电力设备状态监测新技术应用

电力设备状态监测新技术应用

骆福平

（广东电网有限责任公司东莞塘厦供电分局广东省东莞市塘厦镇523710）

摘要：随着状态监测技术的发展，状态检修技术已基本成熟，与传统计划检修相比，状态检修效率更高，能够及时发现设备故障隐患并安排检修，最大限度的保证了电力设备的健康状况，提高了电力系统的运行安全稳定性。

关键词：电力设备；状态监测；状态检修；传感器

电力设备是构成电力系统的重要组成部分，其健康状况直接影响着电力系统是否能够持续稳定的运行。随着状态监测技术的不断发展，在电力设备状态监测领域涌现出众多新技术、新方法，为提高供电安全及可靠性做出了巨大的贡献。目前在电力设备运行过程中通过系统的应用状态监测技术、故障诊断技术，已经能够很好的实现状态检修，有效的推动了电力系统的进一步发展，在下面文章里，我们就结合几种重要的电力设备对当前应用较为广泛的状态监测新技术进行分析。

1.状态监测基本概念

在这里我们所分析的状态监测指的是辨识基于电力设备及其运行过程特征估计的状态特征改变量的活动，其意义在于能够实时准确的确定设备监控状态，并且可以对可能发生或正在发生的故障进行监测。对电力设备进行状态监测，其任务可分为信号采集、信号处理和监测决策三部分，目前较为成熟的传感器能够采集到诸如力、变形、加速度、温度、压力、电压、电流等信号。状态监测过程如下图1所示：

电力设备在运行过程中往往会受到电场、热、机械力等因素的作用，同时还会受到所处环境的影响，如温湿度、气压、环境污秽等，在这些因素的长期作用下，会引起设备的老化、疲劳、磨损，导致性能及可靠性的下降。电力设备的安全稳定很大程度上受其绝缘材料性能的影响，如变压器、高压套管、绝缘子、避雷器等，其绝缘材料在电压、温度的长期作用下会导致成分、结构的变化，增大介质损耗，降低绝缘性能，最终导致绝缘破坏、故障的发生。室外绝缘子还受到环境污秽的影响，当污秽的绝缘子处于潮湿、雨、雪等天气环境时，极易发生沿面放电故障。设备的导电材料如电缆、架空线路在长期工作情况下，不可避免会受到氧化、腐蚀的作用，致使整体电阻、接触电阻的增大，机械性能的下降。很多电力设备的正常工作依赖于相关机械结构，如真空开关柜，在长期运行和频繁操作后，其动静触头、弹簧机构等会因锈蚀、磨损出现动作失灵、结构破坏等问题。通过研究表明，设备的这些由好到坏的变化是一个渐变的过程，通过对这些变化进行监测，能够使运行人员及时准的把握电力设备健康状况，在其性能、可靠性不达标时，提前采取措施，保证设备运行的安全稳定。[1]

2.电力系统中重要电力设备的状态监测

状态监测是在电力设备正常运行情况下对其运行状况进行监测，既要保证监测结果的准确可靠，又要求不能对电力设备正常运行造成影响，这就对状态监测技术提出了很高的要求，由于电力设备，尤其是高压设备，其电压等级高，监测装置必须与被监测部位保持可靠隔离。针对电力系统中不同的电力设备，监测传感器采集的状态量不相同，下面我们分别以电力系统中几种重要设备的状态监测为例，对状态监测技术的具体应用进行分析。

2.1GIS组合电气的状态监测技术

随着无人值守智能变电站的普及，GIS组合电气在变电站得到了广泛应用。准确可靠的状态监测技术是无人值守实现的必要条件。在GIS组合电气运行过程中较为常见的故障有局部放电、载流导体局部过热、气体质量下降、机械故障等，所以状态监测的重点也是这几个方面

2.1.1局部放电的状态监测

对于GIS设备，当发生局部放电现象时，会引起电磁波和声波的变化，同时会使六氟化硫发生电离。这些变量均可以作为状态监测量，具体可分为非电气法和电气法两种，其中非电气法包括光学法、化学法、机械声法。这类方法存在信号衰减快等缺点，在应用时局限性较大；而电气法分为测量法和特高频法，这类方法的传感效率及抗干扰能力优异，缺点是需要多个传感器共同工作。

