關(guān)于智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場試驗方法的探討

1、    關(guān)于智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場試驗方法的探討    張棟摘 要：基于智能變電站在線監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)場試驗方法的空白，探索總結(jié)了一套行之有效的調(diào)試方案，并對現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析處理。關(guān)鍵詞：智能變電站;一次設(shè)備;在線監(jiān)測;試驗方法：tm63 ：a ：1671-2064（2020）08-0163-021在線監(jiān)測調(diào)試項目及方案：（實(shí)際模擬故障量，裝置如何報警，報警限值）一次設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測是智能變電站系統(tǒng)的重要組成部分。變壓器油色譜監(jiān)測系統(tǒng)，通過分析油色譜、油中水分監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，提前發(fā)現(xiàn)變壓器過熱或絕緣故障，同時可以降低檢修取油的次數(shù);通過

2、局部放電設(shè)備監(jiān)測gis內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超聲波，實(shí)現(xiàn)局部放電的監(jiān)測和定位;通過鐵心接地電流監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)鐵心多點(diǎn)接地故障;通過避雷器泄露電流監(jiān)測，判斷避雷器老化程度，記錄避雷器放電次數(shù);sf6氣體監(jiān)測實(shí)時顯示gis內(nèi)部sf6氣體的微水及密度。1.1在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試1.1.1網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)測試，監(jiān)測功能測試，數(shù)據(jù)記錄功能及自診斷功能測試檢測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接是否良好，檢驗網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)丟包率是否合格，網(wǎng)絡(luò)延時應(yīng)小于100ms，是否存在網(wǎng)絡(luò)擁塞，長時間監(jiān)測通訊狀態(tài)應(yīng)穩(wěn)定可靠，大數(shù)據(jù)量處理應(yīng)反應(yīng)快速準(zhǔn)確。在裝置運(yùn)行時期，系統(tǒng)應(yīng)能對動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的記錄，對于裝置出現(xiàn)異常等各類情況，系統(tǒng)能夠正確地建立

3、事件標(biāo)識;另外系統(tǒng)應(yīng)能保證記錄數(shù)據(jù)的安全性，不會因電源意外中斷、電流快速或緩慢波動而丟失已記錄的動態(tài)數(shù)據(jù);系統(tǒng)不會因存在了外部訪問就刪除了動態(tài)的記錄數(shù)據(jù);系統(tǒng)是否具備屏蔽人工刪除和修改動態(tài)記錄數(shù)據(jù)的功能;按下任意一個開關(guān)或按鍵不應(yīng)丟失或抹去已記錄的信息。檢查裝置是否具備自診斷功能并將其結(jié)果上傳監(jiān)控系統(tǒng)。1.1.2在線監(jiān)測設(shè)備與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接光纖測試連接光纖應(yīng)平滑布放，彎曲半徑應(yīng)滿足光纖展放要求，光纖接頭表面清潔，測試衰耗2db，裕度應(yīng)滿足要求。1.2變壓器油色譜1.2.1取油送檢（標(biāo)準(zhǔn)）由試驗人員記錄主變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)，并在主變壓器取油閥對本體油樣進(jìn)行采集，送試驗室利用色譜分析儀

4、分析，得出標(biāo)準(zhǔn)試驗數(shù)據(jù)。1.2.2分析（標(biāo)準(zhǔn)）結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)比對變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)記錄了主變壓器油中氫氣（h2）、一氧化碳（co）、二氧化碳（co2）、甲烷（ch4）、乙烯（c2h4）、乙烷（c2h6）、乙炔（c2h2）以及總烴含量，將色譜分析儀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與監(jiān)測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，看兩者是否吻合。1.2.3主變壓器運(yùn)行后色譜分析在變壓器運(yùn)行狀態(tài)下再次取油重復(fù)以上步驟，以檢驗在線監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性。1.3變壓器鐵芯電流1.3.1通電試驗校驗采集器準(zhǔn)確度使用標(biāo)準(zhǔn)試驗電流源在穿心電流互感器的一次側(cè)通入試驗電流，獲取6個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，分別通入10ma，100ma，500ma，1000ma

5、，5000ma，10000ma電流，同時記錄各記錄點(diǎn)在監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示值。1.3.2將試驗結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對將監(jiān)控系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)與選取標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，應(yīng)符合誤差5%的要求。公式如下：1.3.3與運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比對在主變壓器運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)際測量變壓器鐵芯的接地電流，與在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)比對同時也應(yīng)該滿足誤差要求。1.4在gis耐壓試驗中進(jìn)行超聲波局放試驗1.4.1試驗操作（1）將各個間隔斷路器、隔離開關(guān)全部合上，地刀全部拉開，從套管加um/進(jìn)行老煉，持續(xù)時間5min。（2）老煉：加壓um，持續(xù)3min。（3）耐壓：斷路器、隔離開關(guān)與第一步相同，加壓（ut），持續(xù)1mi

