電力設(shè)備在線監(jiān)測的現(xiàn)狀與發(fā)展分析

電力設(shè)備在線監(jiān)測的現(xiàn)狀與開展分析

一.在線監(jiān)測的誕生丈量、監(jiān)視、控制等多功能二次設(shè)備以及現(xiàn)場測試或?qū)崟r丈量對電力設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠性起了重要作用?，F(xiàn)場測試或?qū)崟r丈量的開展而誕生了在線監(jiān)測。主要電力設(shè)備耦合電容器、電容型套管、電容型電流互感器、電容型電壓互感器、避雷器、絕緣子、變壓器、GIS、電力電纜、發(fā)電機和高壓斷路器在線檢測目前并不能完全取代常規(guī)預(yù)防性實驗：大多局限于丈量工頻運轉(zhuǎn)電壓下的絕緣參量；無法丈量電力設(shè)備在高于運轉(zhuǎn)電壓下的參量；迄今尚未構(gòu)成一致的判別規(guī)范。電力設(shè)備實驗和維修戰(zhàn)略的開展歷程事故維修〔壞了再修，第二次世界大戰(zhàn)之前〕〔盲目、不科學(xué)〕

定期維修〔按固定時間周期維修，當前多數(shù)情況〕〔維修過量、維修缺乏〕

形狀維修〔以運轉(zhuǎn)形狀決議維修周期，正在逐漸開展〕〔以在線監(jiān)測為根底，科學(xué)、可靠、經(jīng)濟、可預(yù)見〕在線監(jiān)測的真實性電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)是一種利用運轉(zhuǎn)電壓來對高壓設(shè)備絕緣情況進展實驗的方法，它可以大大提高實驗的真實性與靈敏度，及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷在線監(jiān)測的實時性采用在線監(jiān)測的方法可以根據(jù)設(shè)備絕緣情況的好壞來選擇不同的監(jiān)測周期，使實驗的有效程度明顯提高。在線監(jiān)測可以積累大量的數(shù)據(jù)。將被試設(shè)備的當前實驗數(shù)據(jù)〔包括停電及帶電監(jiān)測〕和以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)相結(jié)合，用各種數(shù)值分析方法進展及時、全面地綜合分析判別，就可以發(fā)現(xiàn)和捕捉早期缺陷、確保平安運轉(zhuǎn)，從而減小由于預(yù)防性實驗間隔長所帶來的誤差。在線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成二.在線監(jiān)測目前存在的問題國家電網(wǎng)公司明確提出，要從2021年起開場全面推行實施設(shè)備形狀檢修，全面提升設(shè)備智能化程度，推行運用智能設(shè)備和技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)平安在線預(yù)警和設(shè)備智能化監(jiān)控。國家電網(wǎng)公司2021年提出，暫停在線監(jiān)測產(chǎn)品，直到2021年。如今只能以技術(shù)工程改造和創(chuàng)新來繼續(xù)研討在線監(jiān)測與缺點診斷技術(shù)。2.1在線監(jiān)測的重要性與困難度

