孟德廣
摘 要:輸變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用,可為智能電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)可視化打下良好基礎(chǔ)。本文研究了輸變電在線監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn),高級應(yīng)用等??偨Y(jié)了各種在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。采用不同類型狀態(tài)監(jiān)測裝置菜單式接入形式,提高了用戶交互性與配置的靈活性。
關(guān)鍵詞:在線監(jiān)測技術(shù);輸變電設(shè)備;應(yīng)用
中圖分類號:TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2018)24-0144-02
智能電網(wǎng)技術(shù)近年來在很多國家快速發(fā)展。智能電網(wǎng)成為電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢。輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是提升專業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平,實(shí)現(xiàn)我國電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的升級跨越。的重要手段。其建設(shè)推廣工作對提升電網(wǎng)智能化水平具有重要的深遠(yuǎn)意義。
1 在線監(jiān)測技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用意義
輸變電設(shè)備在線監(jiān)測運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)測,輸變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)對電力設(shè)備狀況繼續(xù)擰連續(xù)性自動監(jiān)視監(jiān)測,實(shí)現(xiàn)在線檢測狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集傳輸及存儲轉(zhuǎn)發(fā)。
狀態(tài)監(jiān)測是利用設(shè)備的壽命特征開發(fā)的設(shè)備,狀態(tài)監(jiān)測指監(jiān)測機(jī)器設(shè)備運(yùn)行特性的技術(shù),狀態(tài)監(jiān)測分為基于狀態(tài)維護(hù)服務(wù)的技術(shù)與預(yù)知性維護(hù)服務(wù)的技術(shù)[1]。CBM能很好的獲取設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)信息,告知人們設(shè)備維護(hù)需求。TBM能防止很多事故的發(fā)生,但在檢修期間仍可能發(fā)生意外故障。
隨著能源短缺問題嚴(yán)峻化,智能化成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。目前我國研究已在智能電網(wǎng)的相關(guān)領(lǐng)域做出了大量的研究。國網(wǎng)公司智能電網(wǎng)變革環(huán)節(jié),在信息化接入方面提供完整的解決方案。電力變壓器,避雷器等設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測評估,故障機(jī)理等方面,開展了大量的研究實(shí)踐。使得檢測技術(shù)手段得到了大大的提升。
現(xiàn)代設(shè)備管理是企業(yè)資產(chǎn)管理中的重要部分[2]。設(shè)備維護(hù)檢修是設(shè)備管理中的核心內(nèi)容。目的是設(shè)備的可靠性與可用率保持在預(yù)期水平,科學(xué)延長檢修間隔,有效管理檢修過程,實(shí)現(xiàn)企業(yè)價(jià)值最大化的目標(biāo)。
隨著科技進(jìn)步,設(shè)備檢修策略著提升。基于設(shè)備狀態(tài)評價(jià)的狀態(tài)檢修體制,建立在管理方式與檢測技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上。狀態(tài)檢修是一種先進(jìn)的檢修方式,通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測,判斷設(shè)備狀態(tài),對故障部位及其情況做出判斷,進(jìn)行必要的檢修。為電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障。
我國長期以來沿用定期予試定期維修模式,隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,全按同一周期進(jìn)行予試檢修模式弊病突出,及時(shí)掌握在運(yùn)行條件下設(shè)備的真實(shí)狀態(tài),是為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)的運(yùn)行調(diào)度,全生命管理等資產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)。
2 輸變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)研究
