变电站一二次设备状态检修技术探析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇变电站一二次设备状态检修技术探析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】本文主要对变电站一二次设备状态检修技术实现方案进行了探讨，为提高变电设备运行可靠性、降低运维费用等有重要意义。
【关键词】变电站；一二次设备状态检修技术；实现方案
0.前言
状态监测技术是实现变电站一、二次设备状态检修的基础。目前，我国智能变电站建设正处于第二批试点工程重点推广应用的关键阶段，一、二次设备作为变电站的重要资产，及时、全面掌握设备的运行状态、健康状况及其所处环境等要素对于变电站乃至整个电网的安全稳定运行至关重要，实现变电站设备的状态检修对于提高设备运行可靠性、降低运维费用等意义重大。
1.变电站一次设备状态检修技术实现方案
一次设备的状态监测主要包括变压器监测、GIS监测、断路器监测、容性设备监测、避雷器监测等。状态可视化要求对一次设备的温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等各种数据信息进行采集，为电网实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据的支撑。在线监测技术是实现智能设备状态可视化的必要手段，是状态维修的实现基础，为其提供了实时连续的监测数据和分析依据。有效的在线监测系统可以随时掌握设备的技术状况和劣化程度，避免突发性事故和控制渐发故障的发生，从而提高一次电气设备的利用率，有助于从周期性、预防性维修向状态检修的转变，改善资产管理和设备寿命评估，加强故障原因分析。
一次设备状态检修主要利用传感器、计算机、数字波形采集和处理等高新技术对高压设备的温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等各种数据信息进行采集，通过对设备的在线、离线、预试数据的录入和获取，由专家系统对设备的故障部位、故障程度、发展趋势进行判断和预测，根据诊断结果进行检修计划的制定和调整。以变压器本体的状态检修为例，变压器在线监测系统主要包括变压器油色谱状态监测、局放状态监测、铁芯状态监测和绕组温度监测，具体实现方案如图1所示：
图1 变压器在线监测实现方案
（1）变压器油色谱状态监测。通过变压器上适当位置的采油口和回油口，将变压器主油箱和在线检测装置的油路连接成一个封闭的油路整体，通过油路循环和气体溶解平衡，源源不断的从变压油中析出所溶解的各种故障气体组分，并在油气平衡时自动进行色谱分析，并能以数小时一次的频度连续不断的分析。通过变压器油中故障气体的含量变化确定变压器运行情况。监测参数：C2H2、C2H4、CO、H2、CH4和C2H6。
（2）变压器局放状态监测通过。四个声学（AE）传感器测量并析取局部放电信号，将所有的脉冲计数和平均振幅保存在内存中。通过局放信号的振幅和频率，监测发生在变压器上的局放信号。监测参数：局放超声波。
（3）变压器铁芯状态监测将电流传感器安装在变压器接地铁芯上，监测变压器铁芯电流。根据铁芯电流的变化情况确定变压器铁芯接地是否正常。监测参数：变压器铁芯电流。
（4）变压器绕组温度监测基于DFB激光器驱动电流。与发出的激光信号的波长具有一定比例关系的特性。通过控制光源的电流，在一定范围内产生特定波长的激光信号，激光信号通过光纤传输到达高灵敏光纤光栅传感器，处理器对传感器的反射光信号进行运算分析，获得传感器反射波长，解调出传感器感应的物理量的变化。监测参数：变压器绕组温度。
2.变电站二次设备状态检修技术实现方案
随着一次设备状态检修的进一步推广，因检修设备而导致的停电时间必须越来越短。因此，二次设备的状态检修对变电站设备的健康运行显得尤为重要。目前智能变电站继电保护装置需要监测的主要对象包括：装置的电流、电压等SV通道的状态；装置的遥信、遥控等GOOSE通道的状态；装置直流逆变电源的状态；装置本身自检如：FLASH擦写次数统计、扇区健康状况监测、RAM是否出错、看门狗是否动作、装置的重启次数等。
