在线监测技术在变电检修中的应用浅谈
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摘 要：本文主要研究在线监测技术在变电检修中的应用方式，首先简单概述了在线监测技术的具体内涵、在变电检修工作中发挥的主要作用以及应用流程。而后重点分析在线监测技术在变电检修中的应用领域。其中，在线监测技术可以有效应用于高压断路器、变压器等方面的监测工作。最后在上述研究的基础上分析某一在线监测系统在变电检修中的具体应用实例。以上研究证明在线监测技术在变电检修中具备很高应用价值。
关键词：在线监测;变电检修;高压断路器;变压器
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00
0 引言
目前我国对电力的需求呈逐渐增加趋势，电网建设的规模进一步扩大。这一背景下，保证电网的安全运行成为了当前电网建设中的一项重要工作。其中变电检修是提升电网运行稳定性的主要手段。通过在线监测技术的应用，能够在变电检修中实现对变电设备的实时监控，及时发现设备故障并采取正确处理方式，更有利于保持电网的稳定运行。
1在线监测技术在变电检修中的应用概述
1.1电力系统在线监测技术的内涵与作用
电力系统在线监测技术是指有效利用智能网络数据采集系统，对电力系统设备的运行状态进行实时监测，对其中存在的问题进行诊断的一种系统检测技术[1]。相对于传统的变电检修技术具有显著优势。在电力设备的运行中，变电设备故障会造成较为严重的经济损失，利用在线监测技术能够及时发现设备中的故障，进行维护工作。并能很好保证监测结果的准确性。具体应用当中，在线监测技术可以主要分为以下三种类型。第一是动态数据监测技术，该技术主要用于收集变电设备的运行数据，并能实时监控设备的状态信息，对设备运行状态作出充分掌握，并及时判断设备运行中出现的异常问题。第二是网络数据传输技术，这一技术主要用于对监测数据的传输，为接下来的数据分析工作打下基础。第三是远程控制技术，具体应用中主要用于数据收集与筛选等方面。
1.2在线监测技术在变电检修中的应用流程
在变电检修工作中，在线监测技术的总体应用流程如下：第一步是变电设备信息的收集，主要通过在变电设备附近安装的监控设备实现这一目的，初步掌握变电设备运行的各项参数。第二步是对收集到的信息进行传输，首先建立中央监控系统，并将其与监控设备相连，在其监测到数据信息后，利用网络将信息传送到中央监控系统。第三步是对收集到的数据进行分析，同时在此基础上作出相应的调控工作。为了保证变电检修工作的良好开展，在应用该技术时需要确保上述三个步骤的合理进行。
2在线监测技术在变电检修中的应用方式
2.1高压断路器在线监测
高压断路器的主要作用为切断高压电路中空载电流、负荷电流与短路电流，是电网系统中重要的变电设备。为了保证高压断路器的稳定运行，可以有效应用在线监测技术对其运行状态开展监测。具体监测内容可以分为机械特性参数监测、分合闸线圈电流监测、导电接触部位温度监测、SF6气体密度、湿度的监测等。
2.1.1机械特性参数监测
高压断路器机械特性参数具体包括分合闸行程及时间、分合闸速度、分合闸线圈电流峰值等[2]。在具备弹簧操作机构的高压断路器监测过程中，还应在合闸完成之后监测储能电机单次运行时间。其监测系统的组成包括位移传感器、分闸、合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、断路器辅助触点、机械特性监测IED、人机界面等。高压断路器各项机械特性参数的在线监测主要依靠各类传感器进行监测。
2.1.2导电接触部位温度监测
高压断路器运行过程中，导电接触部位的温度对于设备的安全运行具有重要影响。通过在线监测技术的应用，能够对设备的温度情况作出及时监测与有效预警，从而防止设备的故障问题。在断路器导电接触部位的温度监测工作中，主要应用红外测温技术与无线测温两种技术手段。其中，红外測温技术是应用红外热像仪探测物体的红外辐射分布情况，并将其转换为红外热像图。其应用优势在于能够在不与设备发生接触、不影响设备正常运行的情况下准确测量设备的温度。高压断路器的在线监测中，能够利用红外测温技术判断触头是否存在接触不良问题。
无线测温技术的应用过程中，需要将温度测量装置与发热位置相接触，并通过温度传感器实现对温度的测量，而后将测量信号向数据转换器发送，由数据转换器将其转变为无线信号。相对于红外测温技术，无线测温更有利于实现对高压开关柜内部触点运行温度的有效监测。该技术在10kV与35kV开关柜类设备温度在线监测过程中应用十分普遍，测量结果也具有很高准确度[1]。
2.2变压器在线监测
变压器是变电系统的重要组成部分，同时在变压器的运行过程中，也比较容易发生接地短路、油位下降和绝缘性能降低等问题。在进行变电检修工作时，变压器在线监测技术主要应用于变压器油色谱的监测、局部放电监测与铁芯接地电流的监测工作。
2.2.1变压器油色谱在线监测