2.1 變壓器在線監(jiān)測
在線監(jiān)測運(yùn)用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。容性設(shè)備借損及泄露電流在線監(jiān)測,變壓器等局部放電的在線監(jiān)測,輸電線路的在線監(jiān)測技術(shù)等,已逐漸達(dá)到實(shí)用化的技術(shù)水平。變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)關(guān)鍵是油氣分離技術(shù)與氣體檢測技術(shù),目前較成熟有效的是氣象色譜。
油氣分離技術(shù)將溶解在油中的氣體分離出,目前采用的脫氣方法主要有薄膜脫氣法,真空脫氣法與動態(tài)頂空脫氣法。薄膜脫氣法應(yīng)用聚合薄膜,利用膜兩側(cè)氣壓不平衡性實(shí)現(xiàn)油氣分離。通過計(jì)算得到油中氣體的含量[3]。其缺點(diǎn)是達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)間長,需經(jīng)常更換聚合薄膜。
真空脫氣法包括真空泵脫氣法與波紋管法兩種,真空泵脫氣法脫氣效率高,缺點(diǎn)是可重復(fù)性低。波紋管法是通過電機(jī)帶動波紋管,壓縮油氣抽成真空分離氣體。其殘留的油會影響下次測量。動態(tài)頂空脫氣法通過采樣瓶內(nèi)攪拌子攪拌,氣體析出通過檢測裝置返回采樣瓶。頂空脫氣技術(shù)具有油氣平衡時(shí)間短,重復(fù)性好等特點(diǎn),被廣泛采用。
氣體檢測部件性能優(yōu)良決定監(jiān)測裝置性能,氣敏半導(dǎo)體在氣室中,用氣體傳感器檢測混合氣體含量。此方法作為診斷依據(jù)不夠科學(xué)。對不同氣體敏感度不同,易造成數(shù)值誤報(bào)。
氣象色譜法在高純氮?dú)庾饔孟聦⒎蛛x后氣體樣本輸送至色譜柱中,此方法優(yōu)點(diǎn)是可準(zhǔn)確檢測每種氣體液度,缺點(diǎn)是時(shí)間周期長。較適用于定期檢測。
光聲光譜法優(yōu)點(diǎn)是能減少校驗(yàn)工作量,應(yīng)用少量樣品即可檢測各組分氣體濃度,該方法不需色譜柱,可重復(fù)性好。此方法優(yōu)點(diǎn)眾多,被廣泛應(yīng)用。
2.2 變壓器局部放電在線監(jiān)測
局部放電包括脈沖型火光放電,非脈沖型輝光放電。根據(jù)變壓器放電特性,產(chǎn)生脈沖電流法,超聲波法,射頻法等。脈沖電流法在變壓器套管接地,及繞組間發(fā)生高壓電時(shí)測量脈沖電信號,可反映放電脈沖的個(gè)數(shù)等特性,需有效準(zhǔn)確的提取局部放電脈沖信號,該方法缺點(diǎn)是測量頻率低。
射頻檢測法通常用羅氏線圈型傳感器從被檢測設(shè)備中性點(diǎn)提取信號,可工作在很寬的頻率范圍中,其安裝方便,該方法在發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
放電能量檢測法將每個(gè)周波中電荷總量消耗功率值進(jìn)行測量??捎靡詼y量電流法難相應(yīng)的輝光放電,其缺點(diǎn)是難以將放電損耗分離。超低頻局檢測法用0.1Hz電壓測量設(shè)備放電,可減少設(shè)備容量,體積可更小。其缺點(diǎn)是難以證明0.1Hz與50Hz工頻電等效性。
超聲波法通過油箱壓電傳感器內(nèi)部放電產(chǎn)生超聲波確定電流。其優(yōu)點(diǎn)是可大大減少干擾影響,可定性判斷有無放電信號。作為輔助手段應(yīng)用于變壓器檢測中。超高頻檢測法通過超高頻傳感器接收局部放電產(chǎn)生超高頻磁波,其最大特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng),靈敏度高,發(fā)展前景良好。近年來超高頻法逐漸應(yīng)用于變壓器中。超高頻檢測法通過收到的超高頻電磁波時(shí)下檢測,其信息量大,測量頻率高,可較全面的研究變壓器絕緣系統(tǒng)中局部放電特性。
2.3 變壓器繞組變形在線監(jiān)測
繞組是發(fā)生故障較多的部件,多數(shù)故障由繞組變形引起,目前對變壓器繞組變形檢測方法主要有頻率相應(yīng)分析,短路電抗測試與震動信號分析。頻率響應(yīng)分析是目前國際上較先進(jìn)的繞組變形診斷法,利用繞組變形前后電容等變化,測量繞組傳遞函數(shù)及反映繞組情況。具有較強(qiáng)的抗干擾能力,頻率響應(yīng)法具有很高的靈敏度。
短路電抗測試?yán)米儔浩饕欢?cè)信號,在線求得變壓器短路電抗。實(shí)現(xiàn)對變壓器繞組狀況的在線監(jiān)測,但互感器等較差及電壓波動會影響策略結(jié)果。振動信號分析通過傳感器測量繞組運(yùn)行時(shí)振動信號,反映繞組鐵芯狀況[4]。
可同時(shí)監(jiān)測繞組變形及鐵芯等結(jié)構(gòu)的松動等故障。
2.4 GIS組合器在線監(jiān)測
GIS內(nèi)部因運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)各種缺陷。如導(dǎo)體毛刺,絕緣子表面附著污穢,PT和CT絕緣劣化等。GIS運(yùn)行中缺陷會導(dǎo)致不同程度的局部放電,長期會使絕緣體缺陷擴(kuò)大。GIS內(nèi)部局部放電監(jiān)測是發(fā)現(xiàn)故障的有效方法。
局部放電監(jiān)測手段分為電與非電法。非電方法包括光學(xué)法,化學(xué)法與機(jī)械學(xué)法。光學(xué)法通過GIS觀察窗用光電倍管測量GIS內(nèi)部放電發(fā)出的光,此方法監(jiān)測靈敏度不高,存在監(jiān)測死角。化學(xué)方法靈敏度不高,但對小氣室內(nèi)氣體監(jiān)測有效。機(jī)械法可采用加速傳感器或超聲波探頭進(jìn)行監(jiān)測。
