油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置故障類型及處理方式

尹 龍，朱遙遠(yuǎn)，洪 亮，談 杰，黃曉峰

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華321000）

主變油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)變壓器油中氣體含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終將分析結(jié)果通過通信裝置反饋到后臺(tái)，智能評(píng)估變壓器內(nèi)故障缺陷，保障變壓器安全運(yùn)行的高效輔助裝置。其關(guān)鍵技術(shù)已成熟，如文獻(xiàn)[1-4]探討了氣相色譜原理、薄膜滲透技術(shù)和紅外光譜三種原理的色譜裝置的評(píng)估。大數(shù)據(jù)大物聯(lián)智能化變電站的建設(shè)，在線監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，也有許多文獻(xiàn)對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)際運(yùn)用的優(yōu)劣評(píng)估，如文獻(xiàn)[5-7]將離線數(shù)據(jù)與在線數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析評(píng)估在線監(jiān)測(cè)的效果，雖然有文獻(xiàn)對(duì)在線和離線數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，大都討論兩者之間的差異，探討在線數(shù)據(jù)的不可靠性。然而實(shí)際中，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置已大量投入使用，但很少有文獻(xiàn)探討過在線監(jiān)測(cè)裝置在使用中存在的故障情況，文獻(xiàn)[8]討論了油色譜裝置中傳感器的有效性評(píng)估，探討了傳感器故障導(dǎo)致不同類型的數(shù)據(jù)問題。文獻(xiàn)[9-10]從檢測(cè)原理、檢測(cè)器溫度、產(chǎn)品質(zhì)量、安裝方式等方面分析了測(cè)量誤差偏大的原因。文獻(xiàn)[11-12]介紹了油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的使用現(xiàn)狀，僅概述其優(yōu)缺點(diǎn)等。然而該裝置使用多年來，對(duì)于油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的問題歸類及處理方式的研究幾乎沒有。

在實(shí)際應(yīng)用中，在線監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)的故障眾多，且故障重復(fù)不斷，日常維護(hù)工作繁多。本文主要通過對(duì)我局管轄的110kV和220kV共290臺(tái)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置近3年內(nèi)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際處理情況，探討了該類裝置主要的故障類型、故障發(fā)生率等，最后通過實(shí)際案例，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)差異和故障現(xiàn)象分析，制定一套現(xiàn)場(chǎng)消缺流程，總結(jié)出一套高效的處理措施，為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障。

1 成套油色譜裝置的組成

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置主要有氣相色譜原理、薄膜滲透技術(shù)和紅外光譜原理三種，已有大量文獻(xiàn)對(duì)此三種技術(shù)進(jìn)行了深入地對(duì)比分析研究，如文獻(xiàn)[1-2]，此處不再敘述。本文主要對(duì)本地區(qū)范圍內(nèi)的油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的類型及其故障程度作出研究。

本地區(qū)總共有292臺(tái)色譜在線監(jiān)測(cè)裝置，其中氣相色譜原理的290臺(tái)，薄膜滲透技術(shù)的2臺(tái)，紅外光譜原理的0臺(tái)。

由于氣相色譜原理的在線監(jiān)測(cè)裝置發(fā)展相對(duì)成熟，與離線色譜原理相同，被廣泛使用，因而在應(yīng)用上占據(jù)絕大部分，本文重點(diǎn)討論氣相色譜原理的油色譜在線裝置的缺陷情況。

如圖1所示，成套油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置由CAC在線監(jiān)測(cè)屏柜和現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置兩部分組成，CAC在線監(jiān)測(cè)屏柜主要起到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和與后臺(tái)應(yīng)用傳輸?shù)淖饔?，現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置用于油色譜試驗(yàn)與離線氣相色譜儀原理類似。其中CAC在線監(jiān)測(cè)屏柜內(nèi)包含：UPS電源、交換機(jī)、液晶顯示器、CAC主機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)色譜裝置主要包含油路部分、氣路部分、油氣分離模塊、氣體分離模塊和信號(hào)處理主控單元。各模塊的原理作用介紹詳見文獻(xiàn)[2]。

圖1 成套油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置組成

2 故障類型與處理方法

本節(jié)根據(jù)實(shí)際工作將遇到的故障進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘并整理歸類，并總結(jié)出一套故障分析思路及處理方法。

