發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

1、發(fā)電機(jī)局局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行模式優(yōu)化探討發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化探討李憲棟1,李 強(qiáng)2,薛恩澤1（1.黃河水利水電開(kāi)發(fā)總公司,河南 濟(jì)源459017；2.長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）摘要：發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和采集數(shù)據(jù)的有效性。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可以保證數(shù)據(jù)采集的完整，這是數(shù)據(jù)分析整理的前提。針對(duì)某廠局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，從系統(tǒng)運(yùn)行模式和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況進(jìn)行了分析，找到了軟件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)太多運(yùn)行慢進(jìn)而導(dǎo)致死機(jī)的原因，采取了數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)、定期下載備份整理的優(yōu)化措施，使問(wèn)題得到了解決。在此基礎(chǔ)上提出了針對(duì)不同情況采用不同的數(shù)據(jù)

2、采集分析頻次的方案，對(duì)分析對(duì)象選擇和系統(tǒng)功能層次化進(jìn)行了探討，這有利于進(jìn)一步減少系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；局部放電；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；運(yùn)行；優(yōu)化中圖分類(lèi)號(hào)：TM312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BDiscuss on Optimization about Operation Mode of Generator Partial Discharge Online Monitoring SystemLI Xiandong1，LI Qiang2 ，XUE Enze1 (1.Yellow River Water Hydroelectric Development Corporation,

3、Jiyuan Henan 459017,China, 2.Changchun Institute of Technology，Changchun Jilin 130012,China)9Abstract: Operation stability and data collecting effectiveness are the main problems concerned in the operation of generator partial discharge online monitoring system. System operation stability can assure

4、 the data collecting integrity, which is the premise of data analyzing. Loss of data during operation of generator partial discharge online monitoring in one plant was analyzed, data storage locally and downloaded at fixed periods are the improvement methods, which were proved an effective way. A sc

5、heme is proposed based on the analysis, in which data collection frequency should change according to data change trend, analysis objects and system function levels are discussed. This can be beneficial to data save reduce, which will improve efficiency and stability of the system.Key words：Generato

6、r; Partial Discharge; Online Monitoring；Operation; Optimization0引言電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是目前各發(fā)電企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，研究的熱點(diǎn)也集中在發(fā)電機(jī)和變壓器等價(jià)值高壽命周期長(zhǎng)的主設(shè)備上。借助狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以合理安排設(shè)備檢修周期，延長(zhǎng)設(shè)備的檢修間隔時(shí)間，從而為發(fā)電企業(yè)創(chuàng)造更多效益。狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，文獻(xiàn)1-3對(duì)發(fā)電機(jī)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。發(fā)電機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)是目前正在推廣應(yīng)用的技術(shù)，還沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和分析標(biāo)準(zhǔn)，各系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)也不盡相同。如何分析處理在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及利用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供依據(jù)就成為運(yùn)行單

7、位重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。文獻(xiàn)4-6對(duì)發(fā)電機(jī)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況進(jìn)行了研究，但對(duì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的分析研究不多。本文試結(jié)合某廠發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理情況中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行探討。1發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架1.1硬件系統(tǒng)發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括局部放電傳感器、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀、系統(tǒng)主機(jī)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。傳感器完成發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)的采集，并將局部放電信號(hào)通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳給在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器完成在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信號(hào)的初步處理，并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。系統(tǒng)主機(jī)完成多臺(tái)發(fā)電機(jī)局部放電數(shù)據(jù)的采集匯總分析，形成分析報(bào)告。典型的發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件

