電氣設備狀態在線監測監盤技術研究與案例分析

李蘭茵 歐曉妹 涂琬婧 賴艷珊

摘要：介紹了電氣設備狀態在線監測的種類、周期及監盤流程，闡述了調度自動化系統、生產監控指揮系統的監盤操作方法，并結合實際案例分析，證明了在線監測監盤技術在電氣設備狀態監測中的重要作用。

關鍵詞：電氣設備;在線監測;監盤操作;案例分析

0 引言

為了確保電力設施的安全正常運行，供電公司開展電氣設備的預防性試驗尤為重要[1]。隨著電網規模的不斷擴大，電氣設備數量驟增，工作人員在現場進行設備檢查、試驗工作時存在周期長、風險大等問題。基于此，運行人員通過在線監測裝置反映電氣設備運行狀態，定期開展監盤工作，可鎖定異常電氣設備或監測裝置，有針對性地處理設備缺陷，減輕現場作業人員負擔，提升工作效率。

1 電氣設備狀態在線監測

1.1? ? 在線監測種類及周期

目前常見的電氣設備監盤涉及CVT（電容式電壓互感器）二次電壓、變壓器電抗器油色譜、變壓器鐵芯電流、套管絕緣、中性點直流、避雷器阻性電流、GIS局放七大類在線監測項目。根據業務實際情況，明確監盤周期，其中，CVT二次電壓為每月一次，變壓器中性點直流為半月一次，變壓器鐵芯電流、避雷器阻性電流為一周一次，變壓器電抗器油色譜、變壓器套管絕緣、GIS局放為每天一次。此外，對于電網風險聯動設備管控刀閘的監盤為操作前后各一次;特殊節假日保供電啟動當日，主要節日前、保供電結束時各監盤一次。

1.2? ? 在線監測監盤流程

監盤人員在對設備在線監測裝置監盤過程中發現異常時，初步判斷其屬于通信異常、裝置異常還是數據異常并上報班長，班長核查后將結果反饋至專責，必要時派人到站配合工作。專責根據被監測設備可能存在的缺陷，組織相關人員開展進一步分析，核實情況是否屬實，并填寫缺陷單上報安全生產分部。若確認該異常由監測裝置故障引起，班組及時對裝置進行維護;若確認該異常由設備故障引起，聯系相關部門進行消缺。

2 在線監測系統的監盤操作

2.1? ? 調度自動化（EMS）系統

EMS系統不僅對主站運行情況進行實時監督，還對二次設備進行在線監測[2]。EMS系統中的CVT在線監測，根據一次電壓值反映二次電壓值的變化來確定故障類型。

對于CVT監盤，首先是縱向對比，EMS系統每15 min獲取1次數據，連續8次超過電壓限值時告警。根據設備電壓等級設置限值，110 kV等級相/線電壓波動范圍為-10%～10%;220 kV等級相電壓波動范圍為-5%～5%;220 kV等級線電壓、500 kV等級相/線電壓波動范圍為-3%～4%。其次是橫向相間比較，110 kV設備相電壓偏差>2%，110 kV、220 kV、500 kV設備線電壓和220 kV、500 kV設備相電壓偏差>1%時告警;對于有匯流母線的110 kV設備相/線電壓偏離平均值>2%，220 kV設備相/線電壓偏離平均值>1.5%，500 kV設備相/線電壓偏離平均值>1%時告警;對于無匯流母線的110 kV、220 kV、500 kV設備相/線電壓，根據設備狀態與母線電壓或線路對側電壓相比絕對值差>2%時告警。最后查看歷史曲線是否存在突變，查詢開關動作信息，判斷異常并上報。

EMS系統可根據廠站圖查詢變壓器中性點直流的日、月曲線波動，近一個月內數據超過10 A的天數應不多于3天，初步判斷設備是否存在異常，并通知運維部門檢查變壓器是否存在局部過熱、噪聲過大、振動加劇等缺陷[3]。