2.1 故障類型

根據(jù)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)組成，可以發(fā)現(xiàn)故障會(huì)出現(xiàn)在其主要結(jié)構(gòu)部分和網(wǎng)絡(luò)通信部分。然而各部位發(fā)生故障的概率不同，如圖2所示，根據(jù)3年內(nèi)的故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可看出，CAC主機(jī)故障發(fā)生概率近43%；其次是信號(hào)處理主控單元中的數(shù)據(jù)上傳模塊，發(fā)生故障的概率達(dá)到30%；油路部分故障概率3%，主要是滲漏問題；氣路部分10%，多為欠氣壓?jiǎn)栴}；網(wǎng)絡(luò)通信故障12%。

圖2 各部分故障概率

通過對(duì)近3年的數(shù)據(jù)進(jìn)一步地分析歸類，無(wú)論是CAC在線監(jiān)測(cè)屏柜還是現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置，其主要故障可歸類為通信中斷、數(shù)據(jù)異常兩種情況。具體情況如表1所示。根據(jù)多年的數(shù)據(jù)總結(jié)，通信中斷缺陷占總?cè)毕莸?2%，數(shù)據(jù)異常占45%，載氣欠壓占10%，滲漏油3%。

本單位有290臺(tái)裝置，但是每年消缺數(shù)量達(dá)到700條，平均每臺(tái)裝置每年故障次數(shù)為2.5次，除去欠氣壓和滲漏油故障外，相當(dāng)于每年每臺(tái)裝置會(huì)出現(xiàn)1～2次數(shù)據(jù)異?；蛘呤峭ㄐ殴收系那闆r，故障頻率相對(duì)較高。

2.2 處理方式

針對(duì)歸納出的缺陷情況（見表1），通過長(zhǎng)期消缺經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出以下的處理方式：

表1 故障類型

（1）CAC通信中斷無(wú)法遠(yuǎn)程連接：該故障絕大多數(shù)情況是主機(jī)死機(jī)或者軟件崩潰，常現(xiàn)場(chǎng)重啟CAC電源即可恢復(fù)；如若重啟仍然無(wú)法遠(yuǎn)程連接，檢查CAC主機(jī)是否正常，檢查交換機(jī)、通信線路有無(wú)問題。

（2）油色譜裝置通信中斷：此缺陷為通信出現(xiàn)問題，一般有CAC到后臺(tái)光纖和油色譜裝置到CAC段出現(xiàn)問題。CAC到后臺(tái)出現(xiàn)問題一般后臺(tái)無(wú)法查看到CAC，如果是油色譜裝置到CAC段問題，則表現(xiàn)為后臺(tái)能查看到CAC，但其數(shù)據(jù)停留在某一天不變，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置內(nèi)是更新的數(shù)據(jù)。出現(xiàn)問題的部位多在接口處、光纖穿孔穿墻等彎折處。

（3）數(shù)據(jù)全為0：多發(fā)生在現(xiàn)場(chǎng)色譜裝置處，一般是該裝置進(jìn)行了采樣，但分析后的數(shù)據(jù)未能正確上傳到后臺(tái)，色譜進(jìn)樣裝置、數(shù)據(jù)上傳模塊等出現(xiàn)問題。

（4）數(shù)據(jù)不變：CAC后臺(tái)數(shù)據(jù)雖然在更新，但數(shù)值完全沒有改變，多為數(shù)據(jù)上傳模塊出現(xiàn)故障和軟件程序出現(xiàn)絮亂。

（5）數(shù)據(jù)超過告警值：收到的缺陷單中多為H2超標(biāo)，離線色譜正常，多為油路循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞問題導(dǎo)致死油進(jìn)樣。還有原因是在線裝置運(yùn)行時(shí)間久后會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的問題極大，需廠家到現(xiàn)場(chǎng)修正數(shù)據(jù)。

（6）數(shù)據(jù)串通道：此問題自然發(fā)生的概率極小，多為廠家現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)時(shí)搞錯(cuò)信號(hào)通道，導(dǎo)致多臺(tái)主變的數(shù)據(jù)混亂。一般現(xiàn)場(chǎng)更改通道即可。

（7）數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無(wú)：該情況比較特殊，也是極少會(huì)發(fā)生。第一筆數(shù)據(jù)正常，第二筆數(shù)據(jù)異常，第三筆正常，第四筆異常，形成隔天告警的情況，內(nèi)部軟件程序絮亂，這是數(shù)據(jù)處理上傳模塊或者脫氣單元出現(xiàn)了問題。