2.1.2SF6气体压力监测

SF6作为GIS设备重要的绝缘材料，其状态基本可以代表整套GIS的健康状态，传统的监测方法是通过气体泄漏监测仪，当发现气体泄漏时发出报警，这种方法灵敏度低、无法明确提示漏点，实用性较差。而通过在GIS设备各个气室装设在线监测压力表，将实时压力数据上传到监测系统，这样就能够对监测信息进行记录、比对，在压力下降到预警值时及时发出报警，提醒运行维护人员进行检查维护。[2]

2.2变压器的状态监测技术

变压器作为变电站最为重要的设备，常见的故障主要发生在有载调压装置和绕组，为此监测状态量包括有载调压故障、变压器油及纸绝缘的老化等。

2.2.1有载调压装置的状态监测

有载调压装置的故障主要是机械故障，如轴承抱死、驱动机构失灵等，进而造成电气故障，如触电烧毁、电机过热损坏绝缘等。目前应用较为广泛的监测方法是振动监测，通过传感器对有载调压装置运行过程中振动情况进行监测，发现异常后及时去现场进行检查。测量振动的传感器可测量位移、速度、加速度，根据这些参数的趋势变化来判断异常情况。

2.2.2绝缘的监测

对于变压器绕组及变压器油绝缘的监测方法有很多种，如可根据运行温度、油中气体分析(DGA)、局部放电(PD)和油中微水度分析来监测。其中对变压器油的分析检测方法有在线分析法和油样分析法，油样分析法目前主要用于离线监测。

对于变压器内部发生的局部放电问题，可利用声发射监测系统进行监测，这是因为当大型变压器内部发生局部放电时，将伴随声发射现象，其放电点即为声发射源，声波由放电点经过绝缘油传到油箱壁，在油箱壁上装设声传感器，就能监测到局部发电的发生。

2.3电缆的状态监测技术

电缆作为电能的重要输送载体，主要是对局部放电和电缆本体运行温度进行状态监测。电缆的局部放电一般是由于其在生产、运行过程中绝缘层中残留气泡或水等杂质的渗入造成的。目前较为成熟的监测方法有高频电流检测总和法、超声波检测法、超高频检测法等。

电缆的温度监测，一般是通过对电缆外皮温度进行监测，随着光纤光栅技术的成熟，电缆的温度监测可利用光纤光栅测温系统进行监测，这种方法精度高、抗干扰能力强，能够及时发现电缆局部过热问题。

2.4避雷器的状态监测技术

避雷器作为架空线路重要的防雷设施，在运行过程中容易受到污秽、绝缘老化等方面问题的影响。对于避雷器的污秽情况，可利用传感器测量绝缘子表面漏电流的大小进行在线监测，实时的对避雷器健康状况进行监视，当漏电流不合格时，及时的清洁绝缘子或更换绝缘子。[3]

3.电力设备状态监测技术的智能化发展

随着智能技术及大数据技术的发展，在电力设备状态监测过程中实现智能监测是未来的发展方向。

3.1智能传感器

通过利用光纤的特性可以制造多用途的智能传感器，监测声、磁、温度、旋转等物理量，且光纤传感器可应用于于高压、电气噪声、高温、腐蚀等恶劣环境。其具有精度高、信息传输衰减小、抗干扰能力强等特点。

3.2智能信息处理

随着大数据技术的成熟发展，由电力设备状态监测装置采集到的大量数据，能够实现快速的收集、分类、分析、评估、决策。通过应用人工智能技术，如神经网络、模糊系统等，可以对不确定的信息进行处理。

4.结束语

随着电力设备运行质量受重视程度的不断提升，对于设备状态监测技术的研究也会不断深入。在上面文章里，我们只是简单的对当前较为成熟的电力设备状态监测技术应用情况进行了分析。状态监测技术的应用能够为全面实施状态检修提供有力的技术和数据支持，通过结合智能技术及大数据技术，能够使得整个电力系统的设备运行状况得到智能的、动态的分析、处理、控制。

参考文献：

[1]潘睿,陈伟,梅春华,张渊渊,蔡文.新型检测技术在电力设备状态监测中的应用[J].《自动化应用》,2015,(03):85

[2]成曙煌.输变电设备运行状态监测新技术及其应用探讨[J].《机电信息》，2015,(3):23

[3]薛军,李锐,陇辉.浅谈输变电设备运行状态监测新技术及应用[J].《科技与企业》,2014,(6):137