徐肅

摘 要 結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實(shí)踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)一步開展?fàn)罡黝愝斪冸娫O(shè)備的態(tài)檢修工作提供了良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運(yùn)后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設(shè)備檢修及預(yù)防性試驗(yàn)手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗(yàn)，無法真實(shí)反映超高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)，更無法有效地提前預(yù)警設(shè)備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預(yù)防性試驗(yàn)多為具有一定破壞性的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預(yù)防性試驗(yàn)會對高壓設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實(shí)施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)程檢測報警系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預(yù)警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導(dǎo)致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強(qiáng)弱也隨之變化，通過這些強(qiáng)弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強(qiáng)位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進(jìn)行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機(jī)及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點(diǎn)三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)補(bǔ)償運(yùn)算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進(jìn)行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機(jī)柜、后臺主機(jī)組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機(jī)柜：安裝在500 kV保護(hù)小室2中，組成設(shè)備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設(shè)備；

后臺主機(jī)：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機(jī)柜通過光纖與后臺主機(jī)連接，后臺主機(jī)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)可接受遠(yuǎn)程計算機(jī)訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實(shí)時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)、缺陷情況等進(jìn)行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應(yīng)的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實(shí)際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運(yùn)行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍(lán)色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況報警實(shí)例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進(jìn)行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標(biāo)識的黃色警示標(biāo)識顯示其處于異常狀態(tài)。當(dāng)鼠標(biāo)移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進(jìn)行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實(shí)用化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想、達(dá)到了實(shí)用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應(yīng)用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應(yīng)用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用內(nèi)容的圓滿實(shí)現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應(yīng)用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實(shí)踐成功，翻開了我局變電設(shè)備檢修維護(hù)管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)成功為契機(jī)，全面深入的實(shí)施輸變電設(shè)備局狀態(tài)檢修工作進(jìn)入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設(shè)備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設(shè)實(shí)施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進(jìn)行高壓電氣設(shè)備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設(shè)備維護(hù)檢修方案策略成為可能。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志強(qiáng)，李德軍，沈威.GIS局部放電常規(guī)檢測和超聲波檢測方法的應(yīng)用比較[J].高壓電氣，2009（3）.

[2]馮允平，喬偉.GIS局部放電檢測與識別[J].高壓電氣，1999（5）.

[3]金立軍，劉衛(wèi)東，錢家驪.GIS絕緣配合中的故障分析及診斷和檢測技術(shù)[J].中國電力，2002（3）.

[4]唐炬，謝顏斌，周倩，張曉星.氣體絕緣組合電器內(nèi)絕緣缺陷超高頻局部放電信號特性[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2009（10）.endprint

摘 要 結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實(shí)踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)一步開展?fàn)罡黝愝斪冸娫O(shè)備的態(tài)檢修工作提供了良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運(yùn)后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設(shè)備檢修及預(yù)防性試驗(yàn)手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗(yàn)，無法真實(shí)反映超高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)，更無法有效地提前預(yù)警設(shè)備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預(yù)防性試驗(yàn)多為具有一定破壞性的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預(yù)防性試驗(yàn)會對高壓設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實(shí)施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)程檢測報警系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預(yù)警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導(dǎo)致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強(qiáng)弱也隨之變化，通過這些強(qiáng)弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強(qiáng)位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進(jìn)行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機(jī)及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點(diǎn)三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)補(bǔ)償運(yùn)算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進(jìn)行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機(jī)柜、后臺主機(jī)組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機(jī)柜：安裝在500 kV保護(hù)小室2中，組成設(shè)備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設(shè)備；

后臺主機(jī)：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機(jī)柜通過光纖與后臺主機(jī)連接，后臺主機(jī)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)可接受遠(yuǎn)程計算機(jī)訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實(shí)時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)、缺陷情況等進(jìn)行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應(yīng)的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實(shí)際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運(yùn)行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍(lán)色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況報警實(shí)例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進(jìn)行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標(biāo)識的黃色警示標(biāo)識顯示其處于異常狀態(tài)。當(dāng)鼠標(biāo)移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進(jìn)行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實(shí)用化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想、達(dá)到了實(shí)用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應(yīng)用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應(yīng)用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用內(nèi)容的圓滿實(shí)現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應(yīng)用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實(shí)踐成功，翻開了我局變電設(shè)備檢修維護(hù)管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)成功為契機(jī)，全面深入的實(shí)施輸變電設(shè)備局狀態(tài)檢修工作進(jìn)入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設(shè)備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設(shè)實(shí)施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進(jìn)行高壓電氣設(shè)備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設(shè)備維護(hù)檢修方案策略成為可能。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志強(qiáng)，李德軍，沈威.GIS局部放電常規(guī)檢測和超聲波檢測方法的應(yīng)用比較[J].高壓電氣，2009（3）.

[2]馮允平，喬偉.GIS局部放電檢測與識別[J].高壓電氣，1999（5）.