6、n。（4）耐壓結(jié)束后降壓至u0進(jìn)行局部放電試驗。1.4.2 gis局放試驗（1）測試背景噪聲，應(yīng)盡量避免工作環(huán)境的其他噪聲干擾;（2）將傳感器放置在待測點(diǎn)上，傳感器在使用之前應(yīng)均勻涂抹專用硅膠，測量之時應(yīng)盡量保持靜止?fàn)顟B(tài);（3）觀察連續(xù)模式圖譜，與背景噪聲圖譜比較，如信號增長明顯，由判據(jù)來區(qū)分故障類型，確定之后顆粒故障需結(jié)合脈沖模式進(jìn)行危險性評估，毛刺和電位懸浮引起的放電需結(jié)合相位模式再具體區(qū)別判定。根據(jù)聲音在氣室傳遞衰減的特性，結(jié)合gis內(nèi)部結(jié)構(gòu)判斷故障部位。1.4.3注意事項（1）試驗前要保證ct短路接地，pt開路。（2）試驗前保證各斷路器、隔離開關(guān)位置正確。（3）進(jìn)行局放測量時要保證開關(guān)

7、室內(nèi)無雜聲，以免干擾測量結(jié)果。（4）當(dāng)儀器不用電池工作時，儀器必須接地。1.5 gis sf6微水密度（1）用密度繼電器效驗儀檢驗gis中監(jiān)測探頭精度：將密度繼電器調(diào)節(jié)至固定壓力，記錄在線監(jiān)測的實(shí)時數(shù)據(jù)，壓力可選取0.1mpa，0.2mpa，0.3mpa，0.5mpa，0.6mpa，0.8mpa六個點(diǎn)進(jìn)行檢驗。檢驗時壓力變化必須十分緩慢（大約為0.02bar/s），必須避免在氣體密度繼電器上吹風(fēng)和直接日照。（2）檢驗gis中sf6微水含量（標(biāo)準(zhǔn)）：試驗人員使用sf6微水測試儀，通過gis充氣口，使用配套接口與gis連接，調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)壓力測量sf6微水含量。連續(xù)測量五次數(shù)值，準(zhǔn)確記錄。（3

8、）將實(shí)測氣體壓力與在線監(jiān)測采集數(shù)據(jù)比對。（4）微水試驗結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)）與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比較是否滿足誤差要求。（5）模擬sf6氣體壓力達(dá)到監(jiān)測報警門限值，觀察在線監(jiān)測設(shè)備的反應(yīng)。1.6避雷器泄露電流1.6.1通電試驗檢驗全電流線性度及精度使用標(biāo)準(zhǔn)試驗電流源在穿心電流互感器的一次側(cè)通入試驗電流，獲取6個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，分別通入100a，500a，1000a，2000a，5000a，9000a電流，同時記錄各記錄點(diǎn)在就地采集裝置及監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示值。1.6.2將試驗結(jié)果與監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對（1）將就地采集裝置顯示數(shù)據(jù)和監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)計算誤差，以校驗數(shù)據(jù)傳輸和記錄的準(zhǔn)確性。誤差±

9、（標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)×5%+5a），公式如下：（2）另外一個檢測方法是在pt二次回路加額定電壓，通過pt感應(yīng)使一次設(shè)備達(dá)到工頻額定電壓，此時觀察記錄避雷器泄露電流表讀數(shù)（由于電流表經(jīng)過校驗，故可以作為標(biāo)準(zhǔn)），與就地采集裝置顯示數(shù)據(jù)和監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)比對，計算誤差。（3）使用放電計數(shù)器測試儀檢驗放電次數(shù)：使用放電計數(shù)器測試儀gn-15對避雷器計數(shù)器進(jìn)行放電試驗，就地采集裝置顯示放電次數(shù)應(yīng)與試驗次數(shù)吻合，同時記錄在線監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，也應(yīng)與試驗次數(shù)吻合。2現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)的問題及分析、解決辦法2.1避雷器放電計數(shù)器誤動通過長時間現(xiàn)場調(diào)試及試驗監(jiān)測發(fā)現(xiàn)避雷器的放電次數(shù)計數(shù)器存在誤動的問題，就地采集裝置

