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[摘 要]概述了智能化变电站在线监测系统的重要性，根据高压设备对在线监测系统进行了分类，分析了各类在线监测系统的基本原理及方法，总结了在线监测系统目前的应用情况，在此基础上提出了西北电网750 k V智能化变电站在线监测系统的配置方案及体系结构。
[关键词]750 kV 智能化变电站 变电站在线监测系统 GIS设备 变压器铁芯
中图分类号：TM45 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0327-01
1 变电站在线监测系统分类
在进行750 k V变电站在线监测系统配置选择前，先归纳一下目前国内变电站高压电气设备在线监测系统的分类：
（1）变压器在线监测。变压器在线监测技术主要包括油中溶解气体分析、局部放电、铁芯接地电流、套管绝缘、绕组变形、变压器振动频谱等状态量的在线监测。
（2）电容型设备在线监测。电容型设备在线监测技术主要包括对电流互感器、套管、耦合电容器和电容式电压互感器等实现绝缘的在线监测。
（3）Zn O避雷器监测。Zn O避雷器的监测主要包括对泄漏电流和动作次数进行在线监测。
（4）断路器在线监测。断路器在线监测主要包括SF6气体密度及微水监测、局部放电监测和斷路器动作特性监测。
（5）GIS设备在线监测。GIS的封闭性结构加大了运行维护的难度，其故障隐患更难发现，可能造成的损失会更大。对GIS实行在线监测就显得尤为重要。目前GIS设备在线监测主要包括SF6气体状态监测、局部放电监测和断路器动作特性监测。
2 在线监测系统的原理及方法
目前变电站最常用的、成熟的在线监测系统包括变压器油色谱在线监测、变压器局部放电在线监测、变压器套管绝缘在线监测、GIS局放在线监测、SF6气体环境在线监测等。这些在线监测系统大都针对变电站的主要设备，其监测结果对指导变电站状态检修、防止主设备故障及人身事故产生了重要作用，带来的经济效应是相当可观的。现简要分析上述在线监测系统的原理及所使用的方法。
2.1 变压器在线监测
1）变压器油中溶解气体及微水在线监测。变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障会加快产气的速率，随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成气泡在油中经过对流、扩散作用， 就会不断地溶解在油中。通过对变压器油中气体的组分和含量分析，可以得出与之相对应的变压器绝缘老化程度或故障类型。变压器油中溶解气体在线监测装置从检测功能上分为2类： 第一类属于定性检测， 通过监测单一组分或2种组分来监测变压器的运行状况；第二类属于定量检测， 对油中多种组分的气体进行分离检测。目前油中溶解气体分析应用多种组分气体的在线监测技术。
（2）变压器局部放电在线检测。导致电力变压器事故的主要原因是绝缘性能的劣化。很多绝缘缺陷的逐步发展，都会出现局部放电不断增强的现象，有可能引发变压器绝缘更大强度的老化放电，甚至接地短路、匝间短路、绝缘大面积烧化等重大故障。采用基于超高频电磁波测量的局部放电测量技术 （UHF），检测局部放电产生的数百兆赫兹以上的超高频电磁波信号，可有效避开各种电晕等干扰信号，具有抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好且能进行故障定位，已成为目前局放检测技术的主要方法。
（3）变压器套管绝缘在线监测。变压器高压套管在长期运行中因污秽、化学腐蚀、电闪、发热、机械力等环境条件变化的影响，绝缘性能逐渐下降，并可能导致严重缺陷。变压器套管绝缘性能的好坏可由套管内部绝缘体的介质损耗，末屏等效电容和末屏泄漏电流来判定。在线监测高压套管的末屏电流，介质损耗和等效电容，可以反映套管的绝缘状况变化和发展趋势，为状态检修提供可信赖的判据。
2.2 GIS设备在线监测
（1）SF6气体状态监测。SF6电器设备在运行时，不可避免地会发生电器设备内SF6气体向外泄漏而导致电器设备内SF6气体密度下降；同时电器设备外部潮气也会渗透进高压电器设备内部，引起设备内SF6气体中微水含量超过规定标准， 使高压电器设备存在安全隐患。GIS中内置SF6传感器，其高精度压力、温度及湿度传感器经过A/D转换成数字量，再经过微处理器进行补偿运算及处理，通过RS485接口将采集数据发送到SF6微水监测单元；SF6微水监测单元通过显示器直接显示被测SF6气体的温度、压力、密度和含水量。变压器套管绝缘在线监测系统
