變電設備在線監(jiān)測診斷技術的應用（培訓資料）

1、.變電設備在線監(jiān)測診斷技術的應用（培訓資料）福建和盛高科技產(chǎn)業(yè)有限公司1. 設備在線監(jiān)測的意義19851990年間全國有80%的變壓器事故是在預試合格情況下發(fā)生的；20002003年間我省電氣設備有90%是在預試合格情況下發(fā)生了事故；從以上事例證明,投入大量人力、物力、財力進行的預防性試驗的作用甚微，其原因：（1） 設備不是處于運行狀態(tài)，不能真實反映設備的運行參數(shù)；（2） 試驗周期不符合設備故障規(guī)律浴盆曲線；（3） 真正反映設備狀態(tài)的靈敏項目沒做，如紅外、局放等。設備在線狀態(tài)監(jiān)測診斷技術的優(yōu)點。（1） 可以及時發(fā)現(xiàn)運行中設備的異常征兆，避免發(fā)生事故；（2） 可以適當延長設備予試周期，逐步達到代

2、替予試，減少停電，減少誤操作等不安全因素。節(jié)省大量人力，物力和時間；（3） 對老舊或存在隱患的設備，可以隨時跟蹤監(jiān)視其運行狀況，最大限度地利用其剩余壽命。（4） 實時了解設備健康狀態(tài)，為開展設備狀態(tài)檢修提供有效技術支持。（5） 具有顯著的經(jīng)濟效益：在線監(jiān)測經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在：減少停電、節(jié)省勞動力、提高設備和電網(wǎng)的安全運行水平等。A. 美國麻省理工學院測算，價值100萬美元的大型變壓器，建立一套完整的監(jiān)測診斷系統(tǒng)需8萬美元，而該系統(tǒng)的經(jīng)濟效益將超過200萬美元；B. 英國中央發(fā)電局的統(tǒng)計表明，利用氣相色譜分析對充油設備進行在線監(jiān)測診斷，使變壓器的年維修費用從1000萬英鎊減少為200萬英鎊；C.

3、日本資料介紹，在線監(jiān)測診斷技術的應用，使每年維修費用減少25%50%，故障停用設備時間可減少75%；D. 新加坡從2001年至今，在線監(jiān)測裝置投入費用568萬新元，共發(fā)現(xiàn)設備故障274起，避免經(jīng)濟損失3768萬新元；E. 我國對電容型設備采用在線監(jiān)測的經(jīng)濟效益估算，以全國售電量為6000億千瓦時計算，因110KV及以上設備停電維修的直接經(jīng)濟損失達6.56億元，間接經(jīng)濟損失為65.6億元。2設備在線監(jiān)測診斷原理：經(jīng)過20多年的研究、實踐、改進，目前較為成熟的變電設備在線監(jiān)測診斷技術有：變壓油中溶解氣體、電容型設備（包括CT、CVT、OY高壓套管，變壓器鐵心等）、避雷器、高壓斷路器等。2.1變壓器

4、油中溶解氣體空壓機（載氣）色譜柱六通伐 檢 測 器 油室 數(shù)據(jù)采集器 油泵SPM-2系統(tǒng)變 壓器油箱氣室回油管進油管儲氣管總線圖1油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置原理圖原理：變壓器油通過油泵循環(huán)流動，在氣室中將氣體分離出來“透送到”流通伐的定量管中，儲氣管中的樣氣定期由載氣注入色譜柱，借助于各種氣體分離，后依次流過氣敏傳感器，將各種批氣體的含量轉接成電信號，經(jīng)A/D變換，輸入單片機處理，算出各特征氣體含量。然后根據(jù)特征氣體法、產(chǎn)氣速率、改良三比值法等，對變壓器的運行狀態(tài)進行在線診斷。油色譜中最關鍵的技術：（1） 油氣分離：決定滲透飽和的時間檢測周期；（2） 色譜柱：決定能否把樣氣中不同組分的 氣體分離

