变电设备在线监测技术探讨

摘 要：近年来，随着我国在线监测技术的不断更新和发展，在线监测技术在我国电力系统中的试验成果越来越显著，并能够成功应用。对变电设备进行必要的在线监测，保证其在可靠稳定的状态中安全运行，对电力系统的成熟操作运行具有重大意义。文章对当前电力系统应用较为广泛的几种在线监测技术进行探讨，并根据其技术原理及监测检修方法加以分析，为在实际生活中的应用提供重要的科学依据。

关键词：在线监测技术;变电设备;电力系统

中图分类号：TM721 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）36-0017-01

伴随着我国智能电网的建设发展机制，变电站大规模的建设，在线监测技术在变电站建设中应运产生，电力设备检测系统已不再单纯依靠传统的检修模式对其进行逐一的检测，而是利用智能网络设备实现电力在线监测技术。本文主要分析了变电设备在线监测系统的构成及其工作原理，并根据最新研发的在线监测系统在变电站工作中的实际操作应用作以下阐述。

1 在线监测技术概述及其特性

电力在线监测技术主要是指通过智能网络数据采集系统安装在电力系统设备上可以实现对电表设备的实际运行状况进行实时记录，同时根据其运行的基本状态对其进行测量和诊断的一种检测系统技术。

在线监测技术的特点主要表现在：在线监测技术在电力系统中操作技术灵活、可控制性强。在实际应用中能够精准的测量准确数据，并保证采集的数据具有可靠性，在日常维修当中，维护技术简单便捷，变电设备在线监测技术的实际应用而提高了电力系统的工作效率。同时，伴随着变电设备在线监测技术在电力系统领域中的实际应用价值逐渐显现，在线监测产品的需求量近年来呈上升趋势，是电力企业为进一步提高电力系统的状态检修工作所需的必要性，与此同时，智能电网战略的确定与发展，对未来电网可靠性的运行提出了更高的要求，而在线监测产品是其不可或缺的重要组成部分。因此为全面实现电力设备智能化、电气化以及电网状态检修的实施，需要在加强智能电网技术和设备的建设的同时，实现电网在线监控和在线预警系统的实施，使得电力在线监测设备系统更加完善和成熟，进一步推动我国智能电网在电力系统中的实际应用。

2 常用的在线监测技术

2.1 电缆局部放电监测技术

2.1.1 局部放电监测技术的概念及特征

局部放电现象主要是高压电器设备在足够强度的电场作用下而产生的局部范围以内的放电方式。这种放电仅仅与电导体之间的绝缘局部短接，因而不会形成一定的导电通道，它发生的主要部位往往是在绝缘内部，能够及时地反映出绝缘内部的具体状况。由于局部放电对绝缘介质会产生一定的影响，在高强度的局部放电状况下，绝缘介质强度往往会使电力设备绝缘的强度逐渐呈现下滑趋势，往往会造成高压电力绝缘介质发生重度损坏，因此在电压长时间的工作状态下，高压电力设备绝缘内部构造不能在高强度的局部放电中运行，同时在运行中要对其加强监测和检修工作，进而减少绝缘潜在故障的发生。

2.1.2 局部放电在线监测方法

①常规脉冲电流法。脉冲电流法是通过测量电流传感器及阻抗以此来检测电力设备和部件内部信号引起的局部放电脉冲电流，进而实现可视放电量的效果。局部放电会伴随着电荷的移动而移动，而移动的电荷能在脉冲电流的作用下，通过实现脉冲电流的测量即可完成对局部放电的检测结果。脉冲电流法是技术最成熟、应用最为广泛的一种监测方法，它所使用的传感器为电流传感器或耦合电容，在选择测量脉冲电流频率地带时，一般选择在低频段为宜，测量值要保证在数kHz到百kHz的范围内，最多达到mHz范围值。常规脉冲电流法广泛应用于变压器局部放电试验、预防交接试验以及变压器型式试验等，其主要特点是测量灵敏度高，同时还能够获得局部放电的基本量（如：视在放电量、放电相位、放电次数）等。

