摘要：近年来，随着我国电力系统的不断发展以及国民用电需求量的快速提升，新技术逐步在电力企业广泛应用，继而对变电设备在线监测技术与故障诊断技术提出越来越高的要求。检修是确保电气设备安全运行的关键，所以电力企业必须高度重视变电设备的在线监测与故障诊断工作。本文详细介绍了变电设备在线监测技术与故障诊断技术的作用，综合研究其具体方法，并对其存在的问题进行全方位分析，以期为输电线路的安全稳定运行提供强有力的参考依据。
关键词：变电设备；在线监测技术；故障诊断技术
1.变电设备在线监测与故障诊断技术的作用
电网供应出现故障会造成较大区域的停电现象，为生活和工作带来诸多困扰。导致电网出现供应问题的原因有许多种，如地质灾害、天气变化等自然因素，但最多的还是电气设备自身问题。电气设备诊断与电气设备状态在线监测技术成为了保证电网正常供应的第一道防线，其功能是检测电气设备剩余的使用寿命以及电网当前的供应状态。
2.电气设备的在线监测
2.1 变压器在线监测
（1）油中溶解气体在线色谱分析
油气相色谱在线监测过程，是将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置，经脱气装置进入分析仪，再经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值，主要根据变压器油中的溶解气体，反映出变压器内部的故障类型。如果是放电性故障，乙炔含量将明显增长；如果是过热性故障，总烃含量将明显增大。
油中气体在线分析的主要问题有透气膜的抗老化性、气敏传感器的稳定性和单一性和色谱柱的性能还不能令人满意，检测灵敏度有待进一步提高等等问题。
（2）局部放电监测与定位
由于变压器油、纸绝缘中含有气隙或内部场强不均匀及导体中含有尖角、毛刺等，使局部电场过于集中，造成介质击穿，出现局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显增加，能够指示变压器内部正在发生的变化。由于局部放电能够导致绝缘恶化乃至击穿，故有必要在线监测 PD 参数。最常遇到的 PD 源正反映了绝缘中由于某些缺陷状态而产生的固体绝缘的空洞、金属粒子和气泡。
与色谱分析相比，进行变压器内部局放的在线监测，对于反映其潜伏性缺陷比较灵敏，并可对故障进行定位，如果能进一步提高检测灵敏度和准确度，将有广阔的应用前景。
（3）铁心多点接地监测
监测铁心多点接地故障是利用铁心引出线的接地电流，经取样后进行测量的。大型变压器铁心通过外壳小套管引出变压器箱体接地。对于变压器铁心，为消除铁心产生悬浮电位造成对地放电，变压器铁心要保持一点接地。为防止铁心硅钢片间的短路形成环流造成故障，不允许多点接地。正常情况下铁心接地电流只有毫安级，但当铁心发生两点以上接地故障时，该接地点的电流可增大为数安到数十安以上，严重时总烃成分明显增大，油中产生气体量的增加甚至造成气体继电器的动作。为了能及时发现铁心多点接地故障，以便采取相应的措施，应对变压器铁心接地电流进行监测。
（4）冷却器运行监测
冷却系统最频繁的故障模式就是泵和风扇的故障。连续在线分析泵和风扇的状况，以决定它们是否在设定的状态或关闭状态。这可以通过测量流过泵和风扇的电流及测量与其相关的控制冷却系统的温度来实现；也可以通过测量泵和风扇的电流和上层油温来实现。运行方式依据电流水平来调整。正常运行方式可以指示风扇叶和泵叶轮的旋转正确性，非正常运行方式通常是这些设备的控制线圈异常的结果。
2.2 断路器在线监测
（1）机械状态
众所周知，断路器与其他电气设备相比，机械部分零部件特别多，加之这些部位动作频繁，因此而造成故障的可能性就多。无论是国内国外，机械性故障是构成断路器故障的主要原因，所以对断路器机械状态的监测甚为重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（2）绝缘
