賀堯

摘 要：GIS是電力系統(tǒng)中的主要組成部分，隨著GIS系統(tǒng)應(yīng)用的不斷廣泛，對GIS系統(tǒng)在線監(jiān)測和故障診斷的綜合管理的要求也不斷提高，由于此系統(tǒng)的運行過程中涉及的范圍較廣，工作量較大，增加了管理難度。所以，在對GIS系統(tǒng)進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的過程中，要加大對管理系統(tǒng)的監(jiān)測力度，全方面的對系統(tǒng)進(jìn)行完善?；诖?，文章將從GIS系統(tǒng)的在線狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷綜合管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，進(jìn)而提出針對性的解決方案。

關(guān)鍵詞：GIS；在線狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；管理系統(tǒng)

中圖分類號：U673.37 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0186-02

前言

在電力系統(tǒng)的運行過程中，電力設(shè)備的安全運行直接決定著電力系統(tǒng)的運行質(zhì)量。所以，對電力設(shè)備進(jìn)行及時的檢測和故障診斷成為了確保電力系統(tǒng)安全運行的首要條件。目前，我國在電力設(shè)備的監(jiān)測和故障診斷方面依舊存在著一些問題，要想使電力系統(tǒng)更好的發(fā)展，就要對目前出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的解決。

1 GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 國外現(xiàn)狀

目前，許多發(fā)達(dá)國家的GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)取得了初步的成效，例如，日本在國際電力設(shè)備研討會上展示了十幾項GIS在線檢測系統(tǒng)的設(shè)備，并且價格不及系統(tǒng)本身成本的十分之一，對比往年，大大降低了設(shè)備成本。美國早在九十年代初期由于安裝了GIS監(jiān)測系統(tǒng)，避免了數(shù)次重大事故的發(fā)生，進(jìn)一步確保了供電系統(tǒng)的安全運行。近幾年，國外相繼將傳感器系統(tǒng)以及保護(hù)設(shè)備安裝在了GIS監(jiān)測系統(tǒng)中，有效的提高了系統(tǒng)的監(jiān)測效率，并逐步實現(xiàn)了電力設(shè)備的現(xiàn)代化以及智能化。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

目前在國內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)大致分為集中式監(jiān)測系統(tǒng)和分散式監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。其中，集中式在線監(jiān)測系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將檢測信號引入控制室的控制器中，并對其進(jìn)行整理和分析，進(jìn)行集中式的檢測。分散式在線監(jiān)測系統(tǒng)是利用專業(yè)的儀器，對收集來的信息進(jìn)行就地式的測量，避免了將信息進(jìn)行統(tǒng)一處理這一過程。在實際的GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)的運用中，我國在分散式在線監(jiān)測系統(tǒng)上取得了初步的成果，對于集中式在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究還有待加強。

2 GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致包括傳感器電路、上下機位以及通訊網(wǎng)絡(luò)四個部分組成。下文將主要針對下機位監(jiān)測系統(tǒng)以及傳感器電路進(jìn)行主要分析。

2.1 下機位監(jiān)測系統(tǒng)

在對下機位進(jìn)行在線監(jiān)測的過程中，首先，下機位要滿足以下幾個條件。首先，能夠?qū)⑹占銐虻臄?shù)據(jù)提供給監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理，并具有較快的運行速度以保證及時的對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其次，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)中各個單元的數(shù)據(jù)完整的運輸?shù)焦芾碇行倪M(jìn)行管理和分析。最后，為了能夠?qū)Ω鞣N下機位的軟件進(jìn)行安裝，要確保下機位的容量足夠大。為了滿足以上對下機位的要求，目前應(yīng)用較多的系統(tǒng)是嵌入式微機系統(tǒng)。嵌入式微機系統(tǒng)具有體積小、功能強以及采集信息面廣等特點，充分滿足了在線監(jiān)測系統(tǒng)對下機位的要求。由于嵌入式系統(tǒng)具有不同的型號，所以，在對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行選擇的時候，要根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的實際情況進(jìn)行合理科學(xué)的選擇，進(jìn)一步的確保監(jiān)測質(zhì)量。