②超声波检测法。超声波是由电力设备局部放电的检测数值以此来超声波信号测量局部放电的大小和位置。在实际应用的监测过程当中，超声波传感器主要是通过在电气设备外壳上利用体外监测的方式进行的。超声波法主要适用于局部放电在线监测监控频率带保持在20～230 kHz之间。超声波检测法主要优点是：在监测变压器局部放电时能够轻松地实现在线监测以及空间定位方便快捷，在实际监测中，超声波法可以对模式进行系统识别和定量分析，进而能够实现准确地测量放电信息值。

③射频检测法。射频检测法是通过利用罗氏线圈传感器对发电机和变压器中的检测设备提取相应的信息信号，在高频率条件下，罗氏线圈传感器的贴耗量很小，因而适用于频率高的工作环境中，在实际测量中，大大地提高了测量效率和测量频率。同时罗氏线圈传感器具有体型小、安装便捷且能与系统运行相兼容等优势，因此此系统方法在发电机在线监测领域中应用广泛。但由于其只能检测出单一信号，在三相变压器的局部放电测量中无法应用。

2.2 变压器绕组变形在线监测技术

2.2.1 变压器短路电抗在线监测系统的概念及特征

由于变压器短路阻抗以及电感量值与绕组的尺寸大小和对应位置有关，利用在线监测变压器短路电抗的变化能够有效地分析绕组的具体情况。为准确判断变压器绕组的变化状况，至此研制出一套变压器短路电抗在线监测系统。该系统主要是通过数据采集系统、电量输送系统以及与之相连的系统设备构成。

2.2.2 变压器绕组变形监测的监测方法

当前，对变压器绕组变形监测的监测方法主要包括如下：

①频率响应分析法。频率响应可以简称为“频响”，它是通过电子仪器系统输入一个定量振幅，当频率信号发生变化时，监测系统的输出端就会与之发生响应。频响一般是由相频特性和幅频特性组成的，其主要特性往往是通过系统响应的相位（弧度）和幅度（分贝）来表示。频率响应分析法主要是通过对绕组变形的电感值以及电容值等网络变化值，并利用正弦波对其进行扫描，所监测出的绕组传递函数就是表示绕组的运行状况。频率响应分析法是当前国际技术上较为先进的一种在线监测绕组变形技术方法，它具有很强的抗干扰能力以及灵敏度，因此可以对微弱的绕组变形进行检测，但目前对定量的标准判断尚无明确。

②振动信号分析法。振动信号分析法主要是针对振动传感器测量铁芯及绕组在正常运行时所产生的振动信号进行分析，并根据所所得测量变化值来反映铁芯和绕组的具体情况。振动信号系统与电压器的无电气相连能够对传感器绕组变形和铁芯结构构造完整与否进行统一的系统监测。在这里振动信号分析中的“振动”表示的是一种动态参数，因此也可以表示为振动特性。振动信号分析就是将所采集的振动原始信号进行数字分析和处理，并使其成为一种振动故障判断图。振动信号分析法主要还包括时域分析法、幅值域分析法、频域分析法以及模态分析法等。

3 结 语

总而言之，变电设备在线监测技术在电力系统的实际应用当中具有很大的现实意义，为实现电力系统设备安全可靠地运行提供了有利的必要条件。伴随着智能电网的高速发展，在线监测技术有效运行的同时也为智能电网未来的发展标准奠定了坚实的基础，智能电网标准的制定将很大程度上推动新兴技术走向市场化，并逐渐地在全球产业认可的标准下实现产业化，为我国未来智能电网的建设发展开辟了一条新的发展道路和正确的方向。

参考文献：

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[2] 王贤广.电力系统变电设备在线监测系统应用[J].科技致富向导，2013，（6）.

[3] 耿宝宏，张军阳，高强.变电设备在线监测技术分析[J].东北电力技术，2011，（11）.

作者简介：姜勇聪（1979-），男，江苏海门人，硕士，工程师，主要从事电力系统运行与设计工作。