電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與發(fā)展

電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究與發(fā)展摘要:分析了變壓器、斷路器、避雷器和電容性設(shè)備的狀態(tài)檢修策略及在線監(jiān)測(cè)的方法,對(duì)電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)技術(shù)手段進(jìn)行述評(píng),提出了供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的研究方向和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:供電設(shè)備;在線監(jiān)測(cè);變壓器;斷路器;避雷器

對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的在于及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障的征兆,以便運(yùn)行維護(hù)人員在事故處于萌芽狀態(tài)時(shí),就能夠通過檢測(cè)手段及早消滅隱患,從而避免惡性事故的發(fā)生。隨著電力系統(tǒng)向市場(chǎng)化的逐步邁進(jìn),廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)行,以節(jié)約成本和降低檢修費(fèi)用為目的的電氣設(shè)備狀態(tài)檢修越來越受到人們的重視。早期電力企業(yè)實(shí)行的以《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》為依據(jù)的設(shè)備檢修,已不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要。

針對(duì)供電設(shè)備的狀態(tài)檢修,破除單純以時(shí)間為基礎(chǔ)的設(shè)備維修制度,建立以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修制度,是維修工作擺脫盲目性,走向科學(xué)化的一場(chǎng)深刻變革。根據(jù)有關(guān)資料記載,對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和診斷,可使設(shè)備維修費(fèi)減少25%～50%,設(shè)備事故率減少75%,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。近年來隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的日益成熟,在智能化理論如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,組成了高層次的供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由于先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,可預(yù)見供電設(shè)備的狀態(tài)維修必將進(jìn)入智能化的新時(shí)代。

1預(yù)防性試驗(yàn)與在線監(jiān)測(cè)現(xiàn)行的定期維修制度并不適用于所有設(shè)備。對(duì)于有些初始運(yùn)行狀態(tài)很好的設(shè)備,經(jīng)過帶有一定盲目性的檢修后,反而破壞了原有的良好狀態(tài),造成大量人力、物力的浪費(fèi)。傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)由于試驗(yàn)電壓低,而且是在離線停電狀態(tài)下進(jìn)行的,無法真實(shí)反映運(yùn)行電壓下的絕緣性能和整個(gè)設(shè)備工況,所以最終檢測(cè)結(jié)果的可信度大大降低,這就是雖然整體預(yù)防性試驗(yàn)合格,但仍時(shí)有故障發(fā)生的原因。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)1985～1990年間80%的變壓器事故是在預(yù)防性試驗(yàn)合格的情況下發(fā)生的;福建省1984～1988年間的電力設(shè)備事故中,近90%的設(shè)備的歷年來預(yù)試數(shù)據(jù)結(jié)果是合格的;貴陽(yáng)電力局1998年站街變206開關(guān)CT在高壓試驗(yàn)中合格,但卻發(fā)生了爆炸事故。

上述情況表明,有必要改變現(xiàn)行的預(yù)防性維修制度,其發(fā)展方向是在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù),以及以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修。電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)通過實(shí)時(shí)提取故障的特征信號(hào),為故障診斷打下基礎(chǔ),正確的故障診斷為狀態(tài)維修提供了檢修依據(jù)。在線監(jiān)測(cè)的目的是通過測(cè)量在運(yùn)設(shè)備的健康狀況,識(shí)別其現(xiàn)有的和即將出現(xiàn)的缺陷,分析、預(yù)計(jì)檢修的時(shí)間,以有效地減少設(shè)備損壞。

設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷包括以下內(nèi)容:(1)監(jiān)測(cè)及診斷對(duì)象的故障機(jī)理;(2)在線監(jiān)測(cè)對(duì)象狀態(tài)的手段;(3)監(jiān)測(cè)信息的傳遞、處理和存儲(chǔ);(4)狀態(tài)征兆的形成和提取;(5)故障診斷方法和理論。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)。

2供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中的供電設(shè)備種類繁多,數(shù)量龐大,目前實(shí)施在線監(jiān)測(cè)的主要有變壓器、斷路器、避雷器和互感器等。所有這些在線監(jiān)測(cè)裝置,都是為了能更好地幫助我們分析和判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),減少工作中的盲目性和隨意性。

變壓器在線監(jiān)測(cè)變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中,由于絕緣的劣化及潛伏性故障,使其在運(yùn)行電壓下產(chǎn)生光、電、聲、熱等一系列的化學(xué)反應(yīng)。變壓器在線監(jiān)測(cè)主要包括油中氣體在線監(jiān)測(cè)、局部放電在線監(jiān)測(cè)和絕緣在線監(jiān)測(cè)等。