2.2 傳感器電路的監(jiān)測

在GIS系統(tǒng)運行的過程當(dāng)中，收集來的信號必須經(jīng)過傳感器的處理將大信號轉(zhuǎn)換為小信號，方便處理器對信息的及時處理。在傳感器使用的過程中，可以自己進(jìn)行自主研發(fā)，也可以對傳感器的成品進(jìn)行購買。但是，由于自主研發(fā)傳感器的時間較長，各個方面的穩(wěn)定性未經(jīng)過長期的檢測無法保證，同時維護(hù)性能較低，所以，大多數(shù)的監(jiān)測人員選擇直接購買成品傳感器，不但充分的節(jié)省了時間，而且明顯的提高監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測效率。目前，常用的傳感器大致分為兩類。一類是有源傳感器，一類是無源傳感器。其中應(yīng)用較為廣泛的是有源傳感器，雖然有源傳感器相對于無源傳感器來說結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使用難度較大。但是，有源傳感器可以將傳感器系統(tǒng)的電壓信號進(jìn)行有效的增強，同時減少外界對傳感器的干擾，大大地提高了傳感器的運輸效率，增加了穩(wěn)定性[1]。

3 GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 對線圈內(nèi)工作電流的監(jiān)測

當(dāng)電磁鐵線圈中有電流通過時，電磁鐵的內(nèi)部會產(chǎn)生磁力，系統(tǒng)中的鐵芯受到磁力的吸引，會造成斷路器中的開關(guān)站進(jìn)行分閘和合閘。由于電磁體線圈中包含的信息量較為豐富，對電磁鐵的線圈進(jìn)行分析可以有效的了解斷路器中開關(guān)的分合情況以及電磁鐵線圈的運行情況。所以，對電磁鐵線圈進(jìn)行監(jiān)測對整個監(jiān)測系統(tǒng)的整體運行具有相當(dāng)大的影響。通過對電磁線圈中的電波進(jìn)行監(jiān)測，可以準(zhǔn)確的計算出電磁鐵線圈的工作時間以及通電時間，進(jìn)一步分析出開關(guān)的運行狀態(tài)。

3.2 對開關(guān)電流的監(jiān)測

開關(guān)對于整個電路來說起著保護(hù)作用，所以，對開關(guān)內(nèi)電流的充分監(jiān)測可以有效的防止由于電路故障引起的電網(wǎng)系統(tǒng)故障。其中，電路開關(guān)觸頭的壽命直接決定著開關(guān)的運行質(zhì)量，在對電路開關(guān)觸頭壽命的監(jiān)測過程中，由于傳統(tǒng)的監(jiān)測方法存在一定的弊端，所以，在目前的監(jiān)測中運用了一種新的監(jiān)測方法，電線壽命曲線法，通過這種方法，將每種型號電路中通過的電流進(jìn)行記錄，并通過曲線的方式表現(xiàn)出來，可以使監(jiān)測人員直觀的對線路中的電流通過情況進(jìn)行分析，進(jìn)而推斷出電路開關(guān)觸頭的使用壽命，并對其進(jìn)行實時的監(jiān)測。

4 GIS故障診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著科技時代的到來，我國在故障診斷方面已經(jīng)摒棄了傳統(tǒng)的診斷方法，對于診斷系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的創(chuàng)新。目前，我國GIS故障診斷系統(tǒng)的方法主要包括智能診斷法、數(shù)學(xué)診斷法以及傳統(tǒng)的故障診斷法。其中應(yīng)用較為廣泛的是智能診斷法和數(shù)學(xué)診斷法。智能診斷法是通過將智能化的管理系統(tǒng)運用到技術(shù)診斷中去，對系統(tǒng)內(nèi)的潛在故障進(jìn)行監(jiān)測和分析，例如，運用機器人進(jìn)行巡視、變色在線監(jiān)測系統(tǒng)以及安裝避雷針的在線監(jiān)測等，進(jìn)一步的提高的故障診斷系統(tǒng)的效率。數(shù)學(xué)診斷法是通過運用數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計學(xué)對系統(tǒng)中的故障監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析從而建立一個數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)。同時采用歸納法、分析法、計算法等方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)和歸納，形成一套完善的故障診斷體系[2]。endprint

