在線監測技術在變電檢修中的應用淺談

摘? 要：本文主要研究在線監測技術在變電檢修中的應用方式，首先簡單概述了在線監測技術的具體內涵、在變電檢修工作中發揮的主要作用以及應用流程。而后重點分析在線監測技術在變電檢修中的應用領域。其中，在線監測技術可以有效應用于高壓斷路器、變壓器等方面的監測工作。最后在上述研究的基礎上分析某一在線監測系統在變電檢修中的具體應用實例。以上研究證明在線監測技術在變電檢修中具備很高應用價值。

關鍵詞：在線監測;變電檢修;高壓斷路器;變壓器

中圖分類號：TM7? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

目前我國對電力的需求呈逐漸增加趨勢，電網建設的規模進一步擴大。這一背景下，保證電網的安全運行成為了當前電網建設中的一項重要工作。其中變電檢修是提升電網運行穩定性的主要手段。通過在線監測技術的應用，能夠在變電檢修中實現對變電設備的實時監控，及時發現設備故障并采取正確處理方式，更有利于保持電網的穩定運行。

1在線監測技術在變電檢修中的應用概述

1.1電力系統在線監測技術的內涵與作用

電力系統在線監測技術是指有效利用智能網絡數據采集系統，對電力系統設備的運行狀態進行實時監測，對其中存在的問題進行診斷的一種系統檢測技術[1]。相對于傳統的變電檢修技術具有顯著優勢。在電力設備的運行中，變電設備故障會造成較為嚴重的經濟損失，利用在線監測技術能夠及時發現設備中的故障，進行維護工作。并能很好保證監測結果的準確性。具體應用當中，在線監測技術可以主要分為以下三種類型。第一是動態數據監測技術，該技術主要用于收集變電設備的運行數據，并能實時監控設備的狀態信息，對設備運行狀態作出充分掌握，并及時判斷設備運行中出現的異常問題。第二是網絡數據傳輸技術，這一技術主要用于對監測數據的傳輸，為接下來的數據分析工作打下基礎。第三是遠程控制技術，具體應用中主要用于數據收集與篩選等方面。

1.2在線監測技術在變電檢修中的應用流程

在變電檢修工作中，在線監測技術的總體應用流程如下：第一步是變電設備信息的收集，主要通過在變電設備附近安裝的監控設備實現這一目的，初步掌握變電設備運行的各項參數。第二步是對收集到的信息進行傳輸，首先建立中央監控系統，并將其與監控設備相連，在其監測到數據信息后，利用網絡將信息傳送到中央監控系統。第三步是對收集到的數據進行分析，同時在此基礎上作出相應的調控工作。為了保證變電檢修工作的良好開展，在應用該技術時需要確保上述三個步驟的合理進行。

2在線監測技術在變電檢修中的應用方式

2.1高壓斷路器在線監測

高壓斷路器的主要作用為切斷高壓電路中空載電流、負荷電流與短路電流，是電網系統中重要的變電設備。為了保證高壓斷路器的穩定運行，可以有效應用在線監測技術對其運行狀態開展監測。具體監測內容可以分為機械特性參數監測、分合閘線圈電流監測、導電接觸部位溫度監測、SF6氣體密度、濕度的監測等。

2.1.1機械特性參數監測

高壓斷路器機械特性參數具體包括分合閘行程及時間、分合閘速度、分合閘線圈電流峰值等[2]。在具備彈簧操作機構的高壓斷路器監測過程中，還應在合閘完成之后監測儲能電機單次運行時間。其監測系統的組成包括位移傳感器、分閘、合閘線圈電流傳感器、儲能電機電流傳感器、斷路器輔助觸點、機械特性監測IED、人機界面等。高壓斷路器各項機械特性參數的在線監測主要依靠各類傳感器進行監測。

2.1.2導電接觸部位溫度監測

高壓斷路器運行過程中，導電接觸部位的溫度對于設備的安全運行具有重要影響。通過在線監測技術的應用，能夠對設備的溫度情況作出及時監測與有效預警，從而防止設備的故障問題。在斷路器導電接觸部位的溫度監測工作中，主要應用紅外測溫技術與無線測溫兩種技術手段。其中，紅外測溫技術是應用紅外熱像儀探測物體的紅外輻射分布情況，并將其轉換為紅外熱像圖。其應用優勢在于能夠在不與設備發生接觸、不影響設備正常運行的情況下準確測量設備的溫度。高壓斷路器的在線監測中，能夠利用紅外測溫技術判斷觸頭是否存在接觸不良問題。

無線測溫技術的應用過程中，需要將溫度測量裝置與發熱位置相接觸，并通過溫度傳感器實現對溫度的測量，而后將測量信號向數據轉換器發送，由數據轉換器將其轉變為無線信號。相對于紅外測溫技術，無線測溫更有利于實現對高壓開關柜內部觸點運行溫度的有效監測。該技術在10kV與35kV開關柜類設備溫度在線監測過程中應用十分普遍，測量結果也具有很高準確度[1]。

2.2變壓器在線監測

變壓器是變電系統的重要組成部分，同時在變壓器的運行過程中，也比較容易發生接地短路、油位下降和絕緣性能降低等問題。在進行變電檢修工作時，變壓器在線監測技術主要應用于變壓器油色譜的監測、局部放電監測與鐵芯接地電流的監測工作。

