電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測相關(guān)問題探討

 

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)設(shè)備；在線監(jiān)測；概念；要求；技術(shù)

 

引言

 

傳統(tǒng)的定期維修，不考慮電網(wǎng)設(shè)備的實際運行狀況的維護(hù)思想嚴(yán)重影響了電網(wǎng)設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性。實際生產(chǎn)經(jīng)驗表明，只有根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備實際運行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測才能從根本上提高電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測的效率，提升設(shè)備監(jiān)測的質(zhì)量，降低設(shè)備維護(hù)的成本，有助于實現(xiàn)資源利用最大化，符合當(dāng)下可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展思想。在線監(jiān)測能夠真實反映電網(wǎng)設(shè)備實際運行狀況，便于維修人員根據(jù)實時運行狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行有目的的維修，有效地提高設(shè)備維修效率。

 

一、輸變電設(shè)備在線監(jiān)測的概念

 

輸變電設(shè)備在線監(jiān)測指在不停電的情況下，對電力設(shè)備狀況進(jìn)行連續(xù)或周期性地自動監(jiān)視檢測。在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測裝置、綜合監(jiān)測單元和站端監(jiān)測單元組成，實現(xiàn)在線監(jiān)測狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、后臺處理及存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。

 

狀態(tài)監(jiān)測指的是監(jiān)測機(jī)器設(shè)備運行特性的一種技術(shù)，它是通過獲取被監(jiān)測設(shè)備的故障信號或者變化趨勢，從而提前預(yù)知維護(hù)需要或評估機(jī)器設(shè)備的“健康”狀況。狀態(tài)監(jiān)測是利用機(jī)器設(shè)備的壽命特征而開發(fā)的一種設(shè)備，其通過數(shù)據(jù)的采集和分析從而預(yù)測設(shè)備發(fā)展的趨勢。狀態(tài)監(jiān)測可以分為以下兩種:基于狀態(tài)維護(hù)服務(wù)的技術(shù)（英文翻譯是Conditionbased Maintenance，簡稱CBM)和預(yù)知性維護(hù)服務(wù)的技術(shù)（英文翻譯是Predictive Maintenance，簡稱PM)。在這之前人們一直應(yīng)用基于時間維護(hù)策略（英文翻譯是Timebased Maintenance，簡稱TBM）。雖然這種按照時間表或運行時間而進(jìn)行檢修的策略能夠防止很多事故的發(fā)生，但是在檢修間期仍然可能發(fā)生意外故障。因為沒有當(dāng)前機(jī)器設(shè)備的任何狀態(tài)信息，這樣的維護(hù)就帶有一定的盲目性，從而浪費人力、物力和財力。而CBM與此不同，它能夠很好的獲取設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)信息，從而告知人們設(shè)備需要在何時需要什么樣的維護(hù)，從而避免盲目性，減少消耗，提高效益。相信通過借助狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，CBM必將發(fā)展成一種最優(yōu)的控制策略。

 

二、電氣在線監(jiān)測功能要求

 

高壓電力系統(tǒng)運行中，為了有效改善電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確運行效果，確保電氣在線監(jiān)測水平，保證電氣運行過程中的各種信號的實時存儲和傳輸。在實際工作運行中，需要根據(jù)電氣設(shè)備的運行水平，設(shè)置自動報警監(jiān)測系統(tǒng)，通過實時的數(shù)據(jù)檢測，對抗干擾信息傳遞的能力進(jìn)行實時監(jiān)測。利用數(shù)據(jù)線路的定位系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的檢測管理，降低設(shè)備可能產(chǎn)生的各種故障問題，提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，保證數(shù)據(jù)發(fā)生故障后的及時處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理程度的定位，對電力系統(tǒng)進(jìn)行壽命定位判斷。

 

三、電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)

 

1、變壓器在線監(jiān)測

 

變壓器是電力行業(yè)中經(jīng)常使用的器件，其絕緣的介質(zhì)主要是礦物油，運用紙板進(jìn)行絕緣的，變壓器油是由烴類的化合物構(gòu)成的。變壓器在長時間的使用后，這些化合物會在外界環(huán)境的作用下發(fā)生變化，從而導(dǎo)致變壓器發(fā)生故障。

 

在絕緣相對于比較集中的地方，如果出現(xiàn)了故障，就會導(dǎo)致放電的問題，在導(dǎo)線的周圍最容易產(chǎn)生放電的問題，會導(dǎo)致絕緣的性能下降。在過熱的影響下，絕緣的材料會因為高溫發(fā)生分解的問題，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。而且，當(dāng)局部放電發(fā)生后，還會導(dǎo)致高頻的脈沖，在電信號不足的問題下，會導(dǎo)致電磁的干擾。如果變壓器在濕度比較大的環(huán)境下使用，就會出現(xiàn)受潮的問題，導(dǎo)致絕緣性能下降，介電強(qiáng)度不足，在對變壓器故障監(jiān)測的過程中應(yīng)該分析油中水的含量。變壓器在實現(xiàn)絕緣時，是采用復(fù)合絕緣的原理，所以可以對其電流的吸收狀況進(jìn)行監(jiān)測。如果變壓器發(fā)生了短路的問題，繞組就發(fā)生變形。

 

2、斷路器設(shè)備的監(jiān)測

 