5 GIS故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

5.1 對SF6氣體的故障診斷

SF6氣體的特性：由于SF6氣體本身具有無色無味的特性，同時擁有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，是一種優(yōu)良的傳導(dǎo)介質(zhì)，所以被廣泛運用到電氣開關(guān)類的設(shè)施中。并且這種氣體在低溫的環(huán)境下依舊能夠保持較強的穩(wěn)定性，不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。只有GIS系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，由于故障產(chǎn)生的火花以及局部放電等因素，造成了環(huán)境中的溫度迅速升高，SF6氣體在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解后的氣體會對系統(tǒng)中的電氣設(shè)備進(jìn)行腐蝕，并且導(dǎo)致絕緣體老化，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。所以，對于GIS系統(tǒng)的SF6氣體進(jìn)行故障診斷對系統(tǒng)的正常運行來說具有非常重要的意義。

5.2 對SF6氣體的故障診斷方法

首先，在對此類氣體進(jìn)行故障診斷的過程中，要考慮到溫度對于氣體的影響。將氣體放入溫度相對穩(wěn)定的室內(nèi)，并且不斷的對室內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，及時的將氣體的變化情況記錄下來，對記錄結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析，進(jìn)一步找出氣體在不同溫度下產(chǎn)生變化的規(guī)律。根據(jù)分析的結(jié)果，對系統(tǒng)內(nèi)的溫度進(jìn)行有效的控制，避免溫度變化導(dǎo)致氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。其次，研究風(fēng)速對氣體的影響。將氣體放入一個密閉的空間內(nèi)，分別記錄風(fēng)扇關(guān)閉、風(fēng)扇打開一檔以及風(fēng)扇打開二擋時氣體的變化情況，并對實驗結(jié)果進(jìn)行記錄和分析，進(jìn)而得出風(fēng)速越快，該氣體在空間內(nèi)的擴散速度就越快，氣體濃度下降的也就越快這一結(jié)論。根據(jù)這一結(jié)論，在氣體發(fā)生泄漏的過程中，必要的時候要提高泄漏點內(nèi)的氣體流動速度，迅速降低氣體濃度，減小發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的概率。最后，要對氣體泄漏的速率進(jìn)行計算，根據(jù)氣壓與溫度對氣體的影響，計算出氣體的泄露速率，根據(jù)氣體的泄露速率制定出相應(yīng)的解決措施。

5.3 對局部放電進(jìn)行故障診斷

GIS的局部放電指的是GIS設(shè)備在電場的影響下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，局部放電會對設(shè)備的絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，嚴(yán)重的會導(dǎo)致設(shè)備的絕緣系統(tǒng)失效，造成設(shè)備的損壞。目前，在局部放電進(jìn)行故障診斷中經(jīng)常采用的方法是仿真模型設(shè)置法，這種方法通過建立一個與GIS系統(tǒng)相近的仿真模型，對影響設(shè)備的因素進(jìn)行干擾，并將局部放電過程中產(chǎn)生的電磁波通過自身的導(dǎo)體進(jìn)行傳導(dǎo)，減少了對GIS系統(tǒng)的影響[3]。

6 結(jié)束語

本文首先對GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的管理現(xiàn)狀進(jìn)行了簡單的分析，接著對GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，其中對下機位的監(jiān)測以及傳感器電路的監(jiān)測進(jìn)行了重點分析。最后，對于GIS故障診斷系統(tǒng)中對SF6氣體以及局部放電的故障診斷方法進(jìn)行闡述。通過對GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)和GIS故障診斷系統(tǒng)的深入討論，進(jìn)一步降低了GIS系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，確保了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

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