2.2.1變壓器油色譜在線監測

在變壓器出現故障問題時，根據不同的故障類型，變壓器油的成分與氣體含量會發生相應的變化，因此可以通過對變壓器油色譜的檢測，判斷變壓器的故障類型。在監測過程中一般依靠對H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2幾種氣體的采集和分析，對故障作出判斷。例如在絕緣油以及絕緣材料出現老化現象時主要產生CO和CO2氣體，在變壓器油溫度增加時產生CH4，在溫度進一步增加時，C2H2和C2H6氣體的含量顯著提高。變壓器油色譜在線監測系統主要應用了色譜分析技術、氣體傳感器、溫度傳感器、電流傳感器等設備。在油色譜數據分析當中，常用的應用較為廣泛的分析方法包括三比值法、大衛三角法和氣相色譜法等，如三比值法是將H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2形成三對比值，從而確定變壓器故障類型，三對比值運用不同編碼表示，通過編碼的分析，能夠判斷出故障的嚴重程度[3]。具體進行判斷時還需要綜合考慮氣體組分的因素。

除此之外，還可以利用光聲光譜在線監測方法。此種監測方法能夠對氣體分子吸收激光光子能量的情況作出定量分析，而后確定出氣體的濃度變化。這一監測方法具備較高的精確度，對氣體樣本的數量需求較低，并且不需使用載氣。因此有利于測量效率的提高[2]。應用這一技術的在線監測系統具體由控制模塊、油氣分離模塊、通信、信號處理等模塊組成。其工作原理為通過氣體循環泵，使得用于檢測的氣體向油氣分離室與光聲腔間流動，而后通過利用微音器，檢測出氣體的具體成分。將檢測后產生的信號進行放大處理，將處理結果通過計算機進行分析與診斷。鎖相放大器為信號放大的關鍵設備，能夠放大有效信號、過濾噪聲并提高相敏檢測器動態范圍。

2.2.2變壓器局部放電監測

變壓器局部放電問題的主要產生原因包括溫度過高、變壓器絕緣性能降低、變壓器油存在雜質等。在目前變壓器局部放電的監測中，主要采用的方法包括脈沖電流、超聲波監測與超高頻等。上述幾種監測方法當中，超高頻局部放電監測技術應用較為廣泛，其主要應用原理為，在300MHz-1500MHz的寬頻帶范圍內接收局部放電形成的超高頻電磁脈沖信號[4]。在具體應用當中，比如在750kV變壓器的監測上，需要通過分別在每相750kV變壓器油箱的底部安裝油閥式超高頻局部放電傳感器，以及在高壓側、中壓側安裝CT蓋板式UHF傳感器實現監測作用。上述安裝方式有利于提高放電位置監測的準確度，并能夠有效排除外界干擾，獲得更為準確的監測結果[3]。

2.2.3變壓器鐵芯接地電流監測

變壓器鐵芯接地電流監測主要為監測變壓器是否存在多點接地的問題。在一般情況下，主變壓器鐵芯應保證其中一點接地，在多點接地的情況下容易造成溫度過高的問題。通過在線監測技術的應用，能夠對這一問題進行有效監測，并及時采取解決措施。開展監測工作時，由于在變壓器鐵芯多點接地的情況下電流遠大于正常狀態，因此通過對接地電流的實時監測，就能夠有效解決這一問題。該系統中包括電流傳感器、GPRS模塊、上位機、A/D 、轉換單元、DSP等，硬件結構如圖1所示。

2.3主設備絕緣在線監測與診斷

從當前變電檢修情況來看，絕緣事故發生幾率較大，因此為了避免不必要的問題出現，需要借助在線監測技術對主設備絕緣進行有效的診斷。在此環節主要針對絕緣早起缺陷進行針對，通過在線監測技術可以及時了解設備的異常運行狀況，并結合絕緣參數變化，了解其可能出現的故障，進而采取有效措施，將設備問題扼殺在萌芽中，充分發揮在線監測技術作用，為設備運行創造優質環境，提升檢修工作的實效性[4]。

3在線監測系統在變電檢修中的應用舉例

某變電站在將在線監測系統應用在高壓斷路器檢修中時，首先運用光電傳感器實時監測并采集高壓斷路器的運行時間與工作行程等數據信息，其次運用A/D轉換器對連接后出現變化的物理量進行迅速轉化，使其成為脈沖信號。再次，系統將運用高效數據分析處理器，快速完成脈沖信號的數據整理與處理，準確計算出處于工作狀態下的觸頭速度，并自動將其與相對應的規定標準值如將實測觸頭運行速度最高值與規定觸頭運行最高速度值進行對比分析，進而有效幫助工作人員全面掌握動觸頭機械性能。

由于在變電站當中，通常采用交聯聚乙烯等材料作為高壓電纜絕緣體，此類材料比較容易受到溫濕度變化、雨水等諸多外部因素的影響，進而出現絕緣電阻減小甚至出現高壓電纜被擊穿等問題，直接影響著輸電線路的正常運行。因此有必要將在線監測系統運用在高壓電纜絕緣體檢修中。

4 結語

總而言之，在變電檢修中，在線監測技術由于具有獨特的優勢，所以發揮著不可替代的作用，既能夠降低相關工作強度，又可提升監測的有效性，為變電檢修提供科學依據，實現預期檢修效果。

參考文獻

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[3]冶軍，瞿斌，武輝.10kv配電網電力變壓器在線監測[J].環球市場，2019（01）：164.

[4]尤菁，駱鑫.探究750kV主變壓器超高頻局部放電在線監測[J].中國戰略新興產業，2019（36）：14.

收稿日期：2019-11-17

作者簡介：董斌（1985—），男，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：變電運檢。