（2）GIS局部放电在线监测。局部放电监测也是GIS状态监测的一个重要内容，很多故障都可以从放电量和放电模式的变化中反映出来。局部放电在线监测方法大体上可分为4类：脉冲电流法、超声波法、射频检测法、超高频法（即UHF法）。前面在变压器局放在线监测技术中已介绍了UHF法的原理和优点，这一方法也成为GIS局放在线监测的首选方法。GIS局部放电在线监测能够实时、准确地了解GIS 运行状态，及时发现和消除故障隐患。
（3）断路器的动作特性监测。高压断路器是电力系统中最重要的开关设备， 它担负着控制和保护的双重任务，开关状态的好坏直接影响着电力系统的安全运行。对高压断路器实施状态监测和故障诊断，掌握其运行特性及变化趋势，对提高其运行可靠性极为重要。在线监测主要包括机械特性在线监测、触头电寿命监测等，监测内容有泄漏电流监测、气体密度监测、开断次数监测、累积开断电流监测、振动波形监测、分合闸线圈电流波形监测、断路器红外成像监测和操作机构油压监测等。
2.3 断路器在线监测系统断路器在线监测系统主要包括断路器动作特性监测，对于750 k V SF6断路器还包括SF6气体状态监测、断路器局部放电在线监测。这些在线监测的原理和方法与GIS在线监测基本相同。
3 结语
在线监测系统经过数10 a的研究和实践，已经呈现出快速发展的趋势，部分成熟产品正逐渐在电网中推广和应用，并涵盖了主要的电气设备。在线监测系统不但本身故障少，而且能够及时准确地发现变电站内主设备的缺陷，为设备的安全稳定运行发挥了积极作用。在线监测技术的应用表明，在线监测技术的应用还需进一步积累经验，其可靠性还要进一步完善和提高。但这种技术的成熟应用将为电力主设备的安全运行构筑一道安全防线是毋庸置疑的，其实时性将取代现有的预防性试验技术而成为电力设备安全运行的第一道防线。基于IEC61850标准的智能化变电站在线监测系统能够智能化的实时采集、分析变电站主设备的各项数据，建立基于专家系统的在线监测数据库，实时对运行设备的状态进行跟踪和监测，及时对设备的异常状态提供报警和详细分析报告。在线监测系统的智能化功能可为智能电网的整体决策提供
参考文献
[1] 余芳，郭洁，刘振，赵丹丹.750kV GIS中运行方式对快速暂态过电压的影响[J].电网技术.2014S2）
[2] 杨启平，薛五德.电力变压器的状态维修与在线监测[J].上海电力学院学报.2013（03）
[关键词]750 kV 智能化变电站 变电站在线监测系统 GIS设备 变压器铁芯
中图分类号：TM45 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）35-0327-01
1 变电站在线监测系统分类
在进行750 k V变电站在线监测系统配置选择前，先归纳一下目前国内变电站高压电气设备在线监测系统的分类：
（1）变压器在线监测。变压器在线监测技术主要包括油中溶解气体分析、局部放电、铁芯接地电流、套管绝缘、绕组变形、变压器振动频谱等状态量的在线监测。
（2）电容型设备在线监测。电容型设备在线监测技术主要包括对电流互感器、套管、耦合电容器和电容式电压互感器等实现绝缘的在线监测。
（3）Zn O避雷器监测。Zn O避雷器的监测主要包括对泄漏电流和动作次数进行在线监测。
（4）断路器在线监测。断路器在线监测主要包括SF6气体密度及微水监测、局部放电监测和斷路器动作特性监测。
（5）GIS设备在线监测。GIS的封闭性结构加大了运行维护的难度，其故障隐患更难发现，可能造成的损失会更大。对GIS实行在线监测就显得尤为重要。目前GIS设备在线监测主要包括SF6气体状态监测、局部放电监测和断路器动作特性监测。
2 在线监测系统的原理及方法
目前变电站最常用的、成熟的在线监测系统包括变压器油色谱在线监测、变压器局部放电在线监测、变压器套管绝缘在线监测、GIS局放在线监测、SF6气体环境在线监测等。这些在线监测系统大都针对变电站的主要设备，其监测结果对指导变电站状态检修、防止主设备故障及人身事故产生了重要作用，带来的经济效应是相当可观的。现简要分析上述在线监测系统的原理及所使用的方法。
2.1 变压器在线监测
