变电站主电气设备状态监测方法探究

摘 要 为了电网设施中的电力设备高效而又快捷的正常运转，使国家的生产发展以及人民的正常生产生活得到保障，电气设备的状态监测以及故障诊断就显得愈发重要了。文章对电气设备状态监测方法的探究，通过对变电站电气设备状态监测分析来保证变电站电气设备的正常运行。

关键词 变电站；变压器；断路器；防雷保护

中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0041-02

变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，如断路器，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。

1 变压器状态监控

变压器状态检测方法主要有：油色谱分析；局部放电；变压器绝缘特性试验。

1.1油色谱分析

用气相色谱法测定绝缘油中溶解气体的组分含量，是发供电企业判断运行中的充油电力设备是否存在潜伏性的过热、放电等故障，以保障电网安全有效运行的有效手段。也是充油电气设备制造厂家对其设备进行出厂检验的必要手段。

1.2局部放电

电力设备绝缘在足够强的电场作用下局部范围内发生的放电。这种放电以仅造成导体间的绝缘局部短（路桥）接而不形成导电通道为限。每一次局部放电对绝缘介质都会有一些影响，轻微的局部放电对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度的下降较慢；而强烈的局部放电，则会使绝缘强度很快下降。对运行中的设备要加强监测，当局部放电超过一定程度时，应将设备退出运行，进行检修或更换。

1.3变压器绝缘特性试验

变压器的绝缘等级，并不是绝缘强度的概念，而是允许的温升的标准，即绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。绝缘的温度等级分为A级E级B级F级H级。

变压器绝缘状态在线监测装置，包括工业计算机及其上的数据采集卡和数字I/O卡，数字I/O卡与电源管理单元相连，信号调理单元、放大器单元和介损铁芯测量单元相连，数据采集卡与放大单元和介损铁芯测量单元相连，放大器单元与信号调理单元连接，信号调理单元与局放前置板相连，介损铁芯测量单元与介损铁芯前置板相连，局放前置板与套管底部大传感器和套管末屏二合一传感器相连，介损铁芯前置板与套管末屏二合一传感器和铁芯接地传感器相连，将采集的信号送至工业计算机，对信号极性鉴别、数字滤波和抗干扰处理，计算被测变压器各相的局部放电量，统计放电次数，生成放电趋势图，具有整体性好、测量精度高、软件操作简单、可远程浏览的特点。

2 变电站防雷监测

供电部门的防雷工作是极其艰巨的，设备一旦损坏就有可能促使整个电力系统瘫痪，造成无法挽回的损失。因此，在变电站设计的过程中，要重视变电站设备的安全稳定，确保供电的可靠性。下面就主要分析一些国内电网架空线路以及变电站的主要防雷措施：

2.1高压防雷技术

在来电没有发生的时候，电压下的间隙是处在隔离绝缘状态的，如果一旦发生雷电有强大的电压击穿间隙的时候，就会产生接地保护的作用，从而使设备和线路处在安全的绝缘状态中。这主要是因为，人为给设备或者线路设置一种比雷电冲击绝缘水平低的间隙击穿电压，从而起到很好的保护作用。

2.2间隙保护技术

间隙保护就是变压器中性点间隙接地保护装置。线路大体的两极由角形棒组成，一极固定在绝缘件上连接带电导线，另一极直接接地，间隙击穿后电弧在角形棒间上升拉长，当电弧电流变小时可以自行熄弧，简单的结构，很小的运行维护量是间隙保护技术的主要优点，但是保护性一般是间隙保护技术的缺点，这主要是因为如果电弧电流大到几十安以上时就没有办法自行熄弧，这样间隙动作就会有截波的产生，对变压器本身的绝缘也是很不利的。

2.3避雷器保护技术

避雷器是一种雷电流的泄放通道，也是一种等电位连接体，在线路上并联对地安装，正常运行下处于高阻抗状态。当雷电发生时，避雷器将雷电电流迅速泄入大地，同时使大地、设备、线路处在等电位上，从而保护设备免遭强电势差的损害。避雷器技术当然也存在很多的缺点，由于避雷器的选用受安装地点的限制，其当受到雷击或者雷击感应的能量相当大，靠单一的避雷器件很难将雷电流全部导入大地而自身不会损坏。另外，间隙保护和避雷器技术都是靠间隙击穿接地放电降压来起到保护的作用，这两种防雷技术往往会造成接地故障或者相间短路故障，所以不能达到科学合理的保护作用。

3 变电站保护装置

电力系统微机保护装置机保护是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。微机保护装置主要作为110KV及以下电压等级的发电厂、变电站、配电站等，也可作为部分70V～220V之间电压等级中系统的电压电流的保护及测控。

电力系统微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机；输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

4 开闭电路的开关设备检测

4.1断路器触头的电寿命

大量的试验结果表明，从断路器累计电磨损的角度考虑，虽然燃弧时间的长短对单次开断是随机的，但对多次开断，其平均燃弧时间则是趋近的（20次开断与30次开断的平均燃弧时间有几乎相同的标准差），即随机因素对燃弧时间分散性及是否为首开相的影响从累计的角度来考虑可以忽略不计，也就是说，断路器的电磨损可以用开断电流作参照量。

4.2断路器保护装置

用到真空断路器的地方必然会用到微机保护装置，微机保护装置是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向，它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度等特点。

微机保护装置集测量、控制、监视、保护、通信等多种功能于一体的电力自动化高新技术产品，是构成智能化开关柜的理想电器单元。多种功能的高度集成，灵活的配置，友好的人机界面，使得该通用型微机综合保护装置可作为35KV及以下电压等级的不接地系统、小电阻接地系统、消弧线圈接地系统、直接接地系统的各类各类电器设备和线路的保护及测控，也可作为部分66KV、110KV电压等级中系统的电压电流的保护及测控。采用32位数字信号处理器（DSP）具有先进的内核结构，高速运算能力和实时信号处理等优点。支持常规的RS485总线和及CAN（DEVICENET）现场总线通讯，CAN总线具有也错帖自动重发和故障节点自动脱离等纠错机制，保护信息的实施性和可靠性。完善的自检能力，发现装置异常自动报警；具有自保护能力，有效防止接线错误和非正常运行引起的装置永久性损坏；免维护设计，无需在现场调整采样精度，测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大。

5结论

目前，对变电站电气主设备的状态监测还存在监测项目缺乏统一管理、监测系统本身的可靠性难以保证、智能化水平不高等问题。今后其研究方向应该是：把各种监测方法与计算机技术、信号处理技术和人工智能技术密切结合，增强监测系统自身的可靠性，开放性，兼容性。