四川电网电气设备在线监测设备状态分析.pdfVIP

第3 0 卷第 1 期 2 0 0 7 年0 2 月 四 J I I 电 力 技 术 S i c h u a a El e c u i c P o we rT e c h n o l o g y V o 1 3 0。 No 1 F e b 。 2 O 0 7 四川电网电气设备在线监测设备状态分析 梁松 侯家全 ( I 四川电力试验研究院， 四川 成都6 1 ( 10 7 2 ； 2 映秀湾发电总厂， 四川 汶川6 2 3 0 0 3 ) 摘要： 对四川电网电气设备在线监测设备应用状况进行了分类分析， 并提出其存在问 题和需研究的课题。 关键词： 在线监测； 分类分析； 存在问题； 研究课题 A h 由 国 吐： T h e a p p l i c a ti o n c o n d i ti o nd o n l i n e mo n i t o r e q u i p m e n t f o r e l e c t r i c a l a p p a r a tu sdS i c h u a n p o w e r Odi s d I a 舾 进e d a n d a I l 一 ， a n d t h e j il g p r o b l e m s a n d t h e t a s k s f o r 蚰J d ) r a r e p r o p o 1 K e y w o d B ： 0 n l i n e m o n i t o r i n g ； c 1 fi c a t i o n a n d a n a l y s i s ； 枷 I l g p r o b l e m ； t a s k f o r 蚰 J d ) r 中圈分类号： T M 7 6 2 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 3 6 9 5 4 ( 2 O O 7 ) 0 1 0 0 5 1 0 3 中国电气设备在线监测起步于 2 o 世纪 8 O 年代， 并相应成立在线检测技术协作网和专委会， 目前推广 较多的有： 变电站容性设备的在线监测系统( 监测设 备电流、 介损、 电容量等参数) 。变压器的色谱在线监 测、 变压器局部放电在线监测、 绝缘子污秽电流在线 监测等装置。国内在线监测设备存在着厂家众多， 在 未对基础研究和工程实施进行充分研究论证的情况 下， 一哄而上， 致使 目前在线监测装置绝大多数未达 到相应的技术和经济效果。总的看来， 国内的带电测 试和在线检测仍处于发展初期， 许多技术仍处于起步 摸索阶段。在基础研究和工程实施中尚有大量的研 究课题。四川电网电气设备在线监测状态基本与国 内其他电网相似， 从 2 o 世纪 8 O年代后期开始， 在很 多电业局铺开， 厂家型号众多， 设备质量和运行状态 也良莠不齐， 目前很多都不能运行或运行状况较差， 部分已被拆除或即将被拆除。 1 设备状态监测基本情况 四川电网在线监测设备分为四类。变压器色 谱在线监测 ； 电容性试品( 套管、 T v 、 T A 、 耦合电容、 避雷器) 带电测试系统( 传感器接在运行设备上， 检测 设备不测量时不与传感器相连， 不进行连续采样， 无 信号传输处理系统， 测量时带检测设备到现场与传感 器连接进行测量) ； 在线监测系统( 有传感器信号数 据处理传输装置， 连续测试中央处理单元) ； 线路绝 缘子污秽在线监测系统。 1 1 变压器色谱在线监测设备 四川电网变压器色谱在线监测设备分布在 9 个 电业局。安装在 5 0 0 1 1 0 k V主变上共计 5 6台次。 其中大都采用油气分离膜处理探头式原理测量油中 含气量。其中， 只检测油气中氢气含量， 在线监测设 备 1 8 套。采用检测氢气、 一氧化碳、 甲烷、 乙炔、 乙 烯、 乙烷六种气体色谱在线监测设备 3 4 套。采用中 空膜分离， 动态顶空， 真空脱气脱气方式气相色谱的 色谱在线监测设备4 套。 1 2 带电测试系统 该系统传感器接在运行设备上， 不进行连续采 样， 无信号处理和传输系统。需测量时带测试设备到 现场与传感器相连接进行测量。测量范围电容性试 品( 套管、 T V 、 T A 、 耦合电容、 避雷器) 测量参数： 泄漏 电流、 介质损耗。安装在乐山、 达川、 成都 2 2 0 k V和 1 1 0 k v 9 个变电站。乐山局安装在范坝等 5 个变电 站， 运行正常。乐山局将安装了该系统的5 个变电站 设备预试周期延长为 5 年。