电气设备在线监测技术的研究与发展黄胜胜

电气设备在线监测技术的研究与发展黄胜胜

黄胜胜

福建省龙岩金叶复烤有限责任公司福建龙岩364102

摘要：在线监测技术对电气设备的检测十分重要，通过在线监测提供的数据对设备运行状况进行分析，有利于电力系统的安全运行。本文阐述了电气设备在线监测的必要性及原理，分析了电气设备在线监测的实现，并对在线监测的发展前景进行了探讨。

关键词：电气设备；在线监测；发展前景

随着电力电压等级的逐步提高，保证电力设备的安全运行越来越重要。因此，发展在线监测技术，不仅是状态检修的需要，也是智能电网发展的要求。从事故检修到定期检修，再到状态检修，是技术发展的必然，更是企业发展的需要。在线监测、故障诊断、实时维修，构成了电气设备状态检修的内涵。使用先进的在线监测手段，提高在不停电的情况下掌握设备状态的方法和能力，才能更加有效掌握设备的状态。

一、电气设备在线监测的必要性

随着电力工业的科技进步，电气系统中电力设备的检修体制和技术不断发展。随着人口的增多及科技的发展，用电部门对电力系统安全可靠性指标的要求越来越高，计划检修体制出现了严重的缺陷，严重消耗和浪费了国家的财力。传统的检修时，电气设备一旦发生故障，就会出现大面积停电、停产，造成巨大的经济损失，并且检修周期过长，同时在检修的过程中，要在规定的时间内检修完所有的电气设备，所耗费的人工和财力不可想象。传统的检修方法，电压一般在10KV以下，这样的电压较低，会造成设备的某些缺陷在检修中不容易被发现，严重影响诊断的有效性。要想确保电力系统的安全运行，最大限度地降低事故率，就必须寻求新的更加行之有效的监测方法，因此，在线监测技术应运而生。另外，在线监测技术极大地增加了电气设备预防性检验的可靠性。在线监测技术可在运行中及时发现由产品质量问题造成的事故隐患，防患于未然。在线监测能减少设备停电时间，减少费用消耗。对于老旧设备或怀疑有缺陷的设备，在线监测可随时监视这些设备的运行情况，一旦发现问题，及时退出，最大限度的保障了这些设备的寿命。

二、电气设备在线检测技术的优点

1、不需要电力设备停电就能了解运行设备的绝缘状况，减少停电对用电客户及供电可靠性的影响，减少了倒闸操作工作量，降低了安全风险，节省了大量人力、物力。

2、在设备运行时进行检测灵敏度高，可实现随时控制，随时调整，克服了预防性试验周期长的不足，提高了检测的有效性。

3、在线检测通过对所测得的大量数据，及数据判断分析，为电力设备的检测提供了依据，克服了传统的盲目检测方式，为电力企业节约了生产资金。

三、电气设备在线监测原理

电气设备在线监测技术原理，是在电气设备正常运行时，通过对常规绝缘特征参数如电容量、电流、介质损耗因数等进行测量，来反映电气设备的运行是否存在问题。介质损耗因数对高压电气设备影响较大，还能反映运行时设备的缺陷，灵敏度较高，而且操作比较简单。介质损耗因数的原理分为两种，一是硬件直接测量相位角，主要方法为过零相位比较法；二是软件对检测信号变换后，对测量信号进行数字化处理，主要方法为谐波分析法。过零相位比较法原理：获得电流和电压信号进行过零整形成为过零反转的方波电流和电压，用或门电路对电流电压过零时间差方波宽度进行比较，并读取方波宽度，最终根据电流电压信号计算出介质损耗因数。谐波分析测试原理：电流互感器检测设备末端引出电流信号，二次抽取电压信号后经过方法、滤波和程控放大后的信号，再经过同步采样最终得到离散数字信号，利用计算机对其快速的傅里叶变换后得到基波傅里叶系数，然后计算基波相位差，最终得到介质损耗因数。