（1）分布式数字化保护装置的状态监测。在智能变电站，IEC 61850标准为我们提供了数字化变电站的通信框架，由于采用电子式互感器ECT、EVT，一次的模拟信号转换为数字信号，传送到保护装置的是经过合并器加工的符合IEC61850标准的以光纤为媒介的数字信号；保护动作后输出的不再是跳合闸接点，而是光纤以太网传输的GOOSE信息，基于此标准实现继电保护状态监测则变得较为容易实现。分布式保护装置实现单台IED的功能，以间隔为单位，不同的间隔配置独立的继电保护装置和过程层接口，重要间隔按双重化配置，如主变间隔、220kV级以上线路、母线间隔等。之所以说数字化保护装置的状态监测更为容易实现，是因为电子式互感器的应用，进入保护装置的是光数字信号，二次电流、电压输入、AD采样不复存在，对数字采样部分实现状态监测更加容易。装置本身可以对接收的SMV采样值报文进行监视，如有接收中断、丢数据帧、接收数据帧CRC不正确等现象，立即告警SMV采样异常即可。
数字化智能开关的使用，使二次控制系统的操作回路通过软件编程的方式实现智能化，本身具备在线监测功能，继电保护状态监测不存在常规变电站操作回路无法在线监测的瓶颈问题。保护的投退用软压板控制，不存在常规变电站连接片（压板）状态监测的困难。大量光纤取代铜缆，也不再需要回路绝缘状况监测（直流回路除外）。强大的以太网通信技术的应用，使数字化变电站继电保护设备的状态检修网络灵活、强壮、可靠性高。
（2）集中式数字化保护装置的状态监测。集中式数字化保护装置可实现多台IED的功能，如图2所示的线路集中式保护装置，包括了若干条线路的保护测控功能，为了增加可靠性和维护方便性，即使低电压等级，集中式保护一般按双套保护配置。相对分布式保护装置状态监测的技术实现，集中式数字化保护装置的应用，使得整个变电站的监测对象大大减少，而且状态监测实现也相对简单。以图2为例，例如对线路保护装置的线路3的SV、GOOSE通道的监测，由于集中式保护按双套保护配置，则可采用简单的比较法：比较双套保护装置的相同间隔（如线路插件3）的采样值，当比值超过设定门槛时发出报警信号，据此认为其中一条甚至两条SV通道有异常；比较两台保护装置同一LD的GOOSE信息，因为GOOSE反应的是断路器和刀闸的位置等信息，而同一时刻的断路器的位置是一定的，因此比较法同样适用于GOOSE通道的监视。不但双套保护配置为实现了装置自身的自检和装置之间的互检提供便利，而且集中式保护把原来分布式装置抽象为一个个LD，因此原来每台分布式装置所包含的电源监测功能、装置自检功能、软压板监测功能都集中到了一台IED中，这样不但减少了监测对象，也方便了检修人员的检修维护工作，大大减少了工作量。例如，相对于按间隔配置的保护，基于结构优化的集中式保护装置结构更为紧凑，电源数量极大减少，这使得二次设备监测的重点之电源监测的实现更为方便。
图2 高压线路集成一体化保护
一、二次设备状态监测系统支持IEC61850标准的和非IEC61850标准的状态监测装置接入，并按统一IEC61850标准建模；IEC61850或透明转发方式将数据传输到中心级设备状态监测平台，以支持这些装置的远程维护：提供符合IEC61850的访问接口服务及WEB接口，与变电站当地诊断后台交互：支持在变电站采用跨物理隔离传送方案，建立与当地SCADA或者故障录波（DFR）等系统的接口。
3.结语
总之，一、二次设备状态检修技术打破了传统的以设备使用时间为依据的做法，强调以设备当前的实际工作状况为依据，通过先进的状态监测手段、可靠性评价手段以及寿命预测手段，判断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障部位及其严重程度、故障发展趋势做出判断，并根据分析诊断结果在设备性能下降到一定程度或故障将发生之前进行维修。由于科学地提高了设备的可用率，明确了检修目标，这种检修体制耗费最低，它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。
【参考文献】
[1]智能变电站继电保护技术规范.国家电网公司（Q/GDW441―2010）.
[2]李志武.电力设备状态检修实施策略研究[J].忻州师范学院学报，2009，25（5）.
[3]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社，2008.