高压断路器的事故发生率中，绝缘事故仅次于机械系统事故。此类故障对油断路器而言，大都因设备进水受潮、绝缘下降所致。对断路器而言，内绝缘问题，特别是内部带电体对外壳放电问题，随设备运行时间和操作次数有严重化趋势，运行中应尽可能安装监视内部放电的在线监测装置，以便及早发现放电隐患，遏制故障的发生。绝缘在线监测技术，主要针对绝缘早期缺陷及发展过程的变化特征和极限故障参数的预报警及报警，根据绝缘参数变化的速度和趋势，提供对设备健康状态诊断的佐证。高压断路器的绝缘在线监测包括漏电流、局部放电、介质损耗等内容。
（3）温度
导电连接分固定接触和可动接触两类。有多种原因造成接触不良，如机械振动、触动烧蚀而造成接触处温度升高，引起接触处氧化，使接触电阻进一步增加，温度进一步上升，出现局部熔焊或产生火花甚至电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电气设备的损坏。故对开关设备导电连接处进行温度监测，实现过热报警，是避免重大事故发生或控制故障恶化的有力手段，从目前生产运行的情况看，温度的在线监测有良好的应用前景。
3.存在的问题
3.1 传感器
在线监测是状态检修的前提，而在线监测能否满足实际的要求，主要取决于传感 器抗电磁干扰能力。因此，传感器技术是在线监测的关键，也是状态检修的关键。电力系统设备通常处于高电位、强磁场的环境下，在线监测仪工作时也受此影响。在线监测仪的灵敏度、精确度如何，关键在于其抗干扰能力。目前，国内的科研产品还不太成熟，性能指标偏低，许多方面还有待改进。
3.2 设备电源
电源问题是制约产品性能的一个重要问题。由于输电线路设备基本处于野外环境，在线监测设备目前一般采用干电池或太阳能电池供电。干电池供电持续时间短，需要更换；而太阳能电池受天气影响比较大，南方持续的阴雨天气有可能使之缺乏一定的稳定性。所以现在设备最好采用干电池和太阳能电池混合使用，如果能开发出更好的电源解决技术和措施，设备的性能会更加稳定。
4.实际案例
2012年在南京召开的国电南自股份有限公司新产品鉴定会上，中国电力企业联合会验收了该公司自主研制开发的“NS8000变电设备状态在线监测与故障诊断系统”及该“系统”下含的六项新产品成果。
“NS8000变电设备状态在线监测与故障诊断系统”依据智能化变电站的设计原则进行系统规划，以国网公司《QGDW 534- 2010 变电设备在线监测系统技术导则》为设计依据，系统内部分为站控层及设备层。其中站控层包含了在线监测站控层智能处理单元和站控层在线监测应用工作站，完成在线监测数据的存储、分析、数据展示及外部互联功能;设备层包含了各种在线监测装置以及设备层智能处理单元，进行一次设备状态数据信息的采集及上送功能。 鉴定委员会听取了科研项目主题报告，审查了鉴定资料，并结合前期的现场考察和测试后一致认为，产品技术整体达到国际先进水平，部分关键技术达到国际领先水平。
该产品的鉴定通过，标志着国电南自在电力设备状态监测与故障诊断系统方面取得了具有自主知识产权的科研创新成果，为国电南自在该专业的大力发展奠定了坚实基础。
5.结语
输变电设备的可靠运行影响重大，运用在线监测系统，可以为输变电设备的稳定运行提供保障。 根据系统应用目的，合理设计系统结构，实现自动化在线监测，提高对输变电设备运行状态的监控能力。 发挥在线监测系统的优势，对数据进行自动采集和分析处理，合理运用各种故障诊断方法，可以及时发现故障问题，消除故障隐患。
参考文献：
[1]陈乐然.在线监测输变电设备故障诊断策略及运用[J].自动化应用,2017(12):150-151+171.
[2]赵明收.变电设备在线监测与故障诊断技术探讨[J].电子制作,2013(23):239.
[3]段继洲.变电设备在线监测与故障诊断技术的应用[J].自动化应用,2013(09):84-85.
[4]周科峰.变电设备在线监测与故障诊断技术的应用[J].电气技术,2009(05):44-47.
[5]周科峰.变电设备在线监测与故障诊断技术[J].江西电力,2009,33(01):20-22+45.
论文作者:李辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：在线论文; 设备论文; 铁心论文; 故障论文; 故障诊断论文; 变压器论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第36期论文;