变电设备在线监测诊断技术的应用（培训资料）

1、.变电设备在线监测诊断技术的应用（培训资料）福建和盛高科技产业有限公司1. 设备在线监测的意义19851990年间全国有80%的变压器事故是在预试合格情况下发生的；20002003年间我省电气设备有90%是在预试合格情况下发生了事故；从以上事例证明,投入大量人力、物力、财力进行的预防性试验的作用甚微，其原因：（1） 设备不是处于运行状态，不能真实反映设备的运行参数；（2） 试验周期不符合设备故障规律浴盆曲线；（3） 真正反映设备状态的灵敏项目没做，如红外、局放等。设备在线状态监测诊断技术的优点。（1） 可以及时发现运行中设备的异常征兆，避免发生事故；（2） 可以适当延长设备予试周期，逐步达到代

2、替予试，减少停电，减少误操作等不安全因素。节省大量人力，物力和时间；（3） 对老旧或存在隐患的设备，可以随时跟踪监视其运行状况，最大限度地利用其剩余寿命。（4） 实时了解设备健康状态，为开展设备状态检修提供有效技术支持。（5） 具有显著的经济效益：在线监测经济性主要体现在：减少停电、节省劳动力、提高设备和电网的安全运行水平等。A. 美国麻省理工学院测算，价值100万美元的大型变压器，建立一套完整的监测诊断系统需8万美元，而该系统的经济效益将超过200万美元；B. 英国中央发电局的统计表明，利用气相色谱分析对充油设备进行在线监测诊断，使变压器的年维修费用从1000万英镑减少为200万英镑；C.

3、日本资料介绍，在线监测诊断技术的应用，使每年维修费用减少25%50%，故障停用设备时间可减少75%；D. 新加坡从2001年至今，在线监测装置投入费用568万新元，共发现设备故障274起，避免经济损失3768万新元；E. 我国对电容型设备采用在线监测的经济效益估算，以全国售电量为6000亿千瓦时计算，因110KV及以上设备停电维修的直接经济损失达6.56亿元，间接经济损失为65.6亿元。2设备在线监测诊断原理：经过20多年的研究、实践、改进，目前较为成熟的变电设备在线监测诊断技术有：变压油中溶解气体、电容型设备（包括CT、CVT、OY高压套管，变压器铁心等）、避雷器、高压断路器等。2.1变压器

4、油中溶解气体空压机（载气）色谱柱六通伐 检 测 器 油室 数据采集器 油泵SPM-2系统变 压器油箱气室回油管进油管储气管总线图1油中溶解气体在线监测装置原理图原理：变压器油通过油泵循环流动，在气室中将气体分离出来“透送到”流通伐的定量管中，储气管中的样气定期由载气注入色谱柱，借助于各种气体分离，后依次流过气敏传感器，将各种批气体的含量转接成电信号，经A/D变换，输入单片机处理，算出各特征气体含量。然后根据特征气体法、产气速率、改良三比值法等，对变压器的运行状态进行在线诊断。油色谱中最关键的技术：（1） 油气分离：决定渗透饱和的时间检测周期；（2） 色谱柱：决定能否把样气中不同组分的 气体分离

5、开；（3） 传感器：决定检测精度。2.2电容型设备电容型设备在线监测原理见图2C.TFFTA/D滤波放大计算机P.TFFTA/D滤波放大图2：电容型设备介损及电容量参数监测原理经过20多年的研究、实践，在以下五方面关键技术取得突破，使之达到实用目标： （1） 无源电流传感器有源零磁通传感器；（2） 电流电压过零比较法测量原理频谱分析法测量原理；（3） 巡控式集中测量结构分布式就地测量结构；（4） 模拟量传输数字量传输；（5） 绝对值判断法相对比较判断法。3应用现状：经过20多年的研究、开发、实践，在线监测诊断技术已趋成熟、基本达到实用化目标；3.1系统结构按分层分布式系统设计、积木式结构、模块

6、化设计和现场总线技术。见图3。 图3变电设备在线监测诊断装置分层式结构图（1） 就地测量层（监测单元）完成信号采集、调理、模数转换和预处理等，形成状态监测数据，并将数据上传。安装于设备运行现场。（2） 通讯控制层采用现场工业总线方式，将监测单元采集并经处理的监测数据通过可靠的通讯介质，正确无误地传送到计算机数据处理系统。（3） 监测测层（主机单元）实现对监测数据的同步测量、通讯和远传管理、存储管理、查询显示和分析。一般安装于主控室。3.2系统测量参数及其精度。变压器油中溶解气体、电容型设备、避雷器、高压断路器等设备的测量参数及其准确度如表1所示；表1在线监测装置测量参数及其精度设备名称监测参数