5、開；（3） 傳感器：決定檢測精度。2.2電容型設備電容型設備在線監(jiān)測原理見圖2C.TFFTA/D濾波放大計算機P.TFFTA/D濾波放大圖2：電容型設備介損及電容量參數(shù)監(jiān)測原理經(jīng)過20多年的研究、實踐，在以下五方面關鍵技術取得突破，使之達到實用目標： （1） 無源電流傳感器有源零磁通傳感器；（2） 電流電壓過零比較法測量原理頻譜分析法測量原理；（3） 巡控式集中測量結構分布式就地測量結構；（4） 模擬量傳輸數(shù)字量傳輸；（5） 絕對值判斷法相對比較判斷法。3應用現(xiàn)狀：經(jīng)過20多年的研究、開發(fā)、實踐，在線監(jiān)測診斷技術已趨成熟、基本達到實用化目標；3.1系統(tǒng)結構按分層分布式系統(tǒng)設計、積木式結構、模塊

6、化設計和現(xiàn)場總線技術。見圖3。 圖3變電設備在線監(jiān)測診斷裝置分層式結構圖（1） 就地測量層（監(jiān)測單元）完成信號采集、調(diào)理、模數(shù)轉換和預處理等，形成狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳。安裝于設備運行現(xiàn)場。（2） 通訊控制層采用現(xiàn)場工業(yè)總線方式，將監(jiān)測單元采集并經(jīng)處理的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過可靠的通訊介質(zhì)，正確無誤地傳送到計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。（3） 監(jiān)測測層（主機單元）實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的同步測量、通訊和遠傳管理、存儲管理、查詢顯示和分析。一般安裝于主控室。3.2系統(tǒng)測量參數(shù)及其精度。變壓器油中溶解氣體、電容型設備、避雷器、高壓斷路器等設備的測量參數(shù)及其準確度如表1所示；表1在線監(jiān)測裝置測量參數(shù)及其精度設備名稱監(jiān)測參數(shù)

7、推薦測量周期測量范圍分辨度測量誤差變壓器H224h52000µ1/15µ1/1±15%或5ppm,取大者CO52000µ1/110µ1/1±15%或25ppm,取大者CH452000µ1/15µ1/1±15%或1ppm,取大者C2H652000µ1/15µ1/1C2H20.5500µ1/11µ1/1C2H422000µ1/12µ1/1鐵芯接地電流2h1mA10A1mA±2%放電量2h5000100000pC500pC±5%放電

8、相位0360°0.18°±10%或20%放電重復頻率150000次1次±5%電容型設備(套管/電容型CT/CVT)泄漏電流2h100µA100mA100mA±1%等值電容50pF10000pF10pF±1%介質(zhì)損耗因數(shù)0.0010.30.0011×10-3金屬氧化物避雷器泄漏電流2h100µA100mA100µA±1%阻性電流10µA2000mA10µA±1%一次電流每次開關操作后50A64kA10A正常工作電流±1%斷路器短路開斷電流±

9、;6%斷路器動作錄波最大時間每次開關操作后170ms<1ms±1ms從表1可見，目前在線監(jiān)測裝置所測量的參數(shù)，可以實時反映運行設備的健康狀況，測量精度達到判斷設備異常征兆的要求。3.3技術條件全國高電壓工作網(wǎng)設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修專家工作組擬定的在線監(jiān)測系統(tǒng)通用技術條件，主要內(nèi)容如表2所示。序號試驗項目稱目的標準依據(jù)技術要求1基本誤差試驗測量準確性評價2低溫環(huán)境適應能力GB 2423.12001353高溫GB 2423.22001654交變溫熱試驗方法GB 2423.41993T=40 Hr=93%5振動GB 2423.101995詳見標準6靜電放電電抗擾度試驗電磁兼容性能GB

10、/T 17626.31998靜電放電電壓8kV7射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T 17626.3199810V/m 頻率范圍為80MHz1GHz8電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T 17626.41998電源端口 4kV信號端口 2kV9浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T 17626.519984kV 鋒值10工頻磁場抗擾度試驗GB/T 17626.81998100A/m （持續(xù)）114/10s大電流沖擊試驗安全性能100kA表2在線監(jiān)測裝置通用技術條件表2的技術條件是現(xiàn)場各種可能工況的科學總結,也是對產(chǎn)品公正和權威的檢驗.從此,用戶可以通過試驗結果,而不是制造商的宣傳來了解產(chǎn)品的性能、質(zhì)量。3.

