输变电设备运行状态监测新技术及其应用探讨

成曙煌

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东 潮州521000）

0 引言

随着我国经济的迅猛发展，对电力需求日益增多，这促使电力产业取得了很大进展。然而，在电力产业迅猛发展的同时，各种电网问题接踵而来，大面积停电故障发生率更是逐年提升。因此，为了充分保障电网的安全运行，必须全面了解并及时掌握电网中各输变电设备的运行状态，并将先进的输变电设备运行状态监测技术高效运用于电网运营中。

1 输变电设备运行状态监测的技术

输变电设备的状态监测手段主要包括在线监测、离线监测及一些其他能够获取设备运行状态数据的监测手段，其中在线监测是目前最为常用的技术手段。

1.1 输变电设备的在线监测技术

输变电设备的在线监测技术主要侧重于CIS组合电路、避雷器、电缆等设备的在线监测技术。

1.1.1 GIS组合电路的在线监测技术

作为一种完成传递切换电能任务的组合装置，GIS主要由电压互感器、电流互感器、断路器以及避雷器等设备组成。基于GIS的设备组成结构，GIS常常会出现载流导体局部过热、局部放电、机械故障以及气体质量下降等故障。

（1）局部放电。当GIS出现局部放电时，电磁波与声波将会发生变化，SF6气体将会发生电离。对于局部放电，我们通常可采取电气法与非电气法来进行实时监测，如表1所示。（2）SF6微水密度监测。一般来说，对SF6气体密度进行监测就是在对GIS设备进行监测。传统的监测手段为先进行SF6气体压力监测，然后再向远处发送警报信号，这种监测手段无法及时确定泄漏位置，将会严重损坏设备。而采用在线监测技术，不仅能够实时记录与反复分析数据，还能实现远程监测，确保设备的稳定、安全运行。

表1 局部放电监测手段分析

1.1.2 避雷器的在线监测技术

对于避雷器而言，经常会出现受潮、电阻片老化等问题。当避雷器受潮后，设备整体将会出现发热现象；而当避雷器内部的电阻片过于老化时，设备多个元件均会出现不同程度的发热，最终导致电压不均匀，因此必须认真做好避雷器的运行状态监测。由于漏电流值是检验避雷器运行是否正常的关键依据，在避雷器的在线监测过程中，电力工作者们常常采用谐波分析法、相位补偿法以及信号重组法等来实时监测漏电流值的变化。

1.1.3 电缆的在线监测技术

电缆在电网建设中不可或缺，电力工作者们常常对其进行局部放电监测与温度监测，来实时掌握电缆的运行状态。之所以要对电缆进行局部放电监测，是因为在电缆的实际生产与使用过程中，无法避免地会掺入一些杂质或残留少许气泡，使得一些区域出现局部放电。可采取超声波检测法、高频电流检测法以及超高频检测法等技术手段来准确掌握电缆的局部放电状况。而对电缆进行温度监测，则是为了更加准确地判断电缆的实际输电能力，通过对电缆外层温度的准确测量，精确计算出电缆线芯的实际温度，从而对电缆的输电能力作出更为合理的判断。分布型光纤测温系统（如光纤光栅测温系统、DTS测温系统等）由于具有高精度、长测距、强抗干扰性以及能够实现连续多点测温等显著优势，被广泛应用于电缆的温度监测中。

1.2 输变电设备状态专业巡检技术

近年来，作为输变电设备状态监测的新思路与新方法，输变电设备状态专业巡检技术被应用于国内外诸多电力企业中，取得了一系列可喜进展。为确保所得到的评估指标能真实反映输变电设备的运行状态，输变电设备状态专业巡检技术应尽量满足如表2所示的要求。

表2 输变电设备状态专业巡检技术应满足的要求

2 输变电设备运行状态监测技术应用实例

2.1 电缆热状态监测

瑞典电网公司早在数年前就已经实现电网系统电缆化，电压处于240V～400kV时，实际管理过程中极易出现各种问题，在整体管理上仍然存在一定难度。为了显著提升供电质量，该公司大力引进和应用先进的状态检测技术。例如，为了实现对于电缆热状态的实时、准确监测，引进分布式光纤测温系统（DTS），将其安装于电缆上。基于光纤所具有的光时域反射与后向拉曼散射温度效应，DTS可以据此对电缆的发热状态进行准确监测，实时掌控电力电缆的运行状态，在第一时间内发现故障，及时予以整改或更换设备，有效避免因发现不及时而使得故障扩大化，甚至引发重大电缆事故，造成严重的人员伤亡与经济损失。因此，在线监测电力电缆的运行状态，既省时、省事与省力，显著提升电缆的管理水平；还能够大幅降低设备损耗，节约经济成本。

2.2 SF6气体泄漏离线监测

上海电力公司在输变电设备状态技术方面做了很大改革，近几年来逐步实行状态维修体制。以输变电设备运行中最容易发生的SF6气体泄漏为例，最先采用的离线监测方法是借助电子探测器，探测SF6气体是否出现泄漏，一旦发生泄漏，则根据所探测到的声信号对泄漏之处进行定位。该方法尽管能够检测到SF6气体是否发生泄漏，但是无法精确定位。基于传统方法的缺陷所在，上海电力公司采用了新式监测手段，通过运用激光成像技术，使SF6气体变得可视化，一旦SF6气体发生泄漏，视频上则呈现出“黑烟”图像，精确定位泄漏点。

2.3 电容型高压套管状态巡检

西安供电局新引进一套变电设备状态巡检系统，能够对220kV主变高压套管主绝缘电容量以及局部放电量进行状态巡检。该套系统主要由套管状态量采集器、套管状态量就地显示端以及便携式巡检仪所组成。其中，套管状态量采集器被固定于B、C相套管间的主变本体顶部，借助太阳能电池与蓄电池来供电，采用2.4G无线网络于智能集中器（就地端）进行数据通讯。套管状态量就地显示端则被固定于被测套管周围，方便工作人员定期巡视套管运行状态。便携式巡检仪则手持或装设于带电专业车上，工作人员在变电站现场即可进行状态信息实时采集，然后借助于专业的巡检计算机软件，在现场根据设备运行情况、所得巡检结果、相关预试测值以及历史记录，综合、快速诊断输变电设备的运行状态。将该套巡检系统应用于变电设备运行中，不仅便于操作，提高工作效率，而且投资成本不高，经济效益良好。

3 结语

总之，在输变电设备的实际运行过程中，积极引入并应用输变电设备运行状态监测新技术，不仅能大幅降低人力、物力的损耗，提升输变电设备状态检测的实效性，还可提高电力工作者现场测试的安全性，充分保障一线电力检测人员的人身安全。我们相信，随着电网输变电设备的状态监测、故障诊断等的不断深化与完善，输变电设备运行状态监测新技术将在电网故障预测、诊断中发挥越来越重要的作用，为广大群众提供更为安全、高质、稳定的电能，推动电力行业的安全、健康以及长远发展。

［1］薛军，李锐，陇辉.浅谈输变电设备运行状态监测新技术及应用［J］.科技与企业，2014（6）

［2］魏晓伟，孙峥.谈输变电设备运行状态监测新技术及应用［J］.黑龙江科技信息，2014（27）