油中氣體在線監(jiān)測(cè)自從1952年Martin等人提出氣相色譜法以來,很快被廣泛應(yīng)用于石油、化工研究和生產(chǎn)部門。1961年P(guān)ugh和Wagner等人首先提出用氣相色譜法檢測(cè)變壓器絕緣油中的氣體,為以后應(yīng)用氣相色譜法檢測(cè)變壓器早期故障奠定了基礎(chǔ)。變壓器油氣色譜在線監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)分析變壓器油中溶解氣體的組分及濃度,物理過程是油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運(yùn)行電壓作用下,因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會(huì)逐漸變質(zhì),裂解出包括H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6在內(nèi)的多種氣體。

通過油氣色譜分析氣體含量和產(chǎn)氣速率,進(jìn)行故障診斷,能夠判斷變壓器內(nèi)部是否存在過熱性故障(導(dǎo)電回路、鐵心多點(diǎn)接地引起過熱等)和放電性(局部放電和電弧放電等)故障等。由于變壓器油中氣體的在線監(jiān)測(cè)具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性特點(diǎn),對(duì)監(jiān)測(cè)的設(shè)備能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的故障,所以一直受到人們的重視。如日本關(guān)西電力和三菱電機(jī)公司采用色譜分離技術(shù)于1981年研制出變壓器油中氣體自動(dòng)分析裝置,并投入現(xiàn)場(chǎng)試用,該裝置可以在線監(jiān)測(cè)油中永久性氣體和烴類氣體等11種組分的含量變化。

近年來國(guó)內(nèi)外還研制出用色譜柱分離氣體,通過半導(dǎo)體傳感器檢測(cè)6種氣體組分含量的色譜在線監(jiān)測(cè)裝置,使色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)有了新的進(jìn)展。我國(guó)從20世紀(jì)90年代初開始研制色譜在線監(jiān)測(cè)裝置,經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐,已逐步走向應(yīng)用階段。文獻(xiàn)介紹了變壓器油中溶解氣體色譜在線分析,該裝置可以隨時(shí)監(jiān)視變壓器的運(yùn)行,由變電站值班人員操作,交接班時(shí)可查看濃度曲線趨勢(shì)圖,根據(jù)產(chǎn)氣速率隨時(shí)修改投入時(shí)間和周期。

局部放電在線監(jiān)測(cè)局部放電(PartialDischarge,PD)既是設(shè)備絕緣老化的先兆,也是造成絕緣老化的一個(gè)重要原因。大量統(tǒng)計(jì)資料表明,影響變壓器可靠性的關(guān)鍵因素是絕緣性能的劣化,其中一個(gè)重要特征是局部放電信號(hào)的變化,油中氣體分析法可以從一個(gè)方面反映局部放電,而專門對(duì)局部放電進(jìn)行測(cè)量也是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要內(nèi)容,很多故障都可以從放電量和放電模式的變化中反映出來。常用的局部放電檢測(cè)方法有聲學(xué)檢測(cè)、光學(xué)檢測(cè)、化學(xué)檢測(cè)、電氣測(cè)量等方法。一種常用的局部放電檢測(cè)法是聲學(xué)檢測(cè)法,該方法是將幾個(gè)高頻聲學(xué)傳感器附在變壓器箱的外部,這些傳感器對(duì)局部放電或電弧放電產(chǎn)生的暫態(tài)聲音信號(hào)非常敏感,能夠檢測(cè)出放電信號(hào)和放電部位。

文獻(xiàn)介紹的JFY-3型變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能連續(xù)監(jiān)測(cè)多臺(tái)大型變壓器的局部放電,并具有事故追憶、故障報(bào)警和定位等功能。它采用寬帶多通道、大容量、高采樣率數(shù)據(jù)采樣;運(yùn)用多種數(shù)字信號(hào)處理方法抑制干擾,采取電—聲聯(lián)合監(jiān)測(cè)方式,以測(cè)定放電點(diǎn)定位。

絕緣在線監(jiān)測(cè)變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)是保證變壓器可靠運(yùn)行的手段之一,變壓器絕緣的老化、失效是一個(gè)緩慢發(fā)展的潛伏性故障。絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠不間斷地對(duì)變壓器的泄漏電流、介質(zhì)損耗、等值電容、運(yùn)行電壓、環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),最終對(duì)絕緣性能是否正常做出評(píng)價(jià)。變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)主要有外殼接地線電流,高、低壓套管接地引下線電流和鐵心接地線電流等的監(jiān)測(cè)。