超聲波波長較短,能量集中,通過壓電傳感器可很好的對放電信號進(jìn)行定性分析。該方法監(jiān)測范圍受限,目前與特高頻法結(jié)合進(jìn)行局部放電定位。
電氣法包括常規(guī)測量方法及特高頻方法。外波電極法傳感器結(jié)構(gòu)簡單,但靈敏度不高。測量地線脈沖電流法檢測靈敏度較低,可將其作為GIS巡檢的手段。絕緣子內(nèi)預(yù)埋電極法抗干擾性好,但需在絕緣子制造時(shí)設(shè)計(jì)預(yù)埋電極,增加了絕緣子制作的難度。
經(jīng)研究實(shí)踐證明,特高頻段檢測GIS局部放電抗干擾性強(qiáng),目前檢測系統(tǒng)可進(jìn)行局部放電檢測,定位。此方式的監(jiān)測方式優(yōu)點(diǎn)是傳感器獨(dú)立于GIS,測量系統(tǒng)可移動且傳感器輕,使用方便。GIS內(nèi)置式傳感器不適用已運(yùn)行的GIS,有利于外部干擾,但需每隔一段距離安裝傳感器。
GIS每個(gè)氣室的SF6有一定量的水分,其源于氣體內(nèi)部絕緣材料等揮發(fā)的水分,商品氣體含油少量水分。測試SF6中的水分含量有很多方法,常用的庫倫解法缺點(diǎn)是電解效率會隨時(shí)間延長下降。有的直接進(jìn)行SF6露點(diǎn)測試,比用體積相對值更能準(zhǔn)確反映SF6中水平對設(shè)備的危害度。
GIS設(shè)備采用SF6其他作為絕緣,監(jiān)測GIS設(shè)備是SF6氣體米督促是監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)的必須手段。依靠密度繼電器上壓力接點(diǎn)向遠(yuǎn)方發(fā)出SF6氣體泄露情況。易出現(xiàn)因SF6泄露,造成主設(shè)備損壞等事故。
生產(chǎn)中交聯(lián)電會有氣泡的殘留,氣泡擊穿電壓低于,會先發(fā)生局部放電。電纜內(nèi)局部放電會產(chǎn)生電磁波,超聲波等多種現(xiàn)象,產(chǎn)生新的生成物,常用的檢測方法包括高頻檢測法,超聲波檢測法等多種。
超高頻檢測法通過UFH傳感器檢測信號,判斷是否局部放電。其優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行局部定位,適用于在線檢測,缺點(diǎn)是易受到廣播信號干擾。高頻電流法秩序檢測電纜本體與接地線兩部分。其優(yōu)點(diǎn)是原理簡單,缺點(diǎn)是易受廣播電視信號干擾[5]。
3 在線監(jiān)測系統(tǒng)在輸變電故障診斷中的應(yīng)用
運(yùn)用在線監(jiān)測系統(tǒng)在線監(jiān)測輸變電設(shè)備,隨時(shí)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)合理性。在線監(jiān)測系統(tǒng)在線模式下,以時(shí)間序列開展數(shù)據(jù)分析工作,可確保對設(shè)備狀態(tài)全面檢測與科學(xué)分析數(shù)據(jù)。
對現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)進(jìn)行分析診斷,記錄包括變壓器短路次數(shù)等,整理數(shù)據(jù)后建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測檔案。設(shè)備運(yùn)行檔案包括實(shí)驗(yàn)資料等,在建立檔案基礎(chǔ)上,對數(shù)據(jù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析診斷,科學(xué)分析設(shè)備故障問題。
在線監(jiān)測系統(tǒng)診斷輸變電設(shè)備故障,常用法有綜合分析法,比較法等,比較法是通過與設(shè)備規(guī)程中參數(shù)值,等進(jìn)行比較。在線監(jiān)測得到數(shù)據(jù)結(jié)果受PT電壓基準(zhǔn)影響較大。相同運(yùn)行環(huán)境下,測量數(shù)據(jù)具有同步變化的特點(diǎn)。可為不同設(shè)備設(shè)定相同A相。消除PT電壓基礎(chǔ)的影響??刹捎孟嗤k法處理環(huán)境溫濕度對測量結(jié)果的影響,以提高故障診斷的準(zhǔn)確性。
采用在線檢測系統(tǒng)在線監(jiān)測輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),要給出綜合評價(jià)結(jié)果,包括積累數(shù)據(jù)運(yùn)行參數(shù)及相關(guān)資料,對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常判斷等。分析故障類型及程度。為設(shè)備檢修提供依據(jù)。
4 結(jié)語
在線監(jiān)測系統(tǒng)可保障輸變電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。提高輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控能力。合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集與分析處理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題,消除故障隱患。
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