四、电气设备在线监测的实现

1、高压断路器在线监测。电力系统中的高压断路器是十分重要的开关设备，不仅对电气设备担负着保护作用，也担负着控制作用，开关设备的状态情况对电力系统的运行有十分重要的影响。高压断路器的实时监测和故障检测，能对设备运行状况、特性和变化情况进行掌握，这样对电力系统的安全运行有重要作用。在线监测一般包括对设备特性的监测和触头等部位的监测，主要内容有气体密度监测、泄露电源监测、累积开断电流监测、开断次数监测、断路器红外成像监测、振动波形监测、操作机构油压监测和分合闸线圈电流波形监测等。

2、变压器在线监测。电力系统中变压器是很重要并较昂贵的设备，也是导致电力系统出现故障最多的设备，发生故障会对电力系统和用户带来很大危害。变压器在线监测主要有两种方法，一是变压器局部放电在线监测，容易受到电力系统中环境的影响而导致灵敏度不高；二是变压器油中溶解气体在线监测，只能判断是否有异常，对诊断故障类型的确定提供参考依据。

3、发电机在线监测。发电机在线监测是和常规离线绝缘测试方法不同，而是在发电机运行中对发电器绝缘进行连续测量。目前，广泛使用的方法是发电机局部放电在线监测，是在发电机内部安装传感器，传感器与便携式局部测试仪连接，定期对局部放电监测，也可连接到固定的局部放电监测系统来实现监测；随着分析技术和数据采集技术的发展，大型发电机组已开展转子匝间短路在线监测，开展转子故障在线监测综合分析，这些手段的采取必然对发电机组的安全稳定运行提供有效地保障手段。

五、在线监测发展前景

1、在线监测是状态检修的必要条件。只有对电气设备运行状态进行准确、及时的掌握，然后与设备在系统中重要程度进行综合分析，才能对设备的维修、检修的正确时间进行确定，并对设备采取对应的维修措施。虽然在线监测技术对设备的状态检修效率较高，但不能完全依赖于在线监测，同时还要对照一些设备的离线检测方法，例如诊断性实验和定期试验项目等，要对目前经常使用的方法进行充分利用，然后结合在线监测手段，这样才能达到对设备状态的反映更加全面和真实，为电力系统提供精确的数据。

2、电力系统监测与前沿性技术成果的紧密结合。随着计算机技术、人工智能和电力电子技术的发展，为在线监测提供了巨大的技术支持，今后高速度的运算处理器结合人工智能技术如神经网络、模糊逻辑和专家系统将应用于状态监测和故障诊断。这需要研究人员在开发过程中，结合供电企业的实际情况，追求经济效益的同时，使用先进技术来促进供电技术的不断提高。

3、由以单台设备为目标的在线监测向整体监测延伸。电网是一个由众多设备组成的有机整体，设备通常具有一定独立性，但电网的发展趋向于很强的相互依赖性。维修管理将不再局限于某一设备个体，因一台设备的停运检修影响到整个输电和变电系统的运行，尤其是大电网的停运检修还影响到整个区域的运行方式和电力供求关系的调整。

4、设备状态的远程监测和网络化跟踪。随着分布式计算技术、大型数据库技术、面向对象的软件技术和宽带数字通信技术的长足发展，基于因特网的设备故障监测将成为现实，将设备诊断技术与计算机网络技术相结合，采集设备状态数据，实现对设备故障的早期诊断和及时维修。远程监测和诊断可实现全国范围内的诊断知识与数据共享，远程协作诊断以因特网为桥梁，必将在时间和空间上缩短电力设备和诊断专家的距离。

六、结语

对设备和系统进行状态监测的目的在于及时发现早期故障的征兆，以便运行维护人员在事故处于萌芽状态时，就能通过检测手段及早消灭隐患，从而避免恶性事故的发生。随着电力系统向市场化的逐步迈进，厂网分开、竞价上网的实行，以节约成本和降低检修费用为目的的电气设备状态检修越来越受到人们的重视。

参考文献：

[1]程扬军.浅析电气设备在线监测技术[J].电力系统自动化，2017.

[2]黄建国.论述电气设备在线监测的实现[J].中国电力，2016.

[3]张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].电力技术，2017.