7、推荐测量周期测量范围分辨度测量误差变压器H224h52000µ1/15µ1/1±15%或5ppm,取大者CO52000µ1/110µ1/1±15%或25ppm,取大者CH452000µ1/15µ1/1±15%或1ppm,取大者C2H652000µ1/15µ1/1C2H20.5500µ1/11µ1/1C2H422000µ1/12µ1/1铁芯接地电流2h1mA10A1mA±2%放电量2h5000100000pC500pC±5%放电

8、相位0360°0.18°±10%或20%放电重复频率150000次1次±5%电容型设备(套管/电容型CT/CVT)泄漏电流2h100µA100mA100mA±1%等值电容50pF10000pF10pF±1%介质损耗因数0.0010.30.0011×10-3金属氧化物避雷器泄漏电流2h100µA100mA100µA±1%阻性电流10µA2000mA10µA±1%一次电流每次开关操作后50A64kA10A正常工作电流±1%断路器短路开断电流±

9、;6%断路器动作录波最大时间每次开关操作后170ms<1ms±1ms从表1可见，目前在线监测装置所测量的参数，可以实时反映运行设备的健康状况，测量精度达到判断设备异常征兆的要求。3.3技术条件全国高电压工作网设备在线监测与状态检修专家工作组拟定的在线监测系统通用技术条件，主要内容如表2所示。序号试验项目称目的标准依据技术要求1基本误差试验测量准确性评价2低温环境适应能力GB 2423.12001353高温GB 2423.22001654交变温热试验方法GB 2423.41993T=40 Hr=93%5振动GB 2423.101995详见标准6静电放电电抗扰度试验电磁兼容性能GB

10、/T 17626.31998静电放电电压8kV7射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.3199810V/m 频率范围为80MHz1GHz8电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T 17626.41998电源端口 4kV信号端口 2kV9浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T 17626.519984kV 锋值10工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.81998100A/m （持续）114/10s大电流冲击试验安全性能100kA表2在线监测装置通用技术条件表2的技术条件是现场各种可能工况的科学总结,也是对产品公正和权威的检验.从此,用户可以通过试验结果,而不是制造商的宣传来了解产品的性能、质量。3.

11、4标准化在线监测装置标准化主要内容：（1） 可互换：这是设备在线监测产品可维护、可升级的基本保证。（2） 可集成：要求各监测单元实现数据自主，即不需要主站支持，自身完成数据处理，并将最终结果通过总线发送给主站或服务器。（3） 统一数据规格（包括统一通信规约）。4几点看法：4.1在线监测诊断装置的测量精度人们习惯于将在线监测测量值与预防性试验测量值进行比较，但是在线监测测量原理、测量方法、测量环境条件等不一样，因此，其测量值不可能与预试值相同。我们只要求在线监测装置在设备有异常时发出“信号”，提醒我们引起“注意”，并结合其它方法进行确诊，以达到避免发生设备事故的目的。所以在线监测值做到稳定、可靠

12、、有一定的准确度即可。4.2设备在线监测诊断不同于“状态检修”状态检修内涵：设备历史资料、设备巡视、在线监测、离线测量、故障诊断、维修策略等，但在线监测诊断技术是实施“状态检修”的关键技术支持；在线监测诊断的作用：实时连续监测设备运行状态，及时发现设备异常征兆、避免故障扩大甚至酿成事故、最大限度地利用其剩余寿命、适当延长设备预试周期或代替预试、为开展状态检修提供科学依据等。4.3在线监测的经济性。设备的事故是一个“小概率”事件，只有极少数设备发生故障时，在线监测装置才起作用。因此，在线监测要由“批量效果”来体现，即在一批设备上装设在线监测装置，才有机会捕捉到故障设备，企盼在几台设备上装设在线装

13、置去“守株待免”是难以达到预期效果的。所以，它的经济性主要体现在：减少停电，节省劳动力、提高设备和电网安全等方面。44在线监测判断标准目前在线监测判断方法：（1） 移植采用“规程”中的标准。如变压器油中溶解气体的“注意值”、“产气速率”和“三比值法”等；（2） 根据运行、试验等长期积累的经验数据，以及厂家提供的标准，如氧化锌避雷器的电流值；（3） 应用运行中设备的指纹特征，如高压断路器机构的跳合闸电流波形、振动波形等；（4） 采用在线监测数据的横比、纵比和综合分析相结合的诊断方法。45组建运行维护技术队伍。在线监测诊断装置的电子元器件长时间受复杂而恶劣的环境影响，可能因老化而使相应特性及灵敏度发生变化，为此需要定期重新设置标定、维修和更新。所以，必需组建一支技术队伍，从事运行维护、定期监测和故障处理等工作。5结束语变电设备在线监测诊断技术经过20多年的研究、应用、改进，特别是计算机、网络技术的应用。使在线监测诊断技术真正实现了实用化目标。目前均采用分层分布式系统结构、模块化设计和现场总线控制技术；产品实现可互换、可集成、统