2.2? ? 生產監控指揮系統

生產監控指揮系統將在線監測數據進行匯總，對于設備狀態一目了然。

變壓器電抗器油色譜在線監測除包含以離線、數據更新異常、數據亂碼為主的裝置異常外，還重點關注運行設備的油中溶解氣體含量超標問題，總烴、氫氣限值為150 μL/L，500 kV及以上設備的乙炔限值為1 μL/L;35～220 kV設備的乙炔限值為5 μL/L。監控人員應重點關注溶解氣體含量逐步增加的設備。

變壓器鐵芯電流監測裝置套裝在鐵芯接地線上獲取數據，與變壓器無電氣連接[4]，鐵芯電流過大會引發鐵芯局部過熱，當監測值≥100 mA或監測值≤300 mA時應引起人員關注;監測值>300 mA時告警。

變壓器套管外表面為陶瓷，內部為充油膜紙絕緣結構，個別電容層的擊穿會導致總的電容量偏大，與初始值相比電容量不能大于±5%;當全電流監測值≥100%初始值時告警;220 kV、500 kV電壓等級設備的介質損耗因數不能大于0.8%;35 kV、110 kV電壓等級的介質損耗因數不能大于1%。

避雷器阻性電流在線監測電流值，阻性電流的加大導致設備發熱，加速設備老化，嚴重時可能會引發爆炸[5]，當阻性電流值≥50%初始值或全電流值≥100%初始值時告警。

GIS局放監測裝置設定輕微放電、存在放電、放電明顯以及嚴重放電參數范圍，同一天內10次告警則表明該間隔存在局放;放電強度為-100 mV或放電強度均值為-100 mV，并且和之前數據相比突然變為-100 mV且持續一星期左右則表明傳感器異常。

3 案例分析

案例一：CVT二次電壓在線監測監盤。

2015年11月24日，某220 kV變電站110 kV高仙線配合對側某110 kV變電站126備自投跳位回路整改，該220 kV變電站側CVT未進行試驗，2015年11月25日送電后發生電壓跌落現象，電壓從停電前的65 kV跌落至送電后的60 kV，偏差達到-7.7%，此后電壓未發生明顯波動，高仙線CVT監測曲線如圖1所示。與同段母線線路比較，停電前電壓基本一致，送電后電壓偏差達到-7.7%。現場檢查發現，熔斷器底座有少許銹跡，旋轉數次并擰緊后，后臺顯示電壓恢復正常。

案例二：變壓器油色譜在線監測監盤。

2019年1月底，某220 kV變電站變壓器油中乙炔含量大幅增加并超過限值，如圖2（a）所示。通過設備離線測試發現情況與在線監測結果基本一致，經查詢，乙炔增加前后全站均沒有相關操作，且天氣良好，不存在操作過電壓和雷電過電壓等影響因素。最終制定監盤追蹤計劃，2019年3月中旬乙炔含量低于限值并穩定降低，如圖2（b）所示。

4 結語

在線監測監盤技術已成為運行人員對電氣設備狀態進行監測的重要手段，通過實時監測、預判缺陷、告警及診斷維護功能，不僅節省了人力、物力、財力，還高效及時地修復了設備缺陷，確保了電網的安全穩定運行。

[參考文獻]

[1] 陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].2版.北京：中國水利水電出版社，2009.

[2] 溫柏堅，俞斌，白峪豪，等.廣東電網新一代調度自動化技術支持系統總體方案研究[J].南方電網技術，2011（1）：18-21.

[3] 陳賢.變壓器中性點直流電流影響及抑制措施[J].企業導報，2015（20）：134-135.

[4] 康鑫.變壓器鐵芯電流監測裝置的開發與應用[D].保定：華北電力大學，2014.

[5] 李題印，毛春琴.金屬氧化物避雷器阻性電流在線監測裝置[J].農網電氣化，2012（5）：43-44.

收稿日期：2020-06-09

作者簡介：李蘭茵（1995—），女，黑龍江牡丹江人，助理工程師，研究方向：設備狀態在線監測。