电气设备状态在线监测监盘技术研究与案例分析

李兰茵 欧晓妹 涂琬婧 赖艳珊

摘要：介绍了电气设备状态在线监测的种类、周期及监盘流程，阐述了调度自动化系统、生产监控指挥系统的监盘操作方法，并结合实际案例分析，证明了在线监测监盘技术在电气设备状态监测中的重要作用。

关键词：电气设备;在线监测;监盘操作;案例分析

0 引言

为了确保电力设施的安全正常运行，供电公司开展电气设备的预防性试验尤为重要[1]。随着电网规模的不断扩大，电气设备数量骤增，工作人员在现场进行设备检查、试验工作时存在周期长、风险大等问题。基于此，运行人员通过在线监测装置反映电气设备运行状态，定期开展监盘工作，可锁定异常电气设备或监测装置，有针对性地处理设备缺陷，减轻现场作业人员负担，提升工作效率。

1 电气设备状态在线监測

1.1    在线监测种类及周期

目前常见的电气设备监盘涉及CVT（电容式电压互感器）二次电压、变压器电抗器油色谱、变压器铁芯电流、套管绝缘、中性点直流、避雷器阻性电流、GIS局放七大类在线监测项目。根据业务实际情况，明确监盘周期，其中，CVT二次电压为每月一次，变压器中性点直流为半月一次，变压器铁芯电流、避雷器阻性电流为一周一次，变压器电抗器油色谱、变压器套管绝缘、GIS局放为每天一次。此外，对于电网风险联动设备管控刀闸的监盘为操作前后各一次;特殊节假日保供电启动当日，主要节日前、保供电结束时各监盘一次。

1.2    在线监测监盘流程

监盘人员在对设备在线监测装置监盘过程中发现异常时，初步判断其属于通信异常、装置异常还是数据异常并上报班长，班长核查后将结果反馈至专责，必要时派人到站配合工作。专责根据被监测设备可能存在的缺陷，组织相关人员开展进一步分析，核实情况是否属实，并填写缺陷单上报安全生产分部。若确认该异常由监测装置故障引起，班组及时对装置进行维护;若确认该异常由设备故障引起，联系相关部门进行消缺。

2 在线监测系统的监盘操作

2.1    调度自动化（EMS）系统

EMS系统不仅对主站运行情况进行实时监督，还对二次设备进行在线监测[2]。EMS系统中的CVT在线监测，根据一次电压值反映二次电压值的变化来确定故障类型。

对于CVT监盘，首先是纵向对比，EMS系统每15 min获取1次数据，连续8次超过电压限值时告警。根据设备电压等级设置限值，110 kV等级相/线电压波动范围为-10%～10%;220 kV等级相电压波动范围为-5%～5%;220 kV等级线电压、500 kV等级相/线电压波动范围为-3%～4%。其次是横向相间比较，110 kV设备相电压偏差>2%，110 kV、220 kV、500 kV设备线电压和220 kV、500 kV设备相电压偏差>1%时告警;对于有汇流母线的110 kV设备相/线电压偏离平均值>2%，220 kV设备相/线电压偏离平均值>1.5%，500 kV设备相/线电压偏离平均值>1%时告警;对于无汇流母线的110 kV、220 kV、500 kV设备相/线电压，根据设备状态与母线电压或线路对侧电压相比绝对值差>2%时告警。最后查看历史曲线是否存在突变，查询开关动作信息，判断异常并上报。

EMS系统可根据厂站图查询变压器中性点直流的日、月曲线波动，近一个月内数据超过10 A的天数应不多于3天，初步判断设备是否存在异常，并通知运维部门检查变压器是否存在局部过热、噪声过大、振动加剧等缺陷[3]。

2.2    生产监控指挥系统

生产监控指挥系统将在线监测数据进行汇总，对于设备状态一目了然。

变压器电抗器油色谱在线监测除包含以离线、数据更新异常、数据乱码为主的装置异常外，还重点关注运行设备的油中溶解气体含量超标问题，总烃、氢气限值为150 μL/L，500 kV及以上设备的乙炔限值为1 μL/L;35～220 kV设备的乙炔限值为5 μL/L。监控人员应重点关注溶解气体含量逐步增加的设备。

变压器铁芯电流监测装置套装在铁芯接地线上获取数据，与变压器无电气连接[4]，铁芯电流过大会引发铁芯局部过热，当监测值≥100 mA或监测值≤300 mA时应引起人员关注;监测值>300 mA时告警。

变压器套管外表面为陶瓷，内部为充油膜纸绝缘结构，个别电容层的击穿会导致总的电容量偏大，与初始值相比电容量不能大于±5%;当全电流监测值≥100%初始值时告警;220 kV、500 kV电压等级设备的介质损耗因数不能大于0.8%;35 kV、110 kV电压等级的介质损耗因数不能大于1%。

避雷器阻性电流在线监测电流值，阻性电流的加大导致设备发热，加速设备老化，严重时可能会引发爆炸[5]，当阻性电流值≥50%初始值或全电流值≥100%初始值时告警。

GIS局放监测装置设定轻微放电、存在放电、放电明显以及严重放电参数范围，同一天内10次告警则表明该间隔存在局放;放电强度为-100 mV或放电强度均值为-100 mV，并且和之前数据相比突然变为-100 mV且持续一星期左右则表明传感器异常。

3 案例分析

案例一：CVT二次电压在线监测监盘。

2015年11月24日，某220 kV变电站110 kV高仙线配合对侧某110 kV变电站126备自投跳位回路整改，该220 kV变电站侧CVT未进行试验，2015年11月25日送电后发生电压跌落现象，电压从停电前的65 kV跌落至送电后的60 kV，偏差达到-7.7%，此后电压未发生明显波动，高仙线CVT监测曲线如图1所示。与同段母线线路比较，停电前电压基本一致，送电后电压偏差达到-7.7%。现场检查发现，熔断器底座有少许锈迹，旋转数次并拧紧后，后台显示电压恢复正常。

案例二：变压器油色谱在线监测监盘。

2019年1月底，某220 kV变电站变压器油中乙炔含量大幅增加并超过限值，如图2（a）所示。通过设备离线测试发现情况与在线监测结果基本一致，经查询，乙炔增加前后全站均没有相关操作，且天气良好，不存在操作过电压和雷电过电压等影响因素。最终制定监盘追踪计划，2019年3月中旬乙炔含量低于限值并稳定降低，如图2（b）所示。

4 结语

在线监测监盘技术已成为运行人员对电气设备状态进行监测的重要手段，通过实时监测、预判缺陷、告警及诊断维护功能，不仅节省了人力、物力、财力，还高效及时地修复了设备缺陷，确保了电网的安全稳定运行。

[参考文献]

[1] 陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].2版.北京：中国水利水电出版社，2009.

[2] 温柏坚，俞斌，白峪豪，等.广东电网新一代调度自动化技术支持系统总体方案研究[J].南方电网技术，2011（1）：18-21.

[3] 陈贤.变压器中性点直流电流影响及抑制措施[J].企业导报，2015（20）：134-135.

[4] 康鑫.变压器铁芯电流监测装置的开发与应用[D].保定：华北电力大学，2014.

[5] 李题印，毛春琴.金属氧化物避雷器阻性电流在线监测装置[J].农网电气化，2012（5）：43-44.

收稿日期：2020-06-09

作者简介：李兰茵（1995—），女，黑龙江牡丹江人，助理工程师，研究方向：设备状态在线监测。