離線的預(yù)防性實驗結(jié)果的分析，曾經(jīng)積累了大量閱歷，據(jù)此可以制定出相應(yīng)的規(guī)程推行施行在線診斷，如今仍還處于研討、試運轉(zhuǎn)、積累閱歷的階段。開展絕緣在線監(jiān)測和診斷技術(shù)，即需對絕緣構(gòu)造及其老化機理有深化的了解，也需運用傳感、微電子等高新技術(shù)。它是具有交叉學(xué)科性質(zhì)的一門新興技術(shù)，也是當前智能電網(wǎng)開展的需求。這幾種維修方法并不相互排斥，但在不同階段、不同要求的情況下，共存的方式有差別。維修的目的在于獲取各種信息，基于此得到設(shè)備情況的結(jié)論；迄今為止，尚不能完全建立丈量數(shù)據(jù)與設(shè)備情況之間的直接關(guān)系： Ubf(R,tanδ,PD,DGA,…)?事故維修、定期維修、形狀維修三種戰(zhàn)略2.2抗干擾問題例如變壓器、GIS的部分放電監(jiān)測的抗干擾問題，在線監(jiān)測信號很微弱，受通訊、諧波和電壓突變等要素以及高電壓設(shè)各區(qū)的電磁場干擾，丈量信號的精度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性會遭到影響，有一些丈量信號甚至完全淹沒在干擾信號中。提高在線監(jiān)測系統(tǒng)的抗干擾才干，使丈量數(shù)據(jù)靈敏、穩(wěn)定、可靠是對在線監(jiān)測技術(shù)和產(chǎn)品的一個根本要求。應(yīng)該針對不同的變電站的強干擾信號采取不同的抗干擾措施主要是阻隔干擾傳播途徑，以及采用軟件進展數(shù)字濾波等2.3現(xiàn)場設(shè)備受運轉(zhuǎn)條件影響和環(huán)境影響問題例如，電容性設(shè)備介損在線監(jiān)測系統(tǒng)，當電網(wǎng)運轉(zhuǎn)方式改動時介質(zhì)損耗數(shù)據(jù)發(fā)生較大的突變，還有很多設(shè)備的介損值隨溫度變化呈現(xiàn)較大的動搖。這些景象對正確地分析判別設(shè)備的形狀產(chǎn)生了一定的影響。因此，現(xiàn)場丈量設(shè)備的抗環(huán)境變化才干也是不容忽視的一個問題。2.4在線監(jiān)測安裝的維護問題有一些在線監(jiān)測安裝〔比如色譜監(jiān)測〕在運轉(zhuǎn)前需求進展參數(shù)的設(shè)置或標定，在長時間運轉(zhuǎn)后，內(nèi)部元件特性發(fā)生變化使得任務(wù)形狀改動，丈量數(shù)據(jù)就會產(chǎn)生較大的偏向，需求定期地進展重新設(shè)置或標定，使得一些在線監(jiān)測安裝常規(guī)的維護任務(wù)量加大，也使得在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可信度降低。2.5在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析判別及規(guī)范化問題設(shè)備的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)是在運轉(zhuǎn)條件下獲得的，由于設(shè)備運轉(zhuǎn)條件、環(huán)境條件以及電磁干擾的影響，各種在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與離線實驗數(shù)據(jù)之間通常都有一定的差別，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和動搖范圍各有不同，在線監(jiān)測工程由于干擾問題丈量靈敏度低于離線實驗。離線實驗所用的預(yù)防性實驗規(guī)程所定的實驗規(guī)范不應(yīng)生搬硬套到在線監(jiān)測中。建議國網(wǎng)公司應(yīng)該對電力設(shè)備在線監(jiān)測采用規(guī)范化規(guī)程。盡快使電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成一致的技術(shù)規(guī)范。三.油浸電力設(shè)備色譜在線監(jiān)測

的技術(shù)分析油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)原理色譜在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)1油氣分別快而全，縮短檢測周期2用一根柱高效分別H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體，而且運用方便、易于維護3采用新型傳感器，以得到更好的靈敏度、精度、穩(wěn)定性4設(shè)計抗干擾才干強、自動化程度高的監(jiān)控系統(tǒng)5研討基于ANN的色譜缺點診斷技術(shù)，使判別正確率有所一定提高。1.油氣分別技術(shù)1能浸透H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體，而且浸透飽和時間短的透氣膜2振蕩脫氣法3超聲波脫氣法4.真空脫氣法幾種膜飽和時間比較油氣分別用PTFE膜耐壓強度正常運用幾年后后，膜外表已膨脹破裂。*振蕩脫氣就是在一個容器里，參與一定量的含有氣體油樣。在一定的溫度下，經(jīng)過充分振蕩，油中溶解的各種氣體必然會在氣－油兩相間建立動態(tài)平衡。分析氣相組分的含量，根據(jù)道爾頓－亨利定律就可計算出油中原來氣體的濃度。*超聲脫氣法是采用超聲波安裝，使氣液兩相迅速到達平衡。利用電聲換能器，對壓電晶體的逆壓電效應(yīng)，經(jīng)過施加交變電壓，使之發(fā)生交替的緊縮和拉伸而引起振動，使所加頻率在超聲的頻率范圍內(nèi)〔即大于20Hz〕，超聲波在介質(zhì)中所引起的介質(zhì)微粒振動，即使振幅極小，也足可使介質(zhì)微粒間產(chǎn)生很大的相互作用力，使氣體分子從油中逸出。2.混合氣體分別技術(shù)1氣相色譜分析原理2柱構(gòu)造根本方式3色譜柱設(shè)計的關(guān)鍵：復(fù)合固定相HAYESEPD,PorapakT兩種固定相比例分別度：3.傳感器技術(shù)1幾種傳感器比較1半導(dǎo)體傳感器適宜多種可燃性氣體的監(jiān)測。