[3]金立軍，劉衛(wèi)東，錢家驪.GIS絕緣配合中的故障分析及診斷和檢測技術(shù)[J].中國電力，2002（3）.

[4]唐炬，謝顏斌，周倩，張曉星.氣體絕緣組合電器內(nèi)絕緣缺陷超高頻局部放電信號特性[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2009（10）.endprint

摘 要 結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，論述了將采用超聲波局放技術(shù)結(jié)合SF6氣體微水狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)引入事故多發(fā)的500 kV超高壓罐式斷路器狀態(tài)監(jiān)測的實(shí)踐過程，為地方電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)一步開展?fàn)罡黝愝斪冸娫O(shè)備的態(tài)檢修工作提供了良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 超高壓；罐式斷路器；在線監(jiān)測；超聲波局放；SF6氣體微水；狀態(tài)檢修

中圖分類號：TM56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0108-02

蒙西電網(wǎng)某500 kV變電站的6組500 kV超高壓罐式斷路器（同型號）在投運(yùn)后兩次發(fā)生斷路器內(nèi)部放電事故，整體可靠性較低。由于，500 kV電壓等級超高壓斷路器檢修周期一般為1-2年，而設(shè)備檢修及預(yù)防性試驗(yàn)手段較為有限，僅能開展故障模擬等試驗(yàn)，無法真實(shí)反映超高壓斷路器運(yùn)行狀態(tài)，更無法有效地提前預(yù)警設(shè)備出現(xiàn)的隱患。同時，高頻率開展的預(yù)防性試驗(yàn)多為具有一定破壞性的高壓試驗(yàn)項(xiàng)目，往往容易造成對斷路器不必要的傷害。時有發(fā)生的“不試不壞，一試就壞”可從兩個側(cè)面反映高頻率的、無針對性的、廣譜的預(yù)防性試驗(yàn)會對高壓設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果能夠結(jié)合高壓設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，加之專業(yè)的分析診斷，全面的開展實(shí)施狀態(tài)檢修，將會從多方面產(chǎn)生積極的影響。

1 超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)方案

針對上述變電站的罐式斷路器設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一條行之有效的在線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過引入局部放電超聲波檢測法以及SF6氣體微水性質(zhì)在線監(jiān)測技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)程檢測報警系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了對隱患罐式斷路器的在線監(jiān)測診斷預(yù)警。

1）超高壓罐式斷路器超聲波監(jiān)測。在罐式斷路器內(nèi)部如果發(fā)生局部放電，必定會產(chǎn)生超聲波，并在SF6氣體中以球面波形式向周圍傳播。此時局部放電源形如一發(fā)聲源，向外發(fā)出超聲波，在罐式斷路器中以球面波形式向周圍傳播，只要將磁吸附式超聲傳感器吸附在變壓器油箱外壁，就可以接收到放電產(chǎn)生的超聲波，超聲波信號傳播路徑不同導(dǎo)致傳感器在油箱外壁接收到的超聲信號強(qiáng)弱也隨之變化，通過這些強(qiáng)弱變化確定超聲信號傳到變壓器外壁最強(qiáng)位置，再采用電聲定位法便可確定放電源位置。

2）超高壓罐式斷路器SF6監(jiān)測。SF6氣體中微水及密度監(jiān)測主要是對GIS的溫度、壓力、濕度三個特征量進(jìn)行監(jiān)測，SF6氣體中微水及密度在線監(jiān)測單元主要由現(xiàn)場SF6微水及密度綜合監(jiān)測器、監(jiān)測主機(jī)及后臺監(jiān)控軟件組成。SF6微水及密度綜合監(jiān)測器內(nèi)置溫度、壓力、露點(diǎn)三種傳感器，用于對斷路器SF6氣體的微水、密度、溫度進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)補(bǔ)償運(yùn)算及處理，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入后臺監(jiān)控軟件進(jìn)行分析處理。

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。本系統(tǒng)由傳感器、監(jiān)測主機(jī)柜、后臺主機(jī)組。

傳感器：安裝在罐式斷路器本體上，傳感器包括超聲傳感器、SF6密度微水傳感器；

監(jiān)測主機(jī)柜：安裝在500 kV保護(hù)小室2中，組成設(shè)備有局放在線監(jiān)測IED、SF6微水密度在線監(jiān)測IED、通訊模塊、光纖收發(fā)器、凈化電源等設(shè)備；

后臺主機(jī)：安裝在主控室，包括后臺監(jiān)測計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖收發(fā)器。

傳感器由通訊電纜經(jīng)電纜溝連接到監(jiān)測IED上，監(jiān)測主機(jī)柜通過光纖與后臺主機(jī)連接，后臺主機(jī)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)可接受遠(yuǎn)程計算機(jī)訪問。