南充、 达川安装的两个变 电站， 目前运行正常。成都局安装的两个变电站， 由 于运行不稳定目前全部停用。 1 3 在线监测系统 该系统由传感器， 数据采集传输装置( 连续测 量) 、 数据服务器、 数据处理中心等构成。测量范围： 电容性试品( 套管、 T v 、 T A 、 耦合电容、 避雷器) 。测量 参数： 泄漏电流、 电容量、 介质损耗等。此类监测系 统分属五个不同制造厂家， 目前安装在 5 个电业局 不同的厂家运行情况也不尽相同。 1 ) 攀枝花局在施家坪 2 2 0 k V安装的绝缘在线监 测系统， 自1 9 9 6 年安装以来数据不准、 不稳定； 通讯 也存在问题， 故一直未正常使用 ， 现处于瘫痪状态。 2 ) 攀枝花局在 2 2 0 k V青龙山变电站安装的 C T M 容性套管在线监测系统， 目 前正在实施过程中。 3 ) 泸州电业局在 2 2 0 k V林庄站安装的在线监测 系统 1 9 9 2年 2 月投运。曾经检测到两次设备缺陷。 2 号主变2 2 0k V套管 c 相局放超标， 1 1 0k V 普阀式避 雷器泄漏电流超标 但从现场调查来看， 设备外部件 腐蚀较严重， 损坏元件较多。且测试数据极不稳定， 51 维普资讯 第 3 0 卷第 1 期 2 O 0 7 年0 2 月 四 川 电 力 技 术 S i c h u a n E l e c t r i c P o w e rT e c h n o l o g y Vo 1 3 0。 No 1 F e b 。 2 0 o 7 无可 比性。 4 ) 成都电业局在 5 0 0 k V龙王站主变、 1 1 0 k V下 涧槽、 龙桥站安装的在线监测系统和主变绝缘在线监 测( 含局部放电) 系统。该系统 2 0 0 2 年投运以来运行 较稳定， 数据重复性较好。 5 ) 德阳电业局在城区供电局6 座 1 1 0 2 2 0 k V变 电站安装的绝缘在线监测系统。设在 6 个变电站前 端安装一台主机屏， 负责站端设备的数据采集工作。 6 个站端数据通过 2 M口传输到高压检修调试所的 后台系统。后台系统包括数据服务器和 WE B 服务器 各一台， 负责数据传输、 数据浏览及提供数据 W E B浏 览方式。 6 ) 自 贡电业局 5 0 0 k V洪沟站安装的C 】=M容性套 管在线监测系统( 主要为 5 0 0 k V ， 2 2 0 k V T a ) 。系统 内置应用软件， 通过同时被监控的多套电流互感器或 多套绝缘套管的采样计算值， 通过概率论、 统计学等 数学模式系统再模拟设定一个参考测量系统， 采用比 较法在线监测。将单一的绝缘套管的介损值与系统 设定的参考量进行 比较， 区分单个绝缘老化、 劣化的 绝缘套管。 目前， 除以上六套在线监测系统尚在运行外， 其 他各局安装的在线监测设备已基本上处于拆除或准 备拆除过程中。 1 4 高压绝缘子污秽在线监测系统 目前， 四川电网公司采用的高压绝缘子污秽在线 监测系统。分布在绵阳、 自贡、 广元、 攀枝花， 自贡等 六个电业局， 电压等级 5 0 0 2 2 0 k V 。该系统通过传 感器检测绝缘子串泄漏电流、 局部放电强度， 分析软 件采用理论计算表面等盐密度， 以此确定污秽程度。 采用太阳能供电， 并通过 G S M系统远传输据。 目前， 该系统投运时问不长， 大部分设备运行正 常， 数据稳定。 2 设备状态监测存在问题 除了退出运行的设备， 目前四川电网在线监测设 备集中在成都、 自贡、 德阳、 乐山、 南充等电业局。从各 个电业局提供的运行报告看， 这些设备自 投运以来， 运 行基本正常。经过现场调研和与各个电业局负责在线 监测专责及负责运行维护人员的研究探讨， 在线监测 在各个电业局的运行都还存在许多问题， 有共性的也 有特殊的。下面是这次调研所发现各类设备的一些问 题， 当然还有问题需更进一步的论证和研究。 2 1 变压器色谱在线监测设备 5 2 1 )监测单一组分设备， 各单位反映运行比较稳 定， 但监测气体组分单一， 对生产指导作用不大， 且时 有误报警。 2 ) 采用油气分离膜处理探头式原理在线监测氢 气、 一氧化碳、 甲烷、 乙炔、 乙烯、 乙烷六种气体色谱在 线监测设备。除德阳、 成都局有 5 套损坏， 厂方答应 免费更换。其他大部分运行正常。但均未通过装置 发现设备故障。对于故障判断的及时有效性需进一 步考察。同时该种装置传感器膜的时间寿命和老化 问题仍十分突出。 3 ) 变压器色谱在线监测设备运行状况由于采用 油气分离膜处理探头式原理测量， 因此与离线采用振 荡脱气色谱分离的绝对值偏差较大， 但运行正常的设 备数据较稳定。