電容套管監(jiān)測(cè)是為了檢測(cè)套管的正常運(yùn)行電容電流、電容量的變化和介損的變化;外絕緣泄漏電流監(jiān)測(cè)是為了監(jiān)測(cè)變壓器套管外絕緣的積污程度,并通過縱向、橫向的比較進(jìn)行判斷;鐵心接地在線監(jiān)測(cè)裝置能及時(shí)監(jiān)視主變壓器鐵心接地的情況。文獻(xiàn)介紹了大型變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置,能監(jiān)測(cè)5000pC以上的故障放電及鐵心多點(diǎn)接地故障,自動(dòng)顯示、記錄局部放電幅值及工頻電流參量、報(bào)警次數(shù)。

文獻(xiàn)闡述了變壓器壽命管理的重要性,指出變壓器壽命終結(jié)的根源是絕緣的老化,并對(duì)老化的原因進(jìn)行了分析。變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)還有許多不同的方法,除了油中氣體分析、局部放電和絕緣監(jiān)測(cè)之外,繞組變形、移位監(jiān)測(cè)是通過頻響曲線檢測(cè)變壓器繞組是否有變化,此外還有振動(dòng)分析、熱成像圖、極化波譜、油中糠醛含量測(cè)量和絕緣油的微水分析等。根據(jù)監(jiān)測(cè)變壓器的各種機(jī)械和電氣特性,建立變壓器故障診斷的分析模型,判斷變壓器的老化程度,從而進(jìn)行變壓器壽命估計(jì)。

你看，這么多人為你感到自豪同時(shí)采用新的分析工具和手段,如人工智能中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯和專家系統(tǒng)等來改進(jìn)常規(guī)的特征分析和判別,是變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的另一發(fā)展趨勢(shì)。

高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開關(guān)設(shè)備,它擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù),開關(guān)狀態(tài)的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。對(duì)高壓斷路器實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷,掌握其運(yùn)行特性及變化趨勢(shì),對(duì)提高其運(yùn)行可靠性極為重要。在線監(jiān)測(cè)主要包括機(jī)械特性在線監(jiān)測(cè)、觸頭電壽命監(jiān)測(cè)等,監(jiān)測(cè)內(nèi)容有泄漏電流監(jiān)測(cè)、氣體密度監(jiān)測(cè)、開斷次數(shù)監(jiān)測(cè)、累積開斷電流監(jiān)測(cè)、振動(dòng)波形監(jiān)測(cè)、分合閘線圈電流波形監(jiān)測(cè)、斷路器紅外成像監(jiān)測(cè)和操作機(jī)構(gòu)油壓監(jiān)測(cè)等。

斷路器機(jī)械性能監(jiān)測(cè)對(duì)高壓斷路器的可靠性,世界范圍內(nèi)的調(diào)查以及我國(guó)對(duì)高壓開關(guān)事故的統(tǒng)計(jì)分析均表明,80%的高壓斷路器故障是由于機(jī)械特性不良造成的,所以對(duì)機(jī)械特性的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要有行程和速度的監(jiān)測(cè),操作過程中振動(dòng)信號(hào)的監(jiān)測(cè)等。斷路器操作時(shí)的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)是根據(jù)每個(gè)振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間的變化、峰值的變化,結(jié)合分、合閘線圈電流波形來判斷斷路器的機(jī)械狀態(tài)。

機(jī)械性能穩(wěn)定的斷路器,其分、合閘振動(dòng)波形的各峰值大小和各峰值間的時(shí)間差是相對(duì)穩(wěn)定的。振動(dòng)信號(hào)是否發(fā)生變化的判別依據(jù)是對(duì)新斷路器或大修后的斷路器進(jìn)行多次分、合閘試驗(yàn),測(cè)試記錄穩(wěn)定的振動(dòng)波形,作為該斷路器的特征波形“指紋”,將以后測(cè)到的振動(dòng)波形,與“指紋”比較,以判別斷路器機(jī)械特性是否正常。

