电力设备在线监测技术存在的问题与对策.doc

电力设备在线监测技术存在的问题与对策摘要:随着国民经济快速发展现人民生活水平的不断改善，对电网的安全稳定供电提出了越来越高的要求。高压电力设备担负着保证电网安全供电的重要任务，其运行状态对电网的可靠性影响很大，特别是高电压、大容量的电力设备一旦出现故障，往往会造成巨大的经济损失和社会影响，因此，提高电力设备的运行可靠性具有重要的意义。关键词:电力;监测;对策一、前言随着电网对于电力可靠性要求的进一步提高和电力企业提高经济效益的需要，定期的预防性试验和检修所带来的弊端也逐渐显现出来。首先，以时间为依据的定期预防性试验和检修没有考虑到设备的实际状态，在事实上异常设备只占少数的情况下，从整体上说出现了过多的试验、维修和不必要的停电，随着输变电设备质量的普遍提高，这种无法避免的计划性停电所占的比例越来越大，不仅对提高供电可靠性水平构成了障碍，而且在电力企业不断减人增效的今天，为提高经济效益带来了越来越多的负面影响:其次，以时间为依据的定期预防性试验和检修没有考虑到设备的差异性，对于发生在两次试验或两次检修之间的设备状态变化无能为力，不能及时发现和监视一些短期内变化较大的缺陷，而这些缺陷一旦发展成为故障，同样对电网运行的可靠性构成极大的威胁。因此，影响高压输变电设备运行可靠性的因素主要是两个方面:一是输变电设备运行中出现故障造成的设备临时性退运，二是按照有关规程进行的正常检修和试验所带来的预安排停电.随着电力系统向着高电压、大容量的方向发展，输变电设备停电给生产和社会生活带来的影响和损失也越来越大.因此电力企业迫切需要采用先进的技术手段对设备运行状态进行连续的在线监测，同时，借助各种先进的计算方法对在线监测和常规监测数据进行分析，以便及时发现设备的故障隐患，及时采取预防措施，实现科学的设备故障诊断和状态检修，避免或减少非计划停电事故发生，将目前造成大量计划性停电且耗费大量人力、物力的试验和检修工作减少到最低限度，从定期检修制度过渡到状态检修(预知性检修)制度。二、电力设备在线监测技术存在的问题1、抗干扰问题电力设备在线监测的一个难点就是测量装置所处的现场环境恶劣，而大部分设备的在线监测信号很微弱，受通讯、谐波和电压突变等因素以及高电压设各区的电磁场干扰，测量信号的精度和数据的稳定性会受到影响，有一些测量信号甚至完全淹没在干扰信号中，有的现场测量装置由于干扰源的影响造成功能丧夫甚至硬件损坏，因此提高在线监测系统的抗干扰能力，使测量数据灵敏、稳定、可靠是对在线监测技术和产品的一个基本要求。影响在线监测系统的干扰源一般无法从源头上抑制，因此通常采取的抗干扰措施主要是切断干扰传播路径，提高测量装置的抗干扰性能以及采用软件进行数字滤波等。目前，在线监测装置的电磁兼容性能还没有专用的标准，只有极少数厂家的产品进行过有关电磁兼容性能的试验，因此，应研究如何进行规范的电磁兼容性能试验，逐步使通过电磁兼容试验成为在线监测产品的必备条件。2、现场设备受运行条件影响和环境影响问题一些在线监测产品的监测数据波动较大，有时超出了预防性试验标准的允许范围，纠其原因，与现场温度和湿度变化影响密切相关，比如有的电容性设备介损在线监测系统，当电网运行方式改变时介质损耗数据发生较大的突变，还有很多设备的介损值随温度变化呈现较大的波动。这些现象对正确地分析判断设备的状态产生了一定的影响.因此，现场测量设备的抗环境变化能力也是不容忽视的一个问题。3、在线监测装置的维护问题在线监测装置应有足够高的可靠性，以保证电力设备监测的正常进行。有一些在线监测装置在运行前需要进行参数的设置或标定，在长时间运行后，内部元件特性发生变化使得工作状态改变，测量数据就会产生较大的偏差，需要定期地进行重新设置或标定，使得一些在线监测装置常规的维护工作量加大，也使得在线监测数据的可信度降低。目前对在线监测装置的性能稳定性和免维护时间缺乏一个最低标准的要求，这种性能的不稳定反映出当前一些在线监测装置技术性能还不能达到实用的要求。4、在线监测系统的标准化和开放性问题多年来尽管我们在研究、应用电力设备在线监测方面投入很大，但由于门户闭塞，缺乏适用于这个领域的标准，使得电力设备在线监测在采用标准化和开放性方面落后于一些工业自动化领域甚至于楼宇自动化领域。在线监测系统没有形成统一的技术规范，全部是各个公司自行开发，造成各个厂家产品不具有开放性和兼容性，同时使用不同厂家的产品就必须各自独立的测试系统和不同的计算机软硬件，不仅网络资源和数据资源不能互连和共享，还造成了设备和通道的重复建设和重复投资，还使得升级和扩展其功能时选择产品和相应软件的主动权掌握在厂家手中，不利于运行维护工作，用户处于被动状态。随着在线监测技术的广泛应用，在线监测系统的开放性、可扩展性和互换性越来越重要，应允许用户优选组合和组件互换，否则不仅面临维护上的困难，而且一旦原公司退出市场或其部分技术落伍需要更新时，就意味着要全部推倒重来，这样的损失是电力企业无法承受的。