10、顯示的放電次數(shù)大多不為0，最多的達(dá)到17次。通過對避雷器計數(shù)器的整體研究，分析出是因為放電計數(shù)器中微電流傳感器靈敏度過高，閾值范圍無法滿足現(xiàn)場試驗及正常運(yùn)行狀態(tài)下的需求，且微電流傳感器中的連接導(dǎo)線在試驗及運(yùn)行狀態(tài)下處于周圍電磁場中存在干擾問題，使放電計數(shù)器無法躲過試驗及運(yùn)行條件下的沖擊，導(dǎo)致勿動的產(chǎn)生。2.2避雷器穿芯式微電流互感器采樣精度在對避雷器在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的過程中，對避雷器穿芯式電流互感器進(jìn)行模擬通電，通過就地的采集裝置觀測電流值時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過避雷器穿芯電流互感器的電流數(shù)值固定，而裝置顯示的電流值變化幅度過大，超出誤差范圍。通過分析我們得出避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)采用的電流互感器為穿芯

11、式零磁通微電流傳感器，該種傳感器的特點(diǎn)是采樣范圍從幾百a級至幾ma級。靈敏度高，輸出能靈敏反應(yīng)輸入量微小變化;輸出信號盡可能大。測量范圍內(nèi)線性度好，輸出波形不發(fā)生畸變，輸出信號與被測信號間比值差、角差小，其差值穩(wěn)定，不隨溫度等因素變化而變化。穿芯式微電流互感器原理如下：設(shè)i1為微電流互感器一次側(cè)電流，i2為二次側(cè)電流，i0為激磁電流，n1、n2分別為一、二次繞組匝數(shù)。該微電流互感器磁勢平衡方程為：i1n1+i2n2=-i0n1當(dāng)激磁安匝i0n1為零時，i1n1=-i2n2即付邊安匝變化能完全反映原邊安匝變化，誤差為零。一般稱i0n1為絕對誤差，i0n1/i1n1為相對誤差。電流互感器誤差為復(fù)數(shù)

12、誤差，可用比值差f和角差表示。=-i0n1/i1n1=f+j式中f=（i2n2/i1n1）/i1×100%，為i2逆時針180°后與i1夾角。由此可見，由于i0n1的存在，使i2n2與i1n1存在角差和比值差f。若i0=0，則激磁磁勢為0，誤差為零。此時鐵芯處于“零磁通”狀態(tài)，它工作于磁化曲線起始段即線性段。這時，電流互感器輸出波形就不會畸變，保持良好線性度，此即為“零磁通原理”。若能使互感器鐵芯始終處于零磁通狀態(tài)，就能從根本上消除電流互感器誤差。由互感器工作原理可知，靠互感器自身是不可能實(shí)現(xiàn)零磁通，必須靠外界條件補(bǔ)償或調(diào)整。因此我們提出在互感器的二次側(cè)增加一個有源繞組的方

13、法來平衡互感器內(nèi)鐵芯所產(chǎn)生的激磁磁勢，來近似的使互感器鐵芯達(dá)到零磁通，解決誤差問題從而能夠投入正常運(yùn)行。2.3在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控功能部分不完善在調(diào)試過程中，通過試驗的方法使在線檢測系統(tǒng)獲得采樣，實(shí)時的反應(yīng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，但是當(dāng)一次設(shè)備出現(xiàn)故障，或使用試驗手段模擬一次設(shè)備故障的情況下，在線監(jiān)測就地裝置或監(jiān)控系統(tǒng)雖然能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并反映故障采樣，卻無法通過報警或聲音等方式及時報告變電站內(nèi)值班運(yùn)行人員或集控站，使在線監(jiān)測系統(tǒng)只是實(shí)時反映一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)而無法報警。通過對在線監(jiān)測的后臺軟件zf800的使用和研究，當(dāng)通過試驗手段模擬故障的時候，zf800能夠?qū)崟r的反映故障狀態(tài)，記錄故障數(shù)據(jù)，軟件提供趨勢圖、直方圖、大衛(wèi)三角形等圖形來顯示，在zf800界面有指示燈來反應(yīng)一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，綠色表示正常運(yùn)行，黃色表示告警，紅色表示故障，然而該軟件使用485同綜自系統(tǒng)后臺連接，目前還無法實(shí)現(xiàn)綜自后臺報警發(fā)信以及聲音告警，并且無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時上傳。經(jīng)討論和分析，我們決定借鑒目前廣泛運(yùn)用的綜合自動化變電站監(jiān)控系統(tǒng)模式，要求在線監(jiān)測廠家通過zf800軟件實(shí)時上傳在線監(jiān)測系統(tǒng)的遙信及遙測數(shù)據(jù)，并上傳集控或調(diào)度，完善無人值守變電站理念，通過軟件自身的報