2熱線型半導(dǎo)體傳感器對H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6六種氣體靈敏度、線性度和反響速度俱佳,優(yōu)于普通半導(dǎo)體傳感器。多組分氣體監(jiān)測系統(tǒng)外形4.在線色譜監(jiān)測存在的問題1.開場正常，運轉(zhuǎn)幾個月后或一年后，數(shù)據(jù)差別很大。2.據(jù)悉，國網(wǎng)定規(guī)范時，國內(nèi)幾家大的色譜企業(yè)建議準確度不應(yīng)小于30%.3.維護任務(wù)量較大，改換載氣，定標校核等〔有些國產(chǎn)儀器無定標功能〕。5.分析1.油氣分別不是全脫氣，或部分脫氣沒有計算準確。2.混合氣分別的色譜柱沒有定期標定、改換和老化處置。3.氣敏傳感器壽命不長，沒有定期標定和改換。6.建議1.國網(wǎng)成立在線色譜儀器定標中心，檢測國產(chǎn)儀器。2.國網(wǎng)應(yīng)針對在線色譜另外制定超標留意值，如C2H2應(yīng)丁為1ppm,在線色譜不能夠監(jiān)測到<1ppm的值。3.準確度不應(yīng)<10%。4.CO/CO2這一目的需檢測，國外已以為此值涉及固體絕緣的壽命。

四。變壓器的另外的監(jiān)測方法

1.光聲光譜法多組分監(jiān)測儀2.變壓器部分放電的在線監(jiān)測B電－超聲結(jié)合法圖7－19電－超聲法原理圖4個超聲通道,1個電測通道便攜式的設(shè)備50–300kHz64MB內(nèi)存路由特性可進展局放定位多用途，可用于變壓器，發(fā)電機，GIS等多種電力主設(shè)備AR700–聲測、電測結(jié)合的便攜式局放丈量儀3.甚高頻法監(jiān)測變壓器的局放