在变压器出现故障问题时，根据不同的故障类型，变压器油的成分与气体含量会发生相应的变化，因此可以通过对变压器油色谱的检测，判断变压器的故障类型。在监测过程中一般依靠对H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2几种气体的采集和分析，对故障作出判断。例如在绝缘油以及绝缘材料出现老化现象时主要产生CO和CO2气体，在变压器油温度增加时产生CH4，在温度进一步增加时，C2H2和C2H6气体的含量显著提高。变压器油色谱在线监测系统主要应用了色谱分析技术、气体传感器、温度传感器、电流传感器等设备。在油色谱数据分析当中，常用的应用较为广泛的分析方法包括三比值法、大卫三角法和气相色谱法等，如三比值法是将H2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2形成三对比值，从而确定变压器故障类型，三对比值运用不同编码表示，通过编码的分析，能够判断出故障的严重程度[3]。具体进行判断时还需要综合考虑气体组分的因素。 除此之外，还可以利用光声光谱在线监测方法。此种监测方法能够对气体分子吸收激光光子能量的情况作出定量分析，而后确定出气体的浓度变化。这一监测方法具备较高的精确度，对气体样本的数量需求较低，并且不需使用载气。因此有利于测量效率的提高[2]。应用这一技术的在线监测系统具体由控制模块、油气分离模块、通信、信号处理等模块组成。其工作原理为通过气体循环泵，使得用于检测的气体向油气分离室与光声腔间流动，而后通过利用微音器，检测出气体的具体成分。将检测后产生的信号进行放大处理，将处理结果通过计算机进行分析与诊断。锁相放大器为信号放大的关键设备，能够放大有效信号、过滤噪声并提高相敏检测器动态范围。
2.2.2变压器局部放电监测
变压器局部放电问题的主要产生原因包括温度过高、变压器绝缘性能降低、变压器油存在杂质等。在目前变压器局部放电的监测中，主要采用的方法包括脉冲电流、超声波监测与超高频等。上述几种监测方法当中，超高频局部放电监测技术应用较为广泛，其主要应用原理为，在300MHz-1500MHz的宽频带范围内接收局部放电形成的超高频电磁脉冲信号[4]。在具体应用当中，比如在750kV变压器的监测上，需要通过分别在每相750kV变压器油箱的底部安装油阀式超高频局部放电传感器，以及在高压侧、中压侧安装CT盖板式UHF传感器实现监测作用。上述安装方式有利于提高放电位置监测的準确度，并能够有效排除外界干扰，获得更为准确的监测结果[3]。
2.2.3变压器铁芯接地电流监测
变压器铁芯接地电流监测主要为监测变压器是否存在多点接地的问题。在一般情况下，主变压器铁芯应保证其中一点接地，在多点接地的情况下容易造成温度过高的问题。通过在线监测技术的应用，能够对这一问题进行有效监测，并及时采取解决措施。开展监测工作时，由于在变压器铁芯多点接地的情况下电流远大于正常状态，因此通过对接地电流的实时监测，就能够有效解决这一问题。该系统中包括电流传感器、GPRS模块、上位机、A/D 、转换单元、DSP等，硬件结构如图1所示。
2.3主设备绝缘在线监测与诊断
从当前变电检修情况来看，绝缘事故发生几率较大，因此为了避免不必要的问题出现，需要借助在线监测技术对主设备绝缘进行有效的诊断。在此环节主要针对绝缘早起缺陷进行针对，通过在线监测技术可以及时了解设备的异常运行状况，并结合绝缘参数变化，了解其可能出现的故障，进而采取有效措施，将设备问题扼杀在萌芽中，充分发挥在线监测技术作用，为设备运行创造优质环境，提升检修工作的实效性[4]。
3在线监测系统在变电检修中的应用举例
某变电站在将在线监测系统应用在高压断路器检修中时，首先运用光电传感器实时监测并采集高压断路器的运行时间与工作行程等数据信息，其次运用A/D转换器对连接后出现变化的物理量进行迅速转化，使其成为脉冲信号。再次，系统将运用高效数据分析处理器，快速完成脉冲信号的数据整理与处理，准确计算出处于工作状态下的触头速度，并自动将其与相对应的规定标准值如将实测触头运行速度最高值与规定触头运行最高速度值进行对比分析，进而有效帮助工作人员全面掌握动触头机械性能。
由于在变电站当中，通常采用交联聚乙烯等材料作为高压电缆绝缘体，此类材料比较容易受到温湿度变化、雨水等诸多外部因素的影响，进而出现绝缘电阻减小甚至出现高压电缆被击穿等问题，直接影响着输电线路的正常运行。因此有必要将在线监测系统运用在高压电缆绝缘体检修中。
4 结语
总而言之，在变电检修中，在线监测技术由于具有独特的优势，所以发挥着不可替代的作用，既能够降低相关工作强度，又可提升监测的有效性，为变电检修提供科学依据，实现预期检修效果。
参考文献
[1]秦子建，刘朝霞，公茂果.试论在线监测技术在变电检修中的应用[J].百科论坛电子杂志，2018（08）：314.
[2]耿飞，杨沛生.高压断路器机械特性在线监测系统设计[J].河南科技，2018（28）：71-72.
[3]冶军，瞿斌，武辉.10kv配电网电力变压器在线监测[J].环球市场，2019（01）：164.
[4]尤菁，骆鑫.探究750kV主变压器超高频局部放电在线监测[J].中国战略新兴产业，2019（36）：14.
收稿日期：2019-11-17
作者简介：董斌（1985—），男，山东济南人，本科，工程师，研究方向：变电运检。
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