8、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。本文討論的發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)局部放電傳感器采用EMC型電容耦合器（即局放儀耦合器），每相安裝兩個(gè)，安裝在發(fā)電機(jī)定子匯流排出口處（見(jiàn)圖2）。圖1 發(fā)電機(jī)局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Fig1 Generator Partial Discharge Online Monitoring System系統(tǒng)采用定時(shí)噪聲分離技術(shù)，通過(guò)比較2個(gè)傳感器所在支路的局部放電信號(hào)到達(dá)監(jiān)測(cè)儀器時(shí)間相同與否，可以有效地將發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)與外部干擾信號(hào)分離7。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀即局放儀，可以連續(xù)對(duì)發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每臺(tái)機(jī)組配一臺(tái)局放儀，安裝在發(fā)電機(jī)出口勵(lì)磁變壓器旁的墻上（見(jiàn)圖3），可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；也可

9、以根據(jù)遠(yuǎn)程主機(jī)控制指令采集信號(hào)，初步處理，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到主機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)即局放儀控制機(jī)，是一臺(tái)普通的工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)機(jī)組局放儀的控制，完成對(duì)發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)包括連接傳感器、局放儀和系統(tǒng)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，是標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。1.2軟件系統(tǒng)本文討論的發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件主要包括在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部數(shù)據(jù)分析處理軟件、數(shù)據(jù)傳輸軟件和主機(jī)高級(jí)數(shù)據(jù)分析軟件。數(shù)據(jù)傳輸軟件根據(jù)需要可以選擇傳輸一維數(shù)據(jù)軟件和傳輸二維數(shù)據(jù)軟件。高級(jí)數(shù)據(jù)分析軟件可以完成對(duì)多臺(tái)局部放電數(shù)據(jù)的集中處理，如表格展示、二維展示和趨勢(shì)分析。圖2 發(fā)電機(jī)局部放電傳感器安裝位置 圖3 發(fā)電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)儀安裝位置F

10、ig2 Installation Position of Fig3 Installation Position of Generator Partial Discharge Sensors Generator Partial Discharge Device 1.3系統(tǒng)運(yùn)行模式本文討論的發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在投入運(yùn)行初期，采用了定時(shí)采集局部放電信號(hào)的運(yùn)行模式。在此模式下，現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行在遠(yuǎn)程控制方式，系統(tǒng)主機(jī)每小時(shí)向監(jiān)測(cè)儀器發(fā)出一次采集指令，監(jiān)測(cè)儀器接到指令開(kāi)始采集發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)，并將采集到的信號(hào)初步處理后及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到系統(tǒng)主機(jī)。本系統(tǒng)采集的發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)指標(biāo)包括放電強(qiáng)度q

11、和放電次數(shù)n，對(duì)應(yīng)交流電的正負(fù)半周分別采集各自的指標(biāo)。系統(tǒng)同時(shí)采集了兩個(gè)傳感器所在支路的八個(gè)指標(biāo)。2運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題本文討論的發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2009年10月投入運(yùn)行， 2010年下半年發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，見(jiàn)圖4。需要說(shuō)明的是，監(jiān)測(cè)的發(fā)電機(jī)是調(diào)峰電站的發(fā)電機(jī)組，啟停頻繁，且采取了定期檢修方式，分析數(shù)據(jù)是否丟失需要核對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況。圖中顯示，2010年5月7日至5月17日為機(jī)組檢修時(shí)間，在2010年7月30日至8月10日間系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，同樣的情況發(fā)生在2011年1月29日至2月10日和2011年4月15日至4月25日。定期的數(shù)據(jù)拷貝中發(fā)現(xiàn)，有時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，有時(shí)有網(wǎng)絡(luò)通信故障記錄

12、。經(jīng)過(guò)深入分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的原因是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸軟件有時(shí)出現(xiàn)假死現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能及時(shí)采集。導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸軟件死機(jī)的原因是該軟件中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量太大，導(dǎo)致軟件運(yùn)行越來(lái)越慢，甚至死機(jī)。而在系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行模式下，現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器內(nèi)不儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在系統(tǒng)主機(jī)，這就要求系統(tǒng)主機(jī)連續(xù)運(yùn)行，且要保證主機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸軟件和數(shù)據(jù)分析軟件連續(xù)運(yùn)行。一旦主機(jī)故障或網(wǎng)絡(luò)故障，都將導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。初期的數(shù)據(jù)傳輸軟件不支持現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器連續(xù)測(cè)量方式，只能安照主機(jī)指令定期采集數(shù)據(jù)，最高頻率為每小時(shí)1次。圖4 發(fā)電機(jī)局部放電數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)Fig.4 Trend of Generator Partial Discharge Data3運(yùn)