30～300MHz采用內(nèi)置式超高頻傳感器放入變壓器的放油閥里，監(jiān)測信號經(jīng)過光纖傳到監(jiān)測中心?？垢蓴_才干大大加強，較好的處理了外置式傳感器的弱點。4.超高頻法的根本原理是運用UHF天線〔3～30GHz〕1.5GHz以上的電磁波主要經(jīng)過外殼輻射采用CBM和自動分析軟件，可以將新信息提供應(yīng)假設(shè)干通用組。GPS同步攜帶的控制電路信號波形的準確記錄。這將為維護人員提供斷路器運轉(zhuǎn)形狀的詳細動作，可對一個或多個斷路器修復(fù)或執(zhí)行日常維護做出更可靠的決策。5.變壓器缺點診斷中的氣體光纖型光聲光譜技術(shù)現(xiàn)有光學(xué)檢測技術(shù)還存在氣體池體積大的弊端，添加了樣氣的需求量，添加了油氣分別的難度并延伸了氣體的平衡時間，導(dǎo)致氣體分析時間的延伸。開發(fā)具有更小氣體池，分析時間更短的氣體分析技術(shù)顯然具有重要意義。優(yōu)點:1〕光聲能量集中在共振音叉處，而不是在光聲池，具有更高的Q因子；2〕對環(huán)境聲波噪聲免疫；3〕需求更少的氣樣，幾個毫升的氣樣體積，大大縮短油氣分別的難度；變壓器缺點診斷中的氣體檢測技術(shù)光聲光譜技術(shù)原理：采用頻率調(diào)制或幅度調(diào)制的激光在音叉的叉指間聚焦，氣體對激光的吸收產(chǎn)生頻率為f0的聲波，這種自動振動方式所產(chǎn)生的壓電信號可利用f0的鎖相檢測來丈量,并經(jīng)過激光器的波長掃描獲得光譜數(shù)據(jù)?？蓪⒁粋€由石英毛細管構(gòu)成的微型聲波諧振器置于被測氣體中。光纖甲烷/乙炔氣體傳感器LC：氣體濃度；A：光譜吸收度；L：光程；P：氣體壓力；S〔T〕：譜線吸收強度光纖傳感器無源探頭光纖氣體傳感技術(shù)光纖傳感器不帶電；不受潮濕影響；校正周期長：6個月靈敏度高〔+/-0.05%〕丈量范圍大〔0-10%;0-40%;0-100%〕五。GIS在線檢測與診斷工程部分放電在線檢測1.外部電極法部分放電在線檢測2.接地線電磁耦合法部分放電在線檢測3.絕緣子中預(yù)埋電極法部分放電在線檢測4.超高頻檢測法4個超聲通道，1個電通道輸入便攜安裝50–300kHz可用于局放定位AR70012個局放通道0.5–10MHz帶寬48相位窗口32幅值窗口一切通道同時丈量R2100–專家級局放分析儀便攜式GIS局放測試采用相對較低的1-20MHz的丈量頻段，在這個頻段內(nèi)可以獲得更高的信號強度和較低的噪聲，某些廠家所采用的40MHz以上的高頻段丈量方法雖然可以降低噪聲，但是相應(yīng)的局放信號強度也降得很低，對于發(fā)生在主設(shè)備內(nèi)部離傳感器稍遠的地方的局放活動無法進展檢測，使靈敏度和監(jiān)測范圍都遭到了很大的局限。 在1-20MHz頻率范圍內(nèi)進展的丈量，可以獲得最大限制的信噪比，并且由于相對低頻范圍內(nèi)的信號衰減要比高頻信號小得多，從而大大提高了靈敏度和監(jiān)測范圍。丈量頻段實際證明：由于靈敏度低和現(xiàn)場抗干擾才干差的緣由，脈沖電流檢測法主要用于GIS制造廠家的實驗室局放實驗和現(xiàn)場的驗收實驗，不適用于GIS在線局放的監(jiān)測。由于超聲波在GIS中的傳播復(fù)雜，故在缺點監(jiān)測上很難做到定量判別，可作為一種輔助的丈量方法。超聲波監(jiān)測法主要用于定位監(jiān)測。5.超高頻法采用超高頻〔UltraHigh-Frequency，UHF〕法檢測GIS中的部分放電是20世紀80年代初期由英國中央電力局〔CentralElectricityGeneratingBoard，CEGB〕提出，并運用于英國Torness420kVGIS的檢測。Torness電站的多年運轉(zhuǎn)閱歷驗證了該方法的可行性，使超高頻法得到了行業(yè)的認可。在2000年修訂的IEC60270及IEC50517規(guī)范中，均將這一方法作為GIS局放檢測的主要方法之一。超高頻法的根本原理是運用UHF天線而不是脈沖電流法的耦合電容來檢測GIS部分放電產(chǎn)生的電磁波。超高頻最主要的優(yōu)點是抗干擾才干強、靈敏度高，并可以經(jīng)過放電源到不同傳感器的時間差對放電源進展定位。它對傳感器的設(shè)計、阻抗匹配、放大器的帶寬和噪聲要求很高，同時又要求有多通道寬帶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所以，相比于脈沖電流法，它的技術(shù)難度較大。部分放電源缺點類型識別與定位GIS中有能夠出現(xiàn)的主要絕緣缺陷包括：固定缺陷、GIS腔體內(nèi)可以挪動的自在金屬微粒、傳導(dǎo)部分的接觸不良、絕緣子制造時呵斥的內(nèi)部空隙、實驗閃絡(luò)引起的外表痕跡和因電極的外表粗糙或是來自制造時嵌入的金屬微粒等部分放電源缺點類型識別與定位。部分放電方式識別的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是特征提取和方式分類與識別。部分放電信號的特征有很多，常用的特征主要有：譜圖特征、頻譜和波形特征，方式分類與識別方法主要有：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、模糊專家系統(tǒng)、小波分析方法等及其上述各種方法相結(jié)合的方法。監(jiān)測方法耦合電容法高頻法甚高頻法超高頻法超聲波法化學(xué)法光學(xué)法優(yōu)點簡單；靈敏度較高，可對放電量進行校準易于實現(xiàn)；靈敏度較高靈敏度較高靈敏度高；可用于運行中設(shè)備靈敏度高；抗電磁干擾能力強不受電磁干擾不受電磁干擾缺點運行設(shè)備不能使用；信噪比低信噪比低，如用內(nèi)電極需事先埋設(shè)造價較高，如用外電極則靈敏度低造價高結(jié)構(gòu)復(fù)雜；要求豐富經(jīng)驗的人操作靈敏度差；不能長期監(jiān)測靈敏度差；需多個傳感器可達精度很高很高很高很高較高很差差適用監(jiān)測的放電源固定微粒；懸浮物；氣隙和裂紋各種缺陷類型都適用各種缺陷類型都適用各種缺陷類型都適用自由移動的微粒；懸浮物放電情況嚴重時的缺陷固定微粒；針狀突出物能否故障定位不能不能能精確度較高：±0.1m適用，但條件苛刻，需多個傳感器僅能判斷哪個氣室發(fā)生放電不能能否判別故障類型能能能能能不能不能是否已應(yīng)用早期應(yīng)用早期應(yīng)用早期應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用極少應(yīng)用極少應(yīng)用經(jīng)過對以上7種GIS部分放電檢測方法特點的分析比較可以得出以下結(jié)論：在GIS部分放電信號的檢〔監(jiān)〕測方法中，超高頻法和超聲波法是比較適用可行的方法。國內(nèi)外對UHF的研討主要集中在超高頻傳感器研制、超高頻信號傳輸特性分析與建模、超高頻檢測系統(tǒng)研制、局放源類型識別和定位等幾個方面。用超高頻法對GIS部分放電進展在線監(jiān)測在國外已有多年的運轉(zhuǎn)閱歷，充分證明了超高頻法的有效性，而在國內(nèi)還處于研討探求階段，是一重點開展方向。SF6絕緣氣體放電分解研討