4）生產(chǎn)MIS系統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測診斷。通過與電力公司生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口的對接調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了本高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳生產(chǎn)MIS系統(tǒng)。由生產(chǎn)MIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程高壓斷路器在線監(jiān)測功能，功能包含實(shí)時數(shù)據(jù)查詢，歷史數(shù)據(jù)查詢，狀態(tài)異常告警等模塊，同時將被監(jiān)測高壓斷路器的狀態(tài)情況與生產(chǎn)MIS系統(tǒng)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)、缺陷情況等進(jìn)行綜合分析，通過邏輯計算、歷史數(shù)據(jù)對比確定其狀態(tài)評價結(jié)果，并將根據(jù)評價結(jié)果采取相應(yīng)的檢修策略。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行效果

上述500 kV變電站高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)于2013年10月安裝調(diào)試完成，于2013年11月1日起正式上傳數(shù)據(jù)至電力公司生產(chǎn)MIS系統(tǒng)，參與高壓斷路器的狀態(tài)評價。以下將通過對5011超高壓罐式斷路器實(shí)際在線監(jiān)測數(shù)據(jù)情況來展示本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

1）5011超高壓A相斷路器局部放電監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體局部放電變化示意圖如圖1所示。

圖中呈直線狀曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電脈沖個數(shù)，由圖1可以看出在2013年11月中下旬曾連續(xù)監(jiān)測到局部放電脈沖。

圖中波動較大曲線為5011超高壓A相斷路器局部放電量情況變化，運(yùn)行的5個月中5011超高壓A相斷路器內(nèi)部局部放電發(fā)生較為頻繁，但總量均處于正常狀態(tài)。

2）5011超高壓A相斷路器氣體狀態(tài)監(jiān)測情況。5011超高壓A相斷路器2013年11月1日-2014年3月31日的SF6氣體狀態(tài)變化示意圖如圖2所示。

圖中可以看到藍(lán)色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體的氣溫變化情況，其最低溫度為3℃，最高溫度為23℃，期間溫度波動較為劇烈。

圖中紅色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體絕對壓力值，由狀態(tài)總圖僅能看到其波動隨氣體溫度變化并不明顯。

圖中綠色曲線為5011超高壓A相斷路器內(nèi)SF6氣體密度值，其波動同樣隨氣體溫度變化并不明顯。

圖2 高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)問題告警

3）在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況報警實(shí)例。本套超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)除了能夠全面反映被監(jiān)控高壓斷路器的各類狀態(tài)并對異常進(jìn)行報警外，同樣能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行告警，以便及時消除系統(tǒng)異常，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

例如如圖2所發(fā)出的提示，5011超高壓B相斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)處于異常，系統(tǒng)以異于正常綠色標(biāo)識的黃色警示標(biāo)識顯示其處于異常狀態(tài)。當(dāng)鼠標(biāo)移至告警燈處，可以查看異常報告。由圖2可以看出裝置編號為941903的TWOLM06/16型SF6氣體壓力檢測裝置出現(xiàn)異常。后經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)5011超高壓B相斷路器的微水傳感器（包含壓力、密度、微水、溫度檢測功能）的二次接線出現(xiàn)松動，經(jīng)過緊固系統(tǒng)恢復(fù)正常。

3 結(jié)論

本文所描述在線監(jiān)測系統(tǒng)著力解決500 kV變電站超高壓罐式斷路器的事故高發(fā)造成系統(tǒng)可靠性降低的問題。通過對500 kV超高壓罐式斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備選型，在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試，并且于2013年11月起開始進(jìn)行了數(shù)月的局部放電量、局部放電脈沖數(shù)、SF6氣體溫度、絕對壓力、氣體密度以及氣體含水量實(shí)用化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)想、達(dá)到了實(shí)用化目的。與此同時，與已有的生產(chǎn)管理MIS系統(tǒng)的接口調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了本在線監(jiān)測系統(tǒng)的深化應(yīng)用，即完成了對在線監(jiān)測系統(tǒng)、狀態(tài)評價系統(tǒng)以及狀態(tài)檢修策略的綜合應(yīng)用。

隨著本次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用內(nèi)容的圓滿實(shí)現(xiàn)，在線監(jiān)測系統(tǒng)與狀態(tài)評價系統(tǒng)綜合應(yīng)用于高壓斷路器狀態(tài)檢修策略的制定的實(shí)踐成功，翻開了我局變電設(shè)備檢修維護(hù)管理的全新篇章。以此次超高壓斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)成功為契機(jī)，全面深入的實(shí)施輸變電設(shè)備局狀態(tài)檢修工作進(jìn)入新的階段。結(jié)合即將開展的電容型設(shè)備在線監(jiān)測、避雷器在線監(jiān)測、電力電纜在線監(jiān)測、電力變壓器在線監(jiān)測以及GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測的建設(shè)實(shí)施，以及諸如指紋診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷以及莊家系統(tǒng)等高效的故障診斷手段，進(jìn)行高壓電氣設(shè)備狀態(tài)評價，制定更加合理高效的涉及全網(wǎng)的設(shè)備維護(hù)檢修方案策略成為可能。

參考文獻(xiàn)

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