变化规律与离线检测基本一致。 4 ) 采用中空膜分离， 动态顶空， 真空脱气脱气方 式气相色谱的色谱在线监测设备在四川电网刚开始 应用， 其运行效果尚待观察。 2 2 带电测试检测系统 1 ) 该系统实际上是将离线测试的信号采集单元 固定在被试设备上。不能进行连续测量和数据传输。 不能及时发现设备存在问题和相应技术诊断。 2 ) 该系统制造工艺水平还有待改进( 易锈蚀) 。 3 ) 信号采集单元的抗干扰和室外环境下的稳定 性尚待进一步验证。与离线正常预试数据相关性尚 待研究。 4 ) 接地连结线不便于定期进行检查测试。 5 )由于采用从 T v 二次侧获取基准信号的测试 方法， T v 二次侧负荷的变化影响对其绝对测量值的 稳定性有较大影响。 6 ) 相对法测试数据的准确判断标准制定尚需研 究， 具体操作存在一定问题。 2 3 在线监测系统 1 ) 工作原理采用相对法测量在线监测系统， 报 警值设定及异常判断依据缺乏相应的理论和试验数 据支持 。 2 ) 电流传感器采用主接地网络接入电容器进行 采样， 不符合电力行业交流电气装置接地规范 D IJ T 6 2 1 1 9 9 7 。 3 ) 设备工艺尚需改进( 接地连结线不便于定期 检测测试 ) 。 4 ) 测试数据稳定性和数据传输可靠性都尚待提 高( 设备抗老化与电磁干扰尚需论证) 。 5 ) 缺乏与离线预试数据相关性研究( 离线数据 与在线数据绝对值对比无相应关系) 。 维普资讯 第 3 0 卷第 1 期 2 1 ) 0 7 年 0 2 月 四 川 I电 力 技 术 S i e h u a n E l e c t r i c P o w e r T e c h n o l o g y V o 1 3 0- No 1 F e b 。 2 0 0 7 6 ) 报警值的设定数据偏高且缺乏相应论证。 7 ) 局部放电在线监测未见相应的数据和报告， 怎样将数学模型与现场各种干扰状况进行改进和修 正尚需进一步的工作。 8 )由于在线监测系统本身硬件故障， 使得测量 数据不稳定或者一段时间不能采集数据。 9 )数据通道存在故障， 采集的测试数据不能回 传。 l 0 ) 测试数据异常判断缺乏相应的技术措施。 1 1 ) 接地的连接线存在腐蚀问题( 尤其是变压器 套管末屏接地引下线) 。 l 2 ) 在线监测设备尚需加强管理( 虽有管理规范 和制度， 但执行得不到充分保障) 。 2 4 绝缘子在线监测系统 1 )太阳能供电系统不稳定， 导致信号回传不正 常。 2 ) 通过回传的泄漏电流判断绝缘子污秽状况运 行经验不足。 3 )绝缘子在线监测系统充电器存在问题， 导致 信号回传不稳定。 3 需进行研究的相关课题 3 1 传感器测试精度 在目前运行的在线监测系统中除了少数采用电 容分压获得电流信号外， 其他监测系统均采用穿芯式 电流传感器。其测试精度( 尤其是再极小电流情况 下) 是否达到其设计精度以保证采样数据的真实性尚 需进行实验室精度校核。 3 2 测试原理的理论证明 1 ) 在目 前运行的在线监测系统中， 对电气设备介 损的测试方法有两种。绝对法测量： 绝对法测量需从 二次线圈取样， 而同时 T v二次还有保护测量等二次 负荷。这些负载的变化相互影响还需进一步研究。 相对法测量： 相对法测量通过同时检测多套电气设备 的采样， 进行同机比较。这种比较需概率论和统计学 计算出相应的相关性应用于实际监测。 2 ) 变压器局部放电在线监测是在线监测的一个 发展方向， 但其数学模型能否真实反映变压器的真实 状况还需进行理论和现场试验的论证。 3 3 测试有效性验证 目 前在线监测的一些参数( 如 T A ， T V的泄漏电 流) 对发现设备缺陷的有效性和敏感指数尚需进一步 研究。 3 。 4 测试设备的抗老化和抗电磁干扰评估 1 ) 在线监测装置所用元器件种类多。特别是电 子元器件在现场恶劣环境下运行和电力系统过电压 故障等冲击作用下易于损坏。前台机( 含传感器及辅 助电路元器件) 直接安装在设备上或附近。不仅环境 因素复杂， 而且连续高温和大范围的温度变化对元器 件的寿命和稳定性影响很大， 冲击负荷对板电路和控 制器件的危害很大， 时常导致死机现象发生。因此， 元器件的老化及劣化各个单元及整机都应进行必要 的老化试验， 以找出薄弱环节。而要进行相应老化试 验项目， 目前还无标准， 还需进一步研究评估。 2 ) 防止电磁干扰 目前的技术采用硬件与软件结 合， 以软件为主的技术措施 ， 在实验室已达到相当的 精度。但针对不同变电站的干扰源及其传播路径应 进行相应分