擁有較高的化學穩定性，是一種優良的傳導介質，所以被廣泛運用到電氣開關類的設施中。并且這種氣體在低溫的環境下依舊能夠保持較強的穩定性，不會發生化學反應。只有GIS系統發生故障的時候，由于故障產生的火花以及局部放電等因素，造成了環境中的溫度迅速升高，SF6氣體在高溫下發生化學反應，分解后的氣體會對系統中的電氣設備進行腐蝕，并且導致絕緣體老化，進而導致系統出現故障。所以，對于GIS系統的SF6氣體進行故障診斷對系統的正常運行來說具有非常重要的意義。

5.2 對SF6氣體的故障診斷方法

首先，在對此類氣體進行故障診斷的過程中，要考慮到溫度對于氣體的影響。將氣體放入溫度相對穩定的室內，并且不斷的對室內的溫度進行調節，及時的將氣體的變化情況記錄下來，對記錄結果進行總結和分析，進一步找出氣體在不同溫度下產生變化的規律。根據分析的結果，對系統內的溫度進行有效的控制，避免溫度變化導致氣體發生化學反應，導致設備出現故障。其次，研究風速對氣體的影響。將氣體放入一個密閉的空間內，分別記錄風扇關閉、風扇打開一檔以及風扇打開二擋時氣體的變化情況，并對實驗結果進行記錄和分析，進而得出風速越快，該氣體在空間內的擴散速度就越快，氣體濃度下降的也就越快這一結論。根據這一結論，在氣體發生泄漏的過程中，必要的時候要提高泄漏點內的氣體流動速度，迅速降低氣體濃度，減小發生化學反應的概率。最后，要對氣體泄漏的速率進行計算，根據氣壓與溫度對氣體的影響，計算出氣體的泄露速率，根據氣體的泄露速率制定出相應的解決措施。

5.3 對局部放電進行故障診斷

GIS的局部放電指的是GIS設備在電場的影響下產生的放電現象，局部放電會對設備的絕緣系統產生一定的影響，嚴重的會導致設備的絕緣系統失效，造成設備的損壞。目前，在局部放電進行故障診斷中經常采用的方法是仿真模型設置法，這種方法通過建立一個與GIS系統相近的仿真模型，對影響設備的因素進行干擾，并將局部放電過程中產生的電磁波通過自身的導體進行傳導，減少了對GIS系統的影響[3]。

6 結束語

本文首先對GIS在線監測系統和故障診斷系統的管理現狀進行了簡單的分析，接著對GIS在線監測系統的組成結構進行研究，其中對下機位的監測以及傳感器電路的監測進行了重點分析。最后，對于GIS故障診斷系統中對SF6氣體以及局部放電的故障診斷方法進行闡述。通過對GIS在線監測系統和GIS故障診斷系統的深入討論，進一步降低了GIS系統發生故障的概率，確保了電力系統的穩定運行。

參考文獻：

[1]李德剛.涼水塔風機網絡化在線監測與故障診斷系統研究[D].湖南大學，2015.

[2]劉黎，何文林，劉巖，等.輸變電設備狀態在線監測與故障診斷系統分析軟件設計[J].計算機系統應用，2016，08：27-32.

[3]夏向陽，羅安，周柯.電力設備狀態監測與故障診斷綜合管理系統[J].長沙電力學院學報（自然科學版），2015，03：30-33.endprint