針對氣體絕緣設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生部分放電引起SF6氣體分解問題進展研討，尋覓有效表征突發(fā)性缺點的特征氣體組分，建立氣體組分濃度、產(chǎn)氣率、體積分數(shù)比與絕緣缺陷性質(zhì)、程度及開展趨勢等的定量關(guān)系

對SF6放電分解氣體的常用檢測方法有以下幾種：①氣相色譜法，可以對SOF2、SO2F2、SO2和CF4進展檢測，，但不能檢測HF和SOF4，并且色譜進樣的特性決議了檢測時間較長，不能做到延續(xù)在線監(jiān)測，，不適于現(xiàn)場在線監(jiān)測運用。②檢測管法，目前國內(nèi)外適用的僅有HF，SO2檢測管，檢測精度可達1ppm，但其易受溫度、濕度、存放時間影響，存在交叉敏感問題，且不適宜作為放電的在線監(jiān)測。

③化學(xué)分析法，僅能測定分解氣體中可水解氟化物及酸度，對分解物的類型和濃度無法判別。④紅外吸收光譜法，它能檢測SOF2、SO2F2、SO2、SF4、SOF4、H2O和CF4，但SF6會影響其它氣體的吸收峰，有交叉干擾景象；紅外光源強度低，檢測器靈敏度低，定量精度缺乏。

采用碳納米控制造氣體傳感器檢測SF6放電分解氣體組分。碳納米管(CNT，CarbonNanotube)作為一種新的資料自從1991年被發(fā)現(xiàn)以來，其物理化學(xué)性質(zhì)和運用得到了廣泛的研討。

CNTs可作為微型氣體傳感器，具有常規(guī)傳感器不可比較的優(yōu)點：一是靈敏度高，其靈敏度可高達10ppb；二是大大降低了傳感器的任務(wù)溫度；三是大大減少了傳感器的尺寸；四是氣敏選擇性強。因此，它在生物、化學(xué)、機械、航空、軍事等方面具有廣泛的開展出路。

可行性分析SF6放電分解組分與絕緣缺陷關(guān)系研討的可行性研討氣體設(shè)備內(nèi)部各種缺陷產(chǎn)生的部分放電對SF6氣體分解組分的關(guān)系，經(jīng)過分子仿真軟件計算和實驗數(shù)據(jù)分析處置，構(gòu)建氣體絕緣設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生部分放電引起SF6氣體分解組分的數(shù)據(jù)庫，

經(jīng)過研討GIS設(shè)備絕緣缺陷產(chǎn)生部分放電程度和開展變化趨勢以及影響要素，提示導(dǎo)致突發(fā)性缺點的機理和條件，根據(jù)實際計算和實驗研討的結(jié)果，采用統(tǒng)計、擬合和數(shù)據(jù)發(fā)掘等方法，總結(jié)出有適用價值的閱歷計算公式或曲線是能夠的。特征與創(chuàng)新①研討SF6氣體分解組分及濃度與不同絕緣缺陷類型產(chǎn)生的部分放電程度及開展趨勢的內(nèi)在聯(lián)絡(luò)，經(jīng)過分解氣體組分測定與分析，處理氣體絕緣設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷產(chǎn)生部分放電的缺點診斷和形狀評價的難題。②針對SF6分解組分氣體分子特性，進展碳納米管多細微氣敏傳感器呼應(yīng)機理的研討，可研制功能性強的碳納米管氣敏傳感器。綜上所述，SF6放電分解組分與絕緣缺陷關(guān)系的監(jiān)測和研討，也是GIS缺點在線監(jiān)測的另一個重要的開展方向。六.電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)開展6.1在線監(jiān)測安裝的智能化。智能傳感器將傳感丈量、補償計算、工程量處置與控制等功能一同實現(xiàn)。智能傳感器采