文獻(xiàn)根據(jù)徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)理論(RBF網(wǎng)絡(luò)),將健康振動(dòng)信號(hào)和斷路器實(shí)際振動(dòng)信號(hào)波峰幅值之差形成的殘差以及沖擊事件發(fā)生的時(shí)間作為斷路器故障診斷的特征參數(shù),來判斷斷路器是否故障及故障類型。行程—時(shí)間特性監(jiān)測(cè)是指通過光電傳感器,將連續(xù)變化的位移量變成一系列電脈沖信號(hào)。記錄該脈沖的個(gè)數(shù),就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)觸頭全行程參數(shù)的測(cè)量;同時(shí),記錄每一個(gè)電脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻值,就可計(jì)算出動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度和平均速度。因此測(cè)得斷路器主軸連動(dòng)桿的分合閘特性,即可反映動(dòng)觸頭的特性。監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電機(jī)負(fù)荷電流和啟動(dòng)次數(shù)可反映負(fù)載(液壓操作機(jī)構(gòu))的工作狀況,也可判斷電機(jī)是否正常,同時(shí)反映液壓操作機(jī)構(gòu)密封狀況。

斷路器觸頭電壽命監(jiān)測(cè)利用不同開斷電流下的等效磨損曲線,累計(jì)每次電流開斷所對(duì)應(yīng)的相對(duì)電磨損,每臺(tái)斷路器的允許電磨損總量由其額定短路開斷電流及允許開斷滿容量次數(shù)來標(biāo)定,采用觸頭累積磨損量作為判斷其電壽命的依據(jù)。文獻(xiàn)[13]闡述了影響真空斷路器和某些SF6斷路器觸頭壽命的因素,包括滅弧室、滅弧介質(zhì)和觸頭三個(gè)方面,其中起決定作用的是觸頭的電磨損。德國(guó)頻譜化學(xué)和頻譜應(yīng)用研究所、科技研究與發(fā)展研究所的中央實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“離子遷移率頻譜儀”,由分析傳感器系統(tǒng)公司制造,作為SF6氣體現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的工具,該儀器已在巴西的電力部門成功應(yīng)用。

美國(guó)ConsolidatedElectronics,Inc.(CEI)公司研制生產(chǎn)的SM6系列斷路器監(jiān)測(cè)器,能夠在線測(cè)量SF6氣體溫度和壓力,并連續(xù)地、實(shí)時(shí)地計(jì)算SF6氣體密度。同時(shí),還可監(jiān)視斷路器內(nèi)加熱器、操作電流、氣體/液體壓力以及跳閘、合閘線圈的工作狀況,預(yù)測(cè)SF6氣體泄漏趨勢(shì)及其它潛在故障。該產(chǎn)品能夠有效減少維護(hù)工作量,降低維修費(fèi)用。國(guó)內(nèi)外的研究表明,高壓斷路器實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)后經(jīng)濟(jì)效益顯著,1995年美國(guó)電科院與ComEdison電廠合作對(duì)10臺(tái)機(jī)組安裝了其狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備,開始2年的經(jīng)濟(jì)效益超過1600萬美元。

避雷器在線監(jiān)測(cè)避雷器是一種過電壓保護(hù)設(shè)備,在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,最常見的氧化鋅避雷器在運(yùn)行電壓下閥片會(huì)逐漸老化或進(jìn)水受潮。避雷器監(jiān)測(cè)包括全(泄漏)電流監(jiān)測(cè)、阻性電流監(jiān)測(cè)和功率損耗監(jiān)測(cè)。避雷器的運(yùn)行質(zhì)量主要是指密封性能與閥片運(yùn)行穩(wěn)定性,其中密封性主要依靠全(泄漏)電流監(jiān)測(cè);而閥片運(yùn)行穩(wěn)定性主要依靠阻性電流監(jiān)測(cè);功耗直接反映MOV劣化過程。為了檢出受潮和劣化缺陷,需要密切監(jiān)視其運(yùn)行工況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷是狀態(tài)檢修的目的。

全電流監(jiān)測(cè)在氧化鋅避雷器底部與地之間串接全電流監(jiān)測(cè)裝置,對(duì)它實(shí)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè),比較全電流的增長(zhǎng)情況,以判斷設(shè)備是否進(jìn)水受潮。對(duì)閥片的內(nèi)部接觸不良,容性電流反映較為靈敏。全電流數(shù)據(jù)分析時(shí)要著重進(jìn)行縱向比較,應(yīng)注意運(yùn)行電壓、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和表面污穢等因素的影響。

