变电站电气设备在线监测综述

丁 涛

（临沂市阳光热力有限公司，山东 临沂 276000）

0 引 言

在电力系统的实际运作环节中，电气设备在安装、运作等阶段经常会出现故障问题，不但严重影响电力系统的安全系数和稳定度，而且对整体配电网的正常运作带来了较大的威胁[1]。为了更好地提升电力系统的安全性和稳定性，保证配电网的安全运作，需要有效监测并管理变电站的电气设备，尤其是高压机器设备。

现阶段，电力企业主要选用保护性试验检测变电站电气设备。保护性试验需要的电压通常低于具体运作需要的工作电压，有时低压监测结果正常，但是高电压会显示异常，因此无法准确判断变电站电气设备是否存在故障。随着我国电力技术的提升，在线监测技术的应用越来越普遍，敏感度高的检测技术能够精准监测电气设备的运行状态，搜集电路运作信息并进行有效处理[2]。

在变电站运作环节，电力常见故障可分成缓慢发展的故障、快速发展的故障以及适中发展的故障。其中缓慢发展的故障通常需要通过维护保养电气设备才可以有效清除，耗时相对较长。快速发展的故障在发生前通常没有显著征兆，会在短期内对电气设备造成严重威胁，即使选用在线监测也很难解决。适中发展的故障是最常见的故障，通常可以通过在线监控进行有效防范，并可以有效消除。常见的变电站如图1所示。

图1 电力变电站

1 电气设备在线监控分析

采用传统电气设备维护方式时，假如电气设备出现异常，通常会造成大规模的断电状况[3]。除此之外，传统维护通常需要定期检查全部的电气设备，不仅会浪费大量资源，而且也无法保证其效果。除此之外，传统式的电气设备维护方式也有一定局限。为了达到各个行业的电力工程要求，同时确保电力网供电的稳定性，需要选用合理高效的电气设备检测方式[4]。通过对在线监测技术应用的合理运用，一方面可以完成电气设备的保护性监测，另一方面可以及时高效地核查电气设备中的故障。

变电站电气设备在线监测系统运用各类高精密感应器实时搜集变电器、电容器、电力工程传送线路运作状况，充分发挥电磁感应器和化学量感应器的应用优势，将搜集到的物理信号转变成电子器件数据信号形式，随后将获取到的数据传递给操作技术人员，再由操作技术人员分辨线路是否出现异常、是否需要断电维护[5]。变电站电气设备在线监测系统的运用可以提升监管的时效性和精确性，便于及时发现并解决可能存在的故障隐患，减少维护人员的工作量。变压器油中的溶解气体检测部分能够通过控制处置部分自主形成一个模块，借助通信工具将检测结果传递到计算机控制系统中，对变压器油所溶解的气体进行在线监测。对于阻力电流量检测，可以根据对应的电压传感器获得数据信号，通过数据信号来对需要处置的部分进行控制，随后再将获取到的数据上传到计算机中，以此来确保电容机器设备和阻力电流量的准确检测。

目前，运用变压器油来提升变电器自身的绝缘性能和导热性较为常见。受水、电等因素的影响，溶解气体过程中会出现质变，进而造成部分气体分子出现分裂现象，对此检测人员可根据色谱气体分子结构来判断变压器油质是否出现异常情况，一旦发现立即更换，避免对变压器运行带来不利影响。在检测过程中，运用特殊复合材料膜的透气性将变压器中的质变气体分离出来，随后对其进行检测，并将其检测结果反馈给系统[6]。

2 变电站相关电气设备在线监控要点

氧化锌避雷器在线监测是一种实时在线监测系统，用于解决避雷针使用期间存在的大概率故障隐患。氧化锌避雷阻性电流测试如图2所示。通过对避雷针内部结构和运行特点进行分析，提出解决故障的合理方案，保证供电系统的稳定运行。首先线上系统利用串口通信对现场环境产生的信号数据进行读取；其次将读取到的数据信息传递到监测后台展示，系统会将数据自动保存下来，便于日后进行查找阅读；最后在线监测系统还要根据判断标准开展数据整理工作，借此判断现场是否存在故障隐。一旦发现故障问题便立即发送告警信息，便于操作人员及时发现安全隐患并妥善处理，避免出现设备停电甚至爆炸等安全隐患，给人们的生命安全造成威胁。目前国外氧化锌避雷器在线监测技术研究已经取得了一定成就，借助先进科学技术开展智能监测工作，不仅能达到避雷器综合实时在线监测的目的，而且还能通过系统后台来完成传递、运输以及打印等一系列工作[7]。

图2 氧化锌避雷阻性电流测试

通常来说，进行变压器诊断时主要依靠油中所含有的气体特征来判断，又可将其称为变压器油中气体故障诊断。早在20世纪，加拿大人就已经开始对变压器进行研究，并提出了最早的变压器在线监测系统。将油中所溶解出来的气体通过渗透膜形成一种电信号，通过气体含量分析来判断变压器运行是否存在故障隐患，这种方法被称为三比值法[8]。三比值法以C2H2/C2H4、CH4/H2和C2H4/C2H6为诊断变压器故障模式的依据，准确性不高。自适应调整的模糊诊断分析方法纠正了三比值法的故障判断模式，大大提高了三比值法判断的准确性，但由于其复杂的归属函数和推理规则，因此系统响应速度较慢。大卫三角形分析法利用CH4、C2H4、C2H2这3种气体进行故障分析和诊断，弥补了三比值法诊断的不足。将三比值法和大卫三角形分析法相结合，大大提高了变压器运行的稳定性，不仅诊断速度更快，而且效率也有所提高。

变压器铁芯多点接地故障出现的频率较高，并且造成的经济损失一般较大。变压器铁芯接地故障诊断具体可分为两种类型，即集中诊断和分散诊断。集中诊断属于对电力设备系统的重复性监测，而分散诊断则是通过单一形式的特征对信号数据进行监测，两种方式各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况进行选择。变压器铁芯如图3所示。

图3 变压器铁芯

3 在线监测发展分析

在线监测技术的应用发展空间很大，主要包括以下内容。一是开发完善的分布式在线监测系统，完成全部变电站电气设备的即时集中监控和诊断，节约时间和资金；二是开发设计多个电气设备监控系统，返回多个状态参数，使多用途、多技术参数的综合性实时监控系统和诊断变成可能；三是在不断积累监管经验的条件下，重视技术革新，创建人工神经网络和数据管理系统，完善变电站电气设备的在线监测自动化技术[9]。

4 结 论

随着中国工业水平的提升，变电站电力设备在线监测技术的运用愈发完善，但在具体运用过程中仍具有相应的缺点，造成在线监测的效果和精确性没法全面提高。在电力企业发展过程中，一方面要综合性使用各类技术，提升在线监测技术应用的稳定性和敏感度；另一方面需要对在线监测系统加强，创建分布式在线监测系统，完成电气设备的集中化监测和合理诊断。