（8）載氣欠壓：載氣用盡，需更換。目前用到的載氣有高純氮和高純空氣，一瓶8L的載氣可用2年左右。

（9）滲漏油：多發(fā)生在管路接頭處,應(yīng)定期檢查，絕大多數(shù)的滲漏油情況是由于螺帽松動(dòng)或者內(nèi)部的橡皮圈老化造成的。

3 案例分析

本地區(qū)220kV倪宅變#3主變于6月份更換且熱油循環(huán)濾油處理，離線油色譜合格，在線油色譜合格，然而從10月16日開始出現(xiàn)異常，從表2、表3和表4中數(shù)據(jù)可看出其出現(xiàn)的狀況有以下幾種表現(xiàn)：

表3 離線數(shù)據(jù)

（1）數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無(wú)，第一天故障而第二天故障自行消失，該情況反復(fù)出現(xiàn)。

（2）數(shù)據(jù)全為0和部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失為0。

（3）數(shù)據(jù)階躍離譜，10月17日的CH4量相較于16、18日的太過離譜。

（4）10月份在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)近似，數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，然而到11月份，雖然故障消除，烴類氣體值區(qū)別不大，但H2相差較大。

此種異常數(shù)年來第一次出現(xiàn)，詢問廠家后得知全省數(shù)年內(nèi)都未遇到過，特別是反復(fù)出現(xiàn)第一天數(shù)據(jù)全為0，第二天自行恢復(fù)正常的現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)消缺時(shí)最先判斷是軟件程序出現(xiàn)絮亂，然而升級(jí)軟件后多次運(yùn)行，仍然出現(xiàn)該種問題。

根據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)有時(shí)無(wú)這種情況，可以發(fā)現(xiàn)，油能正確采樣，說明油路模塊沒有問題，數(shù)據(jù)處理后能上傳成功，證明信號(hào)處理主控單元沒問題。從表2數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)兩種問題：某天數(shù)據(jù)全為0和部分?jǐn)?shù)據(jù)為0，判斷是脫氣不夠充分造成的，最后更換脫氣單元現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)運(yùn)行多次后，故障被排除。在線裝置內(nèi)的色譜柱等長(zhǎng)期未更換，老化靈敏度降低等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺陷問題較多。

表2 在線數(shù)據(jù)

而CH4偏差的情況，根據(jù)文獻(xiàn)[8]分析判斷，多為傳感器的數(shù)據(jù)采集部分受到強(qiáng)電磁干擾而發(fā)生的精度失真造成的。消缺后的在線數(shù)據(jù)如表4，基本趨于穩(wěn)定，但H2與離線數(shù)據(jù)偏差較大，與真實(shí)值之間存在固定的偏差，可能氣體檢測(cè)單元老化等造成的固定偏差故障。

表4 消缺后在線數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

本文通過對(duì)本地區(qū)290臺(tái)設(shè)備3年內(nèi)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討了成套油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的組成，根據(jù)其組成和實(shí)際工作中的積累，總結(jié)出了該裝置的故障類型，并對(duì)故障發(fā)生頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后針對(duì)該類故障，總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）室內(nèi)屏柜中CAC裝置質(zhì)量主機(jī)較差，經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)，需現(xiàn)場(chǎng)重啟才能恢復(fù)正常，建議應(yīng)用單位安裝新設(shè)備并選用質(zhì)量較好的主機(jī)。

（2）需到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的故障主要是數(shù)據(jù)異常故障，不同類型的數(shù)據(jù)異常有著對(duì)應(yīng)的處理方式，極少情況出現(xiàn)特殊異常，多發(fā)生在室外色譜裝置處。

（3）該類裝置的故障幾乎全為固體硬件的故障，反映出了廠家所用材料及制造工藝方面的不足，建議選購(gòu)時(shí)對(duì)各廠家設(shè)備進(jìn)行綜合考慮。由于故障多，且復(fù)發(fā)性較高，后期維護(hù)耗時(shí)耗力，同時(shí)每年維護(hù)費(fèi)用巨大。建議與廠家簽訂協(xié)議，如更換部件后一年內(nèi)不得再次出現(xiàn)同一問題，如再出現(xiàn)則廠家需自行承擔(dān)費(fèi)用，避免劣質(zhì)部件的出現(xiàn)。

（4）要確保運(yùn)行的在線數(shù)據(jù)與離線數(shù)據(jù)相近，還應(yīng)保證色譜柱的定期更換。

未來將考慮天氣、濕度、溫度、采樣周期等，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，探討各類條件與油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置準(zhǔn)確性、故障情況之間的函數(shù)關(guān)系，為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障。