阻性電流監(jiān)測(cè)阻性電流對(duì)閥片的初期老化、受潮等反應(yīng)比較靈敏,氧化鋅避雷器在運(yùn)行電壓和各種過電壓作用下會(huì)逐漸老化,引起阻性電流增大,所以跟蹤監(jiān)測(cè)阻性電流變化是一個(gè)重要手段。當(dāng)監(jiān)測(cè)阻性電流增加50%時(shí)應(yīng)縮短監(jiān)測(cè)周期,加強(qiáng)監(jiān)視;當(dāng)阻性電流增加一倍時(shí)應(yīng)停電檢查,進(jìn)行驗(yàn)證,測(cè)量阻性電流時(shí)應(yīng)注意相間干擾的影響。文獻(xiàn)對(duì)氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)及大量帶電測(cè)試的結(jié)果,結(jié)合停電試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提出了用在線監(jiān)測(cè)和帶電測(cè)試結(jié)果來確定氧化鋅避雷器是否需要停電進(jìn)行直流試驗(yàn),并據(jù)此進(jìn)行全面性能分析。

由于在線監(jiān)測(cè)會(huì)受到系統(tǒng)電壓、環(huán)境溫度、濕度、避雷器外表面污穢、安裝位置及電磁干擾等多種因素的影響,因此,應(yīng)注意測(cè)試結(jié)果的歷次變化,以縱向比較為主,并在考慮其它因素后做出綜合判斷。

其他設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電容型設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)是對(duì)電容器的電容電流、介質(zhì)損耗、泄漏電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用現(xiàn)場(chǎng)帶電檢測(cè)儀定期對(duì)運(yùn)行設(shè)備的泄漏電流Ig、介質(zhì)損耗tgδ等絕緣參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)可以達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的目的。高壓電纜大多以交聯(lián)聚乙烯作為絕緣材料,優(yōu)點(diǎn)是電氣性能好,高溫下熱變形小;缺點(diǎn)是劣化后形成水樹,極易擊穿和破壞絕緣。電纜的帶電測(cè)試主要是帶電劣化診斷,有直流成分法、直流重疊法、帶電tgδ法和復(fù)合判斷法等多種方法。

絕緣子在運(yùn)行過程中因長(zhǎng)期經(jīng)受機(jī)電負(fù)荷、日曬雨淋、冷熱變化等作用,可能出現(xiàn)絕緣電阻降低、開裂甚至擊穿,對(duì)供電可靠性帶來潛在威脅,線路絕緣子在線監(jiān)測(cè)因其安裝位置的特殊及分布區(qū)域的廣泛性一直是絕緣在線監(jiān)測(cè)的一個(gè)難點(diǎn)。至今,以超聲波檢測(cè)法、激光多普勒振動(dòng)法及紅外熱像法為代表的非電量測(cè)量法和以電壓分布檢測(cè)法、絕緣電阻法及脈沖電流法為代表的電量測(cè)量法已被嘗試用于解決絕緣子在線監(jiān)測(cè)問題。

3在線監(jiān)測(cè)發(fā)展前景通過上述分析發(fā)現(xiàn),供電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)已取得相當(dāng)大的成績(jī),應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大,經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^,以科研院所和高校為代表的研究機(jī)構(gòu),結(jié)合電力企業(yè)的實(shí)際特點(diǎn),在高新技術(shù)的帶動(dòng)下,正不斷開發(fā)新的在線監(jiān)測(cè)裝置。目前,狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)于運(yùn)行設(shè)備,特別是輸變電主設(shè)備,尚未達(dá)到完善可靠,仍受傳感器可靠性和現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾的影響。信號(hào)處理技術(shù)、人工智能和專家系統(tǒng)的應(yīng)用依然是研究的熱點(diǎn),今后在線監(jiān)測(cè)發(fā)展的方向主要在以下幾個(gè)方面:(1)電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與前沿性技術(shù)成果的緊密結(jié)合。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能和電力電子技術(shù)的發(fā)展,為在線監(jiān)測(cè)提供了巨大的技術(shù)支持,今后高速度的運(yùn)算處理器結(jié)合人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯和專家系統(tǒng)將應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。這就需要研究人員在開發(fā)過程中,聯(lián)系供電企業(yè)的實(shí)際情況,追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),使用先進(jìn)技術(shù)來促進(jìn)供電技術(shù)的不斷提高。(2)由以單臺(tái)設(shè)備為目標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)向整體監(jiān)測(cè)延伸。電網(wǎng)是一個(gè)由眾多設(shè)備組成的有機(jī)整體,設(shè)備通常具有一定獨(dú)立性,但電網(wǎng)的發(fā)展趨向于很強(qiáng)的相互依賴性。維修管理將不再局限于某一設(shè)備個(gè)體,因?yàn)橐慌_(tái)設(shè)備的停運(yùn)檢修影響到整個(gè)輸電和變電系統(tǒng)的運(yùn)行,特別是大電網(wǎng)的停運(yùn)檢修還影響到整個(gè)區(qū)域的運(yùn)行方式和電力供求關(guān)系的調(diào)整。(3)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)化跟蹤。隨著分布式計(jì)算技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)和寬帶數(shù)字通信技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展,基于因特網(wǎng)的設(shè)備故障監(jiān)測(cè)將成為現(xiàn)實(shí),將設(shè)備診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的早期診斷和及時(shí)維修。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和診斷可實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的診斷知識(shí)與數(shù)據(jù)共享,遠(yuǎn)程協(xié)作診斷以因特網(wǎng)為橋梁,必將在時(shí)間和空間上縮短電力設(shè)備和診斷專家的距離?！菊繉⒆冸娬咀鳛橄到y(tǒng)整體在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，提出了分布式整體設(shè)計(jì)的思想，分析了變電站高壓設(shè)備變壓器、斷路器、互感器和電容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)的方法與功能，據(jù)此完成了分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體方案和硬件電路設(shè)計(jì)，以變電站設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)分布為單元，就地安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備集中管理，為變電站綜合自動(dòng)化提供信息。

