(国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心江苏徐州221005)
摘要:电力供应的可靠性随着时代的发展,在当今的社会环境下被提出了越来越高的要求,随之也逐渐发展壮大的就是国家电力系统。在以往的电力系统使用的是传统的定期停电,用这种办法进行预防性试验,从而保证电网的可靠性运行,很明显现在这种做法并不能满足时代发展的要求。在这种情况下,电气设备在线监测技术随之产生。这种监测设备弥补了以往的不足,这就使得现代电力系统设备需要采用绝缘监测这样的一系列重要手段。
关键词:高压电气设备;绝缘;在线监测
1绝缘在线监测技术
1.1绝缘在线监测技术的发展
绝缘在线监测技术的发展大体经历了3个阶段:带电测试阶段。这一阶段起始于70年代左右。当时人们仅仅是为了不停电而对电气设备的某些绝缘参数(如泄露电流)进行直接测量。设备简单,测试项目少,灵敏度较差。从80年代开始,出现各种专用的带电测试仪器,使在线监测技术从传统的模拟量测试走向数字化测量,摆脱将仪器直接接入测试回路的传统测量模式,取而代之的是使用传感器将被测量的参数直接转换成电器信号。从90年代开始,随着计算机技术的推广使用,出现以计算机处理技术为核心的微机多功能绝缘在线监测系统。利用计算机技术、传感技术和数字波形采集与处理技术,实现更多的绝缘参数在线监测。这种在线监测信息量大、处理速度快,可以对监测参数实时显示、储存、打印、远传和越线报警,实现了绝缘在线监测的自动化,代表了当今绝缘在线监测的发展方向。
1.2绝缘在线监测基本原理
高压电气设备绝缘在线监测技术是在电气设备处于运行状态中,利用其工作电压来监测绝缘的各种特征参数。因此,能真实的反映电气设备绝缘的运行工况,从而对绝缘状况作出比较准确的判断。高压电气设备绝缘在线监测主要检测参数是电气设备的介损值,其测量原理大都使用硬件鉴相既过零比较的方法。目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换(FFT)的方法来求介损。取运行设备PT的标准电压信号与设备泄露电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机,通过软件的方法对信号进行频普分析,仅抽取50HZ的基本信号进行计算求出介损。这种方法能很好地消除各种高次谐波的干扰,测试数据稳定,能很好地反映出设备的绝缘变化。对于设备物理量(如变压器油温、气体含量等)的在线监测则是通过置放传感器探头的方法采集信号,并转换成数字信号送入计算机分析处理。
2高压电气设备在线绝缘监测系统
2.1绝缘监测方法
基于高压电气设备在线监测系统智能诊断的信息需要,高压电气设备绝缘需进行综合监测。综合监测方法通常有离线的绝缘参数测量与试验和在线监测。离线试验及检测项目在检修规程中已有详细的规定,广泛应用的检测方法有直观检查法、测量绝缘电阻法、测量泄露电流法、高压试验法、测量损失角法和局部放电法等。高压电气设备绝缘在线监测是指在电气设备处于运行状态中,利用其正常信号和异常信号,包括电压、电流、局部放电量、介质损耗值、泄露电流以及设备电容值等多种信号来监测设备绝缘状况。基于现代智能技术的处理,监测信号的特征参数能够真实的反映电气设备绝缘的运行工况,从而对绝缘状况作出及时准确的判断。目前,高压电气设备绝缘在线监测通常采用的有:绝缘油在线色谱分析、交流泄露电流、介质损耗角正切、局部放电量及放电位置、设备电容值和绝缘子动态污秽等在线监测。
2.2在线绝缘监测主要信号的采集处理
目前,局部放电量是反映绝缘状态最灵敏的特征量,可以在故障早期发现潜伏性故障,为设备的维护提供最有力的依据。局部放电信号是非常微弱的脉冲信号,目前主要采用超宽频电流传感器进行采集,但信号中含有大量的噪声干扰,普通滤波器难以消除。利用局部放电信号中的白噪声和周期性窄带干扰在小波变换后的不同特性,以及局放信号与周期脉冲具有不同的相关性,提出局放信号的分层式综合处理模型。该模型达到了提高抗干扰能力和准确提取局部放电信号的目的,有效提取绝缘特征参数,能够准确预测绝缘老化和进行故障识别。介质损耗的测量是一项灵敏度很高的监测项目。其测量原理大都使用硬件鉴相既过零比较的方法进行在线测量。目前的绝缘在线监测基本都是用快速傅立叶变换(FFT)的方法来求介损。它是取运行设备PT的标准电压信号与设备泄露电流信号直接经高速AD采样转换后送入计算机,通过软件的方法对信号进行频普分析,仅抽取50HZ的基本信号进行计算求出介损。这种方法能很好地消除各种高次谐波的干扰,测试数据稳定,能很好地反映出设备的绝缘变化。电容性设备泄漏电流的测量信号是从末屏采集的,一般为毫安级。由于在现场易受强电场的干扰,因此要求传感器具有较高的稳定性和抗干扰性,材料一般使用线性度和稳定性高的披莫合金,结构采用零磁通传感器,并用钢质外壳屏蔽。现在在线监测将采集信号就地进行数字化处理以消除干扰。电容量的测量是根据泄漏电流和采集的母线电压换算得到的。国内泄漏电流和电容量在线监测装置数据准确、稳定,可以满足现场需要。对于设备物理量(如变压器油温、气体含量等)的在线监测则是通过置放传感器探头的方法采集信号,并转换成数字信号送入计算机进行分析处理。
2.3在线绝缘监测系统功能
高电压设备绝缘在线监测系统既能对带电设备的绝缘特性参数实时测量,又能对获取数据进行分析处理。一般具有以下功能数据浏览;高压电气设备绝缘监测系统采用浏览器方式实现。用户可在任何一台联网机上查询设备相关数据和设备工作状态,可要求主机对设备数据进行分析、计算和判断,并将结论返回给用户。在基于信息融合及嵌入intenet技术,在线网络实现过程如下。
提供设备在线和离线检测参数信息;它包括变压器、互感器、绝缘子、高压开关柜和避雷器等设备的状态信息。智能诊断;将专家系统、神经网络等人工智能理论应用于设备的运行状态、故障的判断、诊断及状态检修建议的提出。智能预测和决策支持;可以根据设备的历史数据及工作状况,预测设备未来的运行状态。并由此调整设备的工作条件,保证其正常运行。当设备发生故障或灾害时,能帮助其分析发生的原因等。
结语:总之,高压电气设备在线监测技术已经逐渐得到广泛的关注,其发展应用现状也比较明确,正在不断的进步。现阶段,必须加大普及高压电气设备在线检测技术的力度,使其更多的出现在相应的变电站中,发挥其最大会的功效,推动我国变电站的发展步伐,更好的人们的生产生活服务。
参考文献:
[1]林俊荣.变电设备绝缘在线监测技术应用[J].低碳世界,2016,04:51-52.
[2]倪建伟.高压电气设备对绝缘技术的应用[J].南方农机,2016,04:84+88.