13、行模式優(yōu)化針對(duì)系統(tǒng)初期運(yùn)行模式中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了如下優(yōu)化。（1）現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀改為連續(xù)測(cè)量模式，數(shù)據(jù)存現(xiàn)地。在此模式下，只要發(fā)電機(jī)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)儀器就連續(xù)測(cè)量發(fā)電機(jī)局部放電信號(hào)，并分析對(duì)比，記錄每天的最大值、最小值和平均值?，F(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器最多可以存儲(chǔ)24個(gè)月的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將按照先進(jìn)先出的原則保存。（2）重新安裝數(shù)據(jù)傳輸軟件，采用定期下載數(shù)據(jù)模式。在上位機(jī)重新安裝了數(shù)據(jù)傳輸軟件，此軟件可以根據(jù)需要隨時(shí)下載現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行趨勢(shì)分析。只是此軟件不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的二維展示。現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器上有報(bào)警指示燈，在沒(méi)有報(bào)警時(shí)每月下載一次發(fā)電機(jī)局放測(cè)量的數(shù)據(jù)。（3）定期拷貝數(shù)據(jù)。針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸軟件中數(shù)據(jù)多導(dǎo)致死機(jī)

14、問(wèn)題，采取了定期導(dǎo)出數(shù)據(jù)并備份的辦法。在專(zhuān)用的數(shù)據(jù)拷貝程序中，可以定期將數(shù)據(jù)傳輸軟件中的數(shù)據(jù)拷貝備份，然后刪除傳輸軟件內(nèi)的數(shù)據(jù)，保留適當(dāng)量數(shù)據(jù)，以保證軟件的正常運(yùn)行。（4）聯(lián)合應(yīng)用。優(yōu)化后的系統(tǒng)安裝了兩套數(shù)據(jù)傳輸軟件，一套用于配合數(shù)據(jù)存現(xiàn)地定期下載，其缺點(diǎn)是每天只留一組數(shù)據(jù)，且采集過(guò)程無(wú)法控制；一套用于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，可以設(shè)定每小時(shí)自動(dòng)采集一次，或者根據(jù)需要隨時(shí)手動(dòng)采集。將兩者聯(lián)合應(yīng)用可以使系統(tǒng)功能更完善，在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)明顯變化時(shí)，可以利用每天一組的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，一般取平均值；在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化較大時(shí)，可以切換到監(jiān)測(cè)頻次較高的模式，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行二維分析，必要時(shí)借助更高級(jí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行三維分析。

15、4系統(tǒng)優(yōu)化后的效果分析2011年7月完成了對(duì)此發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析優(yōu)化，此后的一年里系統(tǒng)運(yùn)行正常，沒(méi)有再出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)見(jiàn)圖5。圖5 系統(tǒng)優(yōu)化后發(fā)電機(jī)局部放電變化趨勢(shì)Fig5 Trend of Generator Partial Discharge After Optimization圖中從上到下分別展示的是A、B、C三相數(shù)據(jù)的平均值，分布較稀疏的點(diǎn)是因?yàn)橄到y(tǒng)正常停機(jī)或者停機(jī)檢修，沒(méi)有采集數(shù)據(jù)。優(yōu)化后的系統(tǒng)每天保留一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)包含最大值、最小值和平均值，根據(jù)需要可以通過(guò)軟件分別查看或者同時(shí)查看。從長(zhǎng)期分析看，軟件還可以每月形成一組數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行趨勢(shì)展示。5

