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智能变电站及二次设备状态监测技术

作者：王国玉 罗红

来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期

摘 要 随着电网规模的不断扩展和智能变电站技术及电力市场的发展，使越来越多的供电公司出现继电保护设备校验工作量激增、继电保护人员超负荷工作、继电保护检修成本增加等一系列问题，这就需要强化设备状态监测设备配置，才能尽可能减少上述问题的发生。本文对智能变电站二次设备状态监测现状及技术研究、状态监测发展的必要性进行分析与探讨。 【关键词】智能变电站 站状态监测

变电站二次设备状态检修是强化变电设备安全管理及电网可靠性运行的重要举措。也是智能变电站发展的必然趋势。在电力系统设备中，不仅要重视一次设备的状态监测，二次设备也同样需要进行全面的状态监测，这样才能保证智能变电站的安全和效率。智能变电站状态监测系统通过对全站关键一次设备运行状态进行实时监测，保存历史监测数据，综合实时监测数据和历史监测数据对一次设备运行状态进行评估分析，给出预警信息和诊断结果。 1 智能变电站状态监测现状及技术 1.1 状态监测现状

目前我国智能变电站状态监测系统监测的对象主要包含主变压器、断路器和GOS等高压开关设备、金属氧化物避雷器等性设备，监测项目涵盖油中溶解气体监测、主变压器铁芯接地电流监测、容性设备介质损耗监测、局部放电监测、SF6微水密度监测、开关机械特性监测等。智能变电站状态监测系统是一个专业性强、覆盖面广、一二次电力设备技术结合紧密的监测系统。

1.2 状态监测技术

目前广泛采用的在线监测技术主要有： 1.2.1 变压器油中溶解其他监测

监测变压器油中溶解的微量CH4、C2H2、C2H6、C2H4、CO、CO2、H2等其他和微水，用于分析判断变压器内绝缘状况，及时发现过热、发电等安全隐患。 1.2.2 变压器铁心接地电流监测

监测变压器铁心接地电流，判断变压器铁心是否发烧两点及多点接地，及时发现变压器铁心的安全隐患。

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1.2.3 断路器机械特性监测

监测断路器分合闸线圈、储能电机工况，统计断路器分合闸次数，辅以分段电流，估计动触头电寿命。

1.2.4 GID特高频局部放电监测

通过采用GIS内部特高频信号，监测GIS密闭气室内局部放电情况，定位放电气室，为GIS设备检修方案提供可靠依据。 1.2.5 SF6微水密度监测

监测GIS、SF6断路器气室中SF6气体压力、温度、密度、微水、判断SF6气体绝缘工况。

1.2.6 金属氧化物避雷器绝缘监测

检测系统运行时流过MOA的泄露电流、阻性电流、阻容比，判断MOA绝缘老化状况，为是否检修、更换避雷器提供参考。 1.2.7 特高频局部放电监测

局部放电指绝缘结构中由于电场分布不均匀，局部场强过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或击穿现象。局部放电是造成绝缘恶化的主要原因，也是恶化的重要征兆。因此，对局部放电的在线监测对于电力设备的安全运行具有重要意义。 2 二次设备状态监测技术研究

随着电子通信技术的崛起与发展，计算机技术、微电子技术、网络技术也得以顺势发展，并广泛应用于电力系统，为智能变电站的发展及继电保护设备状态检修提供了依据。在智能变电站中，以微电子技术、网络技术依据计算机技术中继电保护设备所拥有的自检能力，为变电站二次设备进行状态监测提供了坚实的基础。在智能变电站智能保护装置中，二次电流电压的输入方式与常规变电站不同。智能变电站采用的是光纤以太网传输的GOOSE开关量的信息，所以，二次设备进行的状态监测也不同于一次设备的状态监测，在对一次设备进行状态监测中，一般只需要安装另一监测设备对主设备的状态监测，而在二次设备进行状态监测中，由于继电保护和安装自动装置等，一般都需要具备在线的自动监测功能，不做另加设备监测的工作，只是利用装置本身进行自检和装置之间进行互相监测来实现在线监测的目的，所以，建立智能变电站中二次设备的在线监测系统时需要具有全面的监测状态信息对智能变电站设备进行保护和自动装置。

监测油中溶解气体的方法很多，现有监测产品主要采用一下四种方法：

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（1）气象色谱法。变压器油中不停气体组分在色谱柱固定相与流动相间的分配系数不同，因此在流动相载气推动下，各组分沿色谱柱运动的速度也就不同。 （2）陈列式气敏传感器法。 （3）红外光谱法。 （4）光声光谱法。

变压器油中溶解气体监测的监测原理，早期预测变压器等充油电气设备的内部故障对安全供电、防止事故是极为重要的。在正常情况下，充油电气设备内的油、纸等绝缘材料在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的烃类等气体。若存在潜伏性过热或放电等故障时，产生量会增加，产生的气体种类会增多，这些气体大部分会溶解于油中。通过对油中溶解气体的组分及含量进行分析，可以判断推测出充油电气设备内部是否发生了故障以及发生故障的种类。

3 二次设备状态监测发展的必然性

随着智能变电站工程建设不断推进，设备状态监测领域内凸显一些待解决的问题：状态监测功能的集成度和一体化水平不高，部分功能虽然得到整合，但是数据未得到重复融合和利用；装置硬件屏体不同意，通用性差，设计不不规范，限制了进一步提供系统的可靠性和适应性；装置可靠性差、误报率高，投入生产效应比差；一次和二次之间的信息交互动较弱等。 二次设备和一次设备之间的最大不同是与电力没有没直接的联系，所以二次设备的定位是辅助性设备，虽然二次设备的主要作用是辅助一次设备的运行，但是在智能变电站的电力设备运行中同样有着重要的作用。在电力使用高峰期，一次设备会发生故障，这时候二次设备的重要性就能得到体现，有了二次设备对一次设备的辅助，发生故障时能够及时的进行调节和控制。所以，进行状态监测，二次设备运行的故障率也会大幅度的减少，才能保证电能稳定的输送给客户。 参考文献

[1]罗洪治.浅析智能变电站及二次设备状态监测技术[J].电力与资源，2013（06）：06. [2琚军，施中郎，赖秀炎，楼枫丹.关于二次设备状态检修若干问题的探讨[J].浙江电力，2010（12）：812-14.

[3]杨增力，汪鹏，王丰祥，等.智能变电站Eric设备运行维护管理[J].湖北电力，2010（S1）：109-110. 作者简介