目前没有任何两个制造厂的同类产品能够联接在同一条现场总线上。虽然现在很多采用了现场总线技术的厂家都宣称其产品具有开放性、可扩展性和互换性，但是在没有一个行业标准的情况下，这种所谓开放性只能开放、扩展自家的产品，因此这种宣传对消费者起到了误导的作用。5、在线监测数据的分析判断问题设备的在线监测数据是在运行条件下取得的，由于设备运行条件、环境条件以及电磁干扰的影响，各种在线监测数据与离线试验数据之间通常都有一定的差别，在线监测数据的变化规律和波动范围各有不同，有的在线监测项目的测量灵敏度高于离线试验，有的在线监测项目由于干扰问题测量灵敏度低于离线试验，因此，对于在线监测系统数据分析的重点是通过对同一设备的趋势分析和不同设备的比较发现设备存在的异常，要根据实际情况区别对待.离线试验所用的预防性试验规程所定的试验标准不应生搬硬套到在线监测中。在线监测系统的优点是能实现电力设备的连续监测，当设备状态的发展趋势明显变化时可以根据情况进行停电试验或更换，当设备状态缓慢发展时在线监测也可以作为加强运行监视的有力手段。而判断在线监测设备是否需要停电需要积累大量的经验和数据，当前在线监测的一个问题是很多在线监测产品投入运行后管理跟不上，这可能也是在线监测应用水平长期得不到提高的原因之一。三、提高电力设备在线监测技术发展水平的措施1、在线监测装置的智能化智能化传感器是计算机技术和传感器技术相结合的成果，它兼有检测、判断和信息处理功能，采用超大规模集成电路，利用嵌入软件协调内部操作，在完成输入信号的非线性补偿、零点错误、温度补偿、故障诊断等基础上，还可完成对过程控制和数值计算。智能传感器将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，可以保证数据处理的质量，能对测量值进行修正、误差补偿，因而提高测量精度和提高抗干扰能能力，同时又降低系统的成本。智能传感器采用标准化总线接口进行通讯，能与计算机网络直接进行信息交换，使传感器由孤立的元件向系统化、网络化发展。智能传感器有自诊断和自校推功能，并可随时诊断设备的运行状态，可以提高在线监测系统的可靠性。2、在线监测应用的智能化在线监测数据特征提取和分析判断的智能化:目前在线监测数据采用专业人员进行人工分析和作出判断，当在线监测投入大量实用化以后，监测数据的分析和判断不仅考验人的水平，而且是一件非常沉重的负担，因此在线监测数据的分析和诊断需要在积累大量数据和经验的基础上实现智能化，在线监测数据分析应用智能化主要有三个方面，一是在线监测数据的预处理，通常采用差分法、拟和法等;二是设备特征的提取，通常采用概率分析法、相对比较法、趋势分析法等;三是确定故障类型，通常用到的是模糊数学、自适应神经网络、节约覆盖集理论等。3、在线监测系统数据传输网络的标准化在线监测领域应该尽早确定一个通用的现场总线标准，编制一个通用的在线监测数据通讯规约;并使生产相关设备的厂家都认同和支持这一标准，开发带通讯接口的智能型在线监测装置，这是使在线监测技术走上标准化道路的必要措施.实现开放性的现场总线网络后，不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，这样用户可以自由集成不同制造商的设备和应用系统，可极其方便地共享数据库.系统的开放性带来灵活性和选择自由.因此，标准化和开放性应该作为在线监测的研制者和用户(特别是用户)积极倡导的一个目标，即使有些技术暂时不能达到完全开放，但是应该可以和开放技术相连接，而且不必重新编程就能让它们受任意厂商的应用软件的控制，用户不必对单一厂商或封闭系统投资或冒投资风险，基于这个策略，一个系统的不同部分包括软件和硬件都应该是模块化的，相互之间的通讯和控制功能都是透明的，用户甚至可以选择市场上的商业产品来进行配置。而不是为每一个系统定制一个产品。电力设备在线监测采用的总线标准应具有较高抗干扰能力以适应电磁场环境恶劣的现场使用，应具有较长的传输距离以及较多的节点数以适应较大规模的变电站应用4、在线监测数据采集软件和应用系统的标准化数据库标准化:电力企业应建立完善的信息管理系统，电力设备在线监测数据是电力企业信息系统中的一个组成部分，实现在线监测系统与电力企业信息系统的整合是今后发展的趋势，因此，建立标准化的数据库标准，关系到数据能否方便的进行共享和对在线监测数据的深刻利用。因此，在线监测系统应做好数据库的规划和数据流的分析，以充分满足信息系统的需求。应用程序的组件化:作为一种专业化的应用，各种在线监测项目在统一平台、统一数据标准的基础上尽量发挥各专业厂商的技术优势，因此，对于不同的应用，最好按组件化搭积木的方式来建立应用系统。当采用OPC技术进行数据采集时，可以用ActiveX控件方式完成OPC服务器的数据采集任务。通过OPC数据采集控件，用户可以方便的编写数据采集监控程序，同时也可以为原有的数据采集系统添加新的功能。OPC数据采集控