1）变压器油中溶解气体及微水在线监测。变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障会加快产气的速率，随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成气泡在油中经过对流、扩散作用， 就会不断地溶解在油中。通过对变压器油中气体的组分和含量分析，可以得出与之相对应的变压器绝缘老化程度或故障类型。变压器油中溶解气体在线监测装置从检测功能上分为2类： 第一类属于定性检测， 通过监测单一组分或2种组分来监测变压器的运行状况；第二类属于定量检测， 对油中多种组分的气体进行分离检测。目前油中溶解气体分析应用多种组分气体的在线监测技术。
（2）变压器局部放电在线检测。导致电力变压器事故的主要原因是绝缘性能的劣化。很多绝缘缺陷的逐步发展，都会出现局部放电不断增强的现象，有可能引发变压器绝缘更大强度的老化放电，甚至接地短路、匝间短路、绝缘大面积烧化等重大故障。采用基于超高频电磁波测量的局部放电测量技术 （UHF），检测局部放电产生的数百兆赫兹以上的超高频电磁波信号，可有效避开各种电晕等干扰信号，具有抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好且能进行故障定位，已成为目前局放检测技术的主要方法。
（3）变压器套管绝缘在线监测。变压器高压套管在长期运行中因污秽、化学腐蚀、电闪、发热、机械力等环境条件变化的影响，绝缘性能逐渐下降，并可能导致严重缺陷。变压器套管绝缘性能的好坏可由套管内部绝缘体的介质损耗，末屏等效电容和末屏泄漏电流来判定。在线监测高压套管的末屏电流，介质损耗和等效电容，可以反映套管的绝缘状况变化和发展趋势，为状态检修提供可信赖的判据。
2.2 GIS设备在线监测
（1）SF6气体状态监测。SF6电器设备在运行时，不可避免地会发生电器设备内SF6气体向外泄漏而导致电器设备内SF6气体密度下降；同时电器设备外部潮气也会渗透进高压电器设备内部，引起设备内SF6气体中微水含量超过规定标准， 使高压电器设备存在安全隐患。GIS中内置SF6传感器，其高精度压力、温度及湿度传感器经过A/D转换成数字量，再经过微处理器进行补偿运算及处理，通过RS485接口将采集数据发送到SF6微水监测单元；SF6微水监测单元通过显示器直接显示被测SF6气体的温度、压力、密度和含水量。变压器套管绝缘在线监测系统
（2）GIS局部放电在线监测。局部放电监测也是GIS状态监测的一个重要内容，很多故障都可以从放电量和放电模式的变化中反映出来。局部放电在线监测方法大体上可分为4类：脉冲电流法、超声波法、射频检测法、超高频法（即UHF法）。前面在变压器局放在线监测技术中已介绍了UHF法的原理和优点，这一方法也成为GIS局放在线监测的首选方法。GIS局部放电在线监测能够实时、准确地了解GIS 运行状态，及时发现和消除故障隐患。
（3）断路器的动作特性监测。高压断路器是电力系统中最重要的开关设备， 它担负着控制和保护的双重任务，开关状态的好坏直接影响着电力系统的安全运行。对高压断路器实施状态监测和故障诊断，掌握其运行特性及变化趋势，对提高其运行可靠性极为重要。在线监测主要包括机械特性在线监测、触头电寿命监测等，监测内容有泄漏电流监测、气体密度监测、开断次数监测、累积开断电流监测、振动波形监测、分合闸线圈电流波形监测、断路器红外成像监测和操作机构油压监测等。
2.3 断路器在线监测系统断路器在线监测系统主要包括断路器动作特性监测，对于750 k V SF6断路器还包括SF6气体状态监测、断路器局部放电在线监测。这些在线监测的原理和方法与GIS在线监测基本相同。
3 结语
在线监测系统经过数10 a的研究和实践，已经呈现出快速发展的趋势，部分成熟产品正逐渐在电网中推广和应用，并涵盖了主要的电气设备。在线监测系统不但本身故障少，而且能够及时准确地发现变电站内主设备的缺陷，为设备的安全稳定运行发挥了积极作用。在线监测技术的应用表明，在线监测技术的应用还需进一步积累经验，其可靠性还要进一步完善和提高。但这种技术的成熟应用将为电力主设备的安全运行构筑一道安全防线是毋庸置疑的，其实时性将取代现有的预防性试验技术而成为电力设备安全运行的第一道防线。基于IEC61850标准的智能化变电站在线监测系统能够智能化的实时采集、分析变电站主设备的各项数据，建立基于专家系统的在线监测数据库，实时对运行设备的状态进行跟踪和监测，及时对设备的异常状态提供报警和详细分析报告。在线监测系统的智能化功能可为智能电网的整体决策提供
参考文献
[1] 余芳，郭洁，刘振，赵丹丹.750kV GIS中运行方式对快速暂态过电压的影响[J].电网技术.2014S2）
[2] 杨启平，薛五德.电力变压器的状态维修与在线监测[J].上海电力学院学报.2013（03）