斷路器設(shè)備通過監(jiān)測動觸頭運動特性的開關(guān)閘、速度、行程、超程來分析產(chǎn)生的同步性問題，并對動力和傳輸設(shè)備的運行情況以及連接狀態(tài)進(jìn)行不間斷檢測。斷路器要有合適的開關(guān)閘時間才能起作用，如果停電時間過長，燃弧時間會更長，特別是當(dāng)排除故障的時候，長弧可能會導(dǎo)致接觸點燃燒，甚至有發(fā)生爆炸的危險。開關(guān)閘時間的不同步，將會導(dǎo)致線路或變壓器非全相接入或切斷，出現(xiàn)甚至危及絕緣的過電壓?？梢婈P(guān)閘時間的把握和同步性是斷路器設(shè)備性能的重要保證。

 

3、電容設(shè)備的在線監(jiān)測

 

電容設(shè)備也是電網(wǎng)設(shè)備中重要的組成部分。電容型設(shè)備主要包括電容式套管、高壓電流電壓雙向傳感器等。電容設(shè)備是變電站中的核心部件，其能否正常工作直接關(guān)系著變電站整體的工作效率。對于電容設(shè)備的監(jiān)測是在線監(jiān)測技術(shù)最早應(yīng)用的設(shè)備范圍。目前電容設(shè)備主要監(jiān)測技術(shù)為：電容量及泄露電流監(jiān)測。電容設(shè)備常出現(xiàn)電流的泄露，但是泄露電流相對微弱，一般不易察覺。微弱的電流極易受到周圍電場的影響。所以傳感器的穩(wěn)定性是決定監(jiān)測效率高低的主要因素?，F(xiàn)階段主要是采用鋼質(zhì)外殼來擺脫外在電場的干擾，隨著計算機(jī)信息處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在更多的是傾向于數(shù)字自動化監(jiān)測。對于電容介質(zhì)的及時監(jiān)測能夠及時了解電容設(shè)備整體受損情況，最初的介質(zhì)損耗主要是利用高壓來進(jìn)行監(jiān)測，高壓監(jiān)測的弊端在于容易受外在電場的影響。經(jīng)過不懈的努力，現(xiàn)在主要是運用諧波研究法來進(jìn)行監(jiān)測。，通過其發(fā)出的頻率譜來進(jìn)行電容介質(zhì)損耗的分析。

 

4、絕緣在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)

 

在線監(jiān)測在電氣設(shè)備絕緣性能測試中的應(yīng)用，主要得益于其中較多關(guān)鍵技術(shù)，具體包括：①通信技術(shù)。在線監(jiān)測中本身涉及到數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，所以為滿足通信要求，多路選通開關(guān)中，計算機(jī)在通信程序上應(yīng)具備可靠性、穩(wěn)定性等特點，同時要求對采集裝置端口、電腦端口進(jìn)行緊密連接，確保采集裝置可及時將獲取的數(shù)據(jù)向計算機(jī)傳輸；②傳感器技術(shù)。絕緣在線監(jiān)測除利用計算機(jī)系統(tǒng)外，也要求將傳感器引入其中，需注意的是為使測量精準(zhǔn)度得以提高，應(yīng)保證所選擇的傳感器具有較高的性能。目前可用于在線監(jiān)測中的傳感器主要包括：光纖傳感器、自補償式電流傳感器等得；③數(shù)據(jù)分析技術(shù)。整個在線監(jiān)測過程中，數(shù)據(jù)的分析極為重要，系統(tǒng)在收集數(shù)據(jù)后，會將其向分析處理系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，此時計算機(jī)系統(tǒng)便可根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行故障判斷，所有的圖形、數(shù)據(jù)內(nèi)容都可被清晰的顯示出來，便于技術(shù)人員對其進(jìn)行分析；④數(shù)據(jù)處理技術(shù)。在線監(jiān)測系統(tǒng)運行中，數(shù)據(jù)的處理在方法上主要以小波變換方式為主，同時也包含其他如傅立葉變換方法，在實際進(jìn)行復(fù)雜信號處理中，這些方法可直接過濾不規(guī)則的信號，在此基礎(chǔ)上提取正確的信號，數(shù)據(jù)處理結(jié)果極為精確；⑤非電量在線監(jiān)測。設(shè)備絕緣監(jiān)測中，若單純依托于電量在線監(jiān)測，將很難達(dá)到監(jiān)測目標(biāo)，此時便需考慮引入補充性的測量技術(shù)，包括介質(zhì)分析、超聲波探測以及遠(yuǎn)紅外檢測得等技術(shù)。

 

結(jié)語

 

經(jīng)過將近一個時代的發(fā)展，我國電網(wǎng)設(shè)備檢測技術(shù)已經(jīng)日趨完善，少數(shù)具備兼容能力的產(chǎn)品已經(jīng)開始向全國推廣使用，應(yīng)用范圍涵蓋了電網(wǎng)設(shè)備中較為重要的設(shè)備。目前我國在線監(jiān)測技術(shù)還有許多不足之處，電力人才要充分認(rèn)識自身不足，綜合分析在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立及完善工作，爭取使我國電網(wǎng)設(shè)備早日實現(xiàn)綜合在線監(jiān)測及管理。