11、4標準化在線監(jiān)測裝置標準化主要內(nèi)容：（1） 可互換：這是設備在線監(jiān)測產(chǎn)品可維護、可升級的基本保證。（2） 可集成：要求各監(jiān)測單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)自主，即不需要主站支持，自身完成數(shù)據(jù)處理，并將最終結果通過總線發(fā)送給主站或服務器。（3） 統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)格（包括統(tǒng)一通信規(guī)約）。4幾點看法：4.1在線監(jiān)測診斷裝置的測量精度人們習慣于將在線監(jiān)測測量值與預防性試驗測量值進行比較，但是在線監(jiān)測測量原理、測量方法、測量環(huán)境條件等不一樣，因此，其測量值不可能與預試值相同。我們只要求在線監(jiān)測裝置在設備有異常時發(fā)出“信號”，提醒我們引起“注意”，并結合其它方法進行確診，以達到避免發(fā)生設備事故的目的。所以在線監(jiān)測值做到穩(wěn)定、可靠

12、、有一定的準確度即可。4.2設備在線監(jiān)測診斷不同于“狀態(tài)檢修”狀態(tài)檢修內(nèi)涵：設備歷史資料、設備巡視、在線監(jiān)測、離線測量、故障診斷、維修策略等，但在線監(jiān)測診斷技術是實施“狀態(tài)檢修”的關鍵技術支持；在線監(jiān)測診斷的作用：實時連續(xù)監(jiān)測設備運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備異常征兆、避免故障擴大甚至釀成事故、最大限度地利用其剩余壽命、適當延長設備預試周期或代替預試、為開展狀態(tài)檢修提供科學依據(jù)等。4.3在線監(jiān)測的經(jīng)濟性。設備的事故是一個“小概率”事件，只有極少數(shù)設備發(fā)生故障時，在線監(jiān)測裝置才起作用。因此，在線監(jiān)測要由“批量效果”來體現(xiàn)，即在一批設備上裝設在線監(jiān)測裝置，才有機會捕捉到故障設備，企盼在幾臺設備上裝設在線裝

13、置去“守株待免”是難以達到預期效果的。所以，它的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在：減少停電，節(jié)省勞動力、提高設備和電網(wǎng)安全等方面。44在線監(jiān)測判斷標準目前在線監(jiān)測判斷方法：（1） 移植采用“規(guī)程”中的標準。如變壓器油中溶解氣體的“注意值”、“產(chǎn)氣速率”和“三比值法”等；（2） 根據(jù)運行、試驗等長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以及廠家提供的標準，如氧化鋅避雷器的電流值；（3） 應用運行中設備的指紋特征，如高壓斷路器機構的跳合閘電流波形、振動波形等；（4） 采用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的橫比、縱比和綜合分析相結合的診斷方法。45組建運行維護技術隊伍。在線監(jiān)測診斷裝置的電子元器件長時間受復雜而惡劣的環(huán)境影響，可能因老化而使相應特性及靈敏度發(fā)生變化，為此需要定期重新設置標定、維修和更新。所以，必需組建一支技術隊伍，從事運行維護、定期監(jiān)測和故障處理等工作。5結束語變電設備在線監(jiān)測診斷技術經(jīng)過20多年的研究、應用、改進，特別是計算機、網(wǎng)絡技術的應用。使在線監(jiān)測診斷技術真正實現(xiàn)了實用化目標。目前均采用分層分布式系統(tǒng)結構、模塊化設計和現(xiàn)場總線控制技術；產(chǎn)品實現(xiàn)可互換、可集成、統(tǒng)一