变电设备在线监测与状态检修的研究

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1、变电设备在线监测与状态检修的研究　郭坚铮，任建文，江贤康，王艳艳（华北电力大学电气与电子工程学院，保定，071003）摘要：计划检修体制存在着严重缺陷，随着在线监测、故障诊断等技术的成熟，开展变电设备的状态检修具有重要的意义。本文主要介绍了变电设备的在线监测技术以及在此基础上的状态检修分析系统。关键词：变电设备、在线监测、状态检修、决策子系统0引言目前电力系统中的变电设备大多采用计划检修体制，这种方式存在着严重缺陷，如临时性维修频繁、维修不足或维修过剩及盲目维修等，使电力企业每年在设备维修方面耗资巨大。随着在线监测技术的发展，对被监测设备的绝缘参数

2、能随时进行测量，大大缩短了运行设备的检测时间及检测周期，为电力系统的安全运行提供了可靠的保证［１］。因此依托在线监测技术开展变电设备的状态检修具有重要的意义。本文主要介绍了变电设备的在线监测技术以及在此基础上的状态检修分析系统。1变电设备状态检修变电站设备检修策略大致经历了三个阶段，即事故检修、计划检修和状态检修。状态检修（CBM,conditionbasedmaintenance），也称预知性检修。它是在设备状态评价的基础上，根据设备状态和分析诊断结果安排检修时间和项目，并主动实施的检修方式。这种维修方式以设备当前的实际工作状况为依据，指根据状态

3、监测和诊断技术提供的设备状态信息，评估设备的状况，识别故障的早期征兆，对故障部位，故障严重程度及发展趋势作出判断，从而确定最佳维修时机。状态检修是当今耗费最低、技术最先进的维修制度，它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障［２－３］。状态检修涉及对变电设备的准确把握，要对设备在线监测数据及各种高压试验数据进行分析处理。大量数据的分析计算耗时耗力，容易出错，因此研究并开发出一套实用的状态检修分析系统，具有相当大的意义。在线监测的任务是要了解和掌握设备的运行状态，包括采集各种在线监测数据、测量、监视、运行、试验、检修、缺陷

4、、故障数据及其分析和判断方法，结合设备的历史和现状，考虑环节因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态做出报警，以使运行人员及时加以处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息、保存和积累基础数据。状态分析诊断的任务是根据在线监测获得的信息，结合已知的结构特性、参数以及环境条件，结合该设备的历史运行情况（包括运行记录和曾发生过的故障和维修记录等），对设备可能要发生的或已发生的故障进行预报和分析判断，确定故障的性质、类别、程度、原因和部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果，提出控制故

5、障继续发展和消除故障的调整、维护和治理的对策措施并加以实施，最终使设备恢复正常状态。2变电设备的在线监测技术2.1变压器在线监测变压器的在线监测主要有：油色谱在线监测、局部放电在线监测、铁心电流监测、主变冷却器智能控制等。油色谱在线监测过程，是将变压器本体油经循环管路循环并进入脱气装置，再由脱气装置进入分析仪，经数据处理打印出可燃气体等的谱图及含量值。通过检测变压器油中溶解气体及微水含量，监测组分包括：H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6和H2O，分析油色谱监测数据的变化趋势，提前发现变压器过热或绝缘故障。局部放电监测能够在变压

6、器运行条件下，对其内部局部放电进行检测和定位，监测参数包括放电量、放电次数、放电类型和放点位置，通过基于放电图谱库的神经网络诊断方法提早发现变压器内部的绝缘缺陷，避免绝缘故障。可实现对变压器绝缘状况的动态监视，有效预防突发性事故。铁心电流监测能够不失真的采集变压器铁心对地的泄漏电流信号，通过对电流信号的运算和处理，剔除杂波干扰信号，得到实际接地泄漏电流信息，并分析、判断、预测铁心绝缘的健康状况。通过铁心接地电流的监测来发现箱体内异物、内部绝缘受潮或损伤、油箱沉积油泥、铁芯多点接地等类型的故障。冷却器智能控制主要监测风扇和油泵电机的电流及驱动电源、顶

7、部油温、负荷等参数，并根据模型估算出绕组热点和冷却系统的冷却效率。依据监测到的状态和评估结果对冷却单元的风扇和油泵进行控制。冷却系统的状态评估以冷却效率RTH（热阻）作为特征参量。正常状态时，RTH是一个常数，当RTH增大并超过警戒值时，可以判定冷却系统发生了故障。2.2断路器在线监测断路器在线监测主要有以下几个方面：SF6气体密度及微水监测、断路器动作特性监测等。（1）SF6气体密度及微水监测。当高压设备的气室充有SF6气体后，常常用气体密度来判定其是否满足绝缘或灭弧的要求。如果设备内SF6气体中微水含量超过规定标准，在电弧作用下，微量H2O与S

8、F6、金属发生水解反应，将产生剧毒和腐蚀性气体，损坏绝缘，危及安全运行。可以在线监测高压断路器的SF6气体密度其变化趋势，