16、系統(tǒng)運(yùn)行模式優(yōu)化探討5.1數(shù)據(jù)分散儲(chǔ)存功能在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該采用數(shù)據(jù)分散儲(chǔ)存模式，即在現(xiàn)地監(jiān)測(cè)儀器和系統(tǒng)主機(jī)同時(shí)存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的模式，并在需要時(shí)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)下載。這種模式降低了對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的依賴(lài)性，不再要求系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)每時(shí)每刻都保證處于良好運(yùn)行狀態(tài)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。5.2數(shù)據(jù)分析對(duì)象局部放電在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)就存在，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)首先應(yīng)該關(guān)注的是其發(fā)展趨勢(shì)，作為趨勢(shì)分析而言，應(yīng)該取數(shù)據(jù)平均值。目前常用的數(shù)據(jù)分析指標(biāo)包括放電強(qiáng)度和放電次數(shù)8，一般認(rèn)為，在放電強(qiáng)度和放電次數(shù)同時(shí)增大時(shí)，預(yù)示著絕緣問(wèn)題惡化可能性大9，因此將兩者結(jié)合分析可以增強(qiáng)判斷的有效性。在保證數(shù)據(jù)采集對(duì)象有效性的前提下，合理選

17、擇數(shù)據(jù)分析對(duì)象可以減少數(shù)據(jù)處理量，這有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。5.3系統(tǒng)功能層次化系統(tǒng)應(yīng)該具備趨勢(shì)分析和診斷分析功能。首先進(jìn)行的是趨勢(shì)分析，如果趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)需要重點(diǎn)關(guān)注時(shí)，應(yīng)能發(fā)出預(yù)警并根據(jù)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，增加采集的頻次，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維或三維分析，以便進(jìn)一步分析放電模式和放電位置。6結(jié)語(yǔ)發(fā)電機(jī)局部放電數(shù)據(jù)的分散存儲(chǔ)和定期下載備份有效提高了發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而可以保證發(fā)電機(jī)局部放電系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的完整性。根據(jù)發(fā)電機(jī)局放數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)合理確定采集頻次可以減少系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量，這有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在對(duì)發(fā)電機(jī)局放數(shù)據(jù)的采集分析中確定合理的分析對(duì)象是對(duì)數(shù)據(jù)

18、簡(jiǎn)化處理的前提，分析對(duì)象應(yīng)保證分析的有效性。系統(tǒng)功能的層次化有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性，在滿(mǎn)足基本要求的前提下將系統(tǒng)預(yù)警和診斷功能層次化是一個(gè)考慮的方向。如何根據(jù)發(fā)電機(jī)局放數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)來(lái)合理評(píng)估發(fā)電機(jī)的絕緣狀態(tài)是需要長(zhǎng)期分析研究的工作，這需要在實(shí)踐中逐步積累經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 崔東君，劉念.大型電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法研究J. 四川電力技術(shù), 2009, 32(10): 50-53.2 劉娟，潘羅平，桂中華，等.國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀J. 大電機(jī)技術(shù), 2010, 208(2): 45-49.3 萬(wàn)元，李朝暉，薛松.等.水輪發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中的脈沖識(shí)別方法 J. 高電壓技術(shù), 2009, 35(9): 2169-2175.4 徐陽(yáng)，胡曉，楊楚明，等.發(fā)電機(jī)局部放電甚高頻在線(xiàn)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析J.高壓電器, 2009, 45(2): 48-53.5 付海濤，肖榮，余維坤.在線(xiàn)實(shí)測(cè)的水輪發(fā)電機(jī)局部放電圖譜分析J. 大電機(jī)技術(shù), 2010, 208(10): 16-19.6 李憲棟, 唐新文, 石月春, 等. 發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用探討J. 水電能源科學(xué), 2011, 29(10): 150-154.7 馮義，王凱，徐陽(yáng)，等. 水輪發(fā)電機(jī)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)中的抗干擾研究J. 高電壓技