【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)故障診斷分布式

目前的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是針對(duì)設(shè)備的某一參數(shù)進(jìn)行在線的測(cè)量，但由于設(shè)備的整體狀況和是否檢修并不是由單個(gè)參數(shù)的好壞來決定的，而是由設(shè)備的多種參數(shù)綜合評(píng)判來反映。同時(shí)設(shè)備的檢修停運(yùn)涉及到整個(gè)輸電和變電系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是大電網(wǎng)的停運(yùn)檢修涉及整個(gè)區(qū)域的運(yùn)行方式和電力供求關(guān)系的調(diào)整，現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并不能滿足變電站作為一個(gè)整體的監(jiān)測(cè)要求。

分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將變電站中的高壓設(shè)備作為系統(tǒng)整體在線監(jiān)測(cè)，綜合多個(gè)設(shè)備的多種監(jiān)測(cè)參數(shù)，以變電站設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)分布為單元，就地安裝監(jiān)測(cè)設(shè)備，克服了以往主要集中在各孤立設(shè)備或某一參數(shù)(如絕緣、振動(dòng))的監(jiān)測(cè)而不能監(jiān)測(cè)整個(gè)變電站運(yùn)行狀況的缺點(diǎn)。和集中管理、診斷，可解決測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、分布廣及監(jiān)測(cè)、操作、管理困難的問題。對(duì)于變電站特別是設(shè)備較多的變電站采用總線式數(shù)據(jù)傳輸方式。就地采樣站僅通過通信電纜或光纖與上層系統(tǒng)聯(lián)系，可節(jié)省大量信號(hào)電纜，減少占用屏位，經(jīng)濟(jì)性好。但對(duì)戶外數(shù)據(jù)采集單元的抗干擾能力和工作可靠性要求高。

隨著計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)設(shè)備成本的降低，電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐步向分布式、多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)發(fā)展。這種分布式的監(jiān)測(cè)和繼電保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化下放到現(xiàn)場(chǎng)的分散布置不同，后者不能反映設(shè)備的早期故障信息，對(duì)運(yùn)行設(shè)備緩慢變化的早期征兆也無法把握。電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置分集中式和分散式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩大類C4.51。前者將被測(cè)信號(hào)經(jīng)電纜送到中央控制室的微機(jī)在線監(jiān)測(cè)裝置集中完成數(shù)據(jù)分析與處理，可對(duì)所有設(shè)備實(shí)施巡回監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)量大、便于建立診斷系統(tǒng)，但可靠性差、傳輸電纜量大、占用空間多;后者則用便攜專用測(cè)試儀C61從設(shè)備附近的傳感器上讀取信號(hào)就地測(cè)量，投資小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

分布式系統(tǒng)是分散式系統(tǒng)的發(fā)展，即信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理功能下放到被監(jiān)測(cè)設(shè)備附近，通過傳輸電纜或數(shù)據(jù)總線將監(jiān)測(cè)到的信息傳到上位機(jī)，可節(jié)省大量的數(shù)據(jù)信號(hào)電纜，具有地理上分散和功能上分布的特點(diǎn)，可靠性好、效率高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、資