变电站一次设备检修在线监测技术应用及研究

中图分类号：TM736 文献标识码：A

引言

随着电力行业的飞速发展和智能电网建设的不断推进，智能变电站作为现代电力系统的核心组成部分，其一次设备的可靠性和运行效率对整个电网的安全稳定运行至关重要。传统的一次设备检修方法存在盲目性高、检修周期长、成本高等问题，难以满足现代电网对高效、可靠运行的需求。构建和优化智能变电站一次设备的检修决策支持系统在当前电力行业发展中显得尤为重要。

1 变电一次设备故障检测特点

在对变压器的运行情况进行监控时，人们尤其重视局部放电的发生。监测过程主要包括对油液产生气体、铁芯接地电流及其他关键参数进行实时监测和深入分析。此外，还将少油式断路器泄漏电流和电容器等列入监控范围。变电站一次设备的重要性表现为在保证电压、配电和电能保护性能稳定的前提下，保证电源高效接入和分配。在日常运行过程中，设备可能会出现电压异常、绝缘老化及检修不及时的情况，都会造成设备故障的发生，从而对电网整体稳定性造成影响。

在变电技术不断进步的背景下，装置趋向智能化、小型化，加大了检修工作的复杂程度。传统维护手段已难以满足现实需求，因此采取更加科学高效的检修策略对确保电网运行安全与稳定具有十分重要的意义。故障检测环节中局部放电的检测方法非常关键。

2 变电站一次设备检修在线监测技术应用及研究要点

2.1 在线监测设备分析

变压器。一是变压器油具有绝缘和冷却的作用，其油温、油位、油中溶解气体是在线监测的重要内容，通过监测其油温变化，可及时发现油温异常升高的情况，结合油中溶解气体分析，可准确的定性变压器内部故障类型和严重程度；二是绕组是变压器的核心部件，通过检测器温度变化，可及时发现过载、局部短路或冷却系统故障等问题，有效防止绕组过热损坏；三是变压器的绝缘性能对其运行稳定性、安全性具有重要影响，通过监测其绝缘电阻阻值、介质损耗因数等参数，可及时发现设备绝缘性能下降问题，为设备检修策略调整提供支撑。

高压开关类。一是高压开关主要包括 SF6 断路器、隔离开关等，其监测内容主要包括SF6 气体温度、湿度、密度、压力及隔离开关接触部分温度、机械性能（分合闸速度、时间、行程等）、分合闸线圈电流、开关主回路电流等；二是SF6 气体主要用于灭弧，若气体密度、压力、温湿度等不达标，可能造成故障电流无法切断等问题，严重影响电力系统稳定性；三是断路器、隔离开关机械性能直接关系到相关设备的操作性能和可靠性，通过实时在线监测其机械特性，可及时发现设备操作机构异常。

避雷器。变电站避雷器是变电站防雷和过电压保护的重要设备，其主要监测内容包括避雷器温湿度、全电流和阻性电流等，通过监测其运行参数，可实现对避雷器故障的早期预警和剩余寿命的准确预估，为设备预防性试验、检修提供依据，同时降低因雷击或操作过电压导致的变电站设备故障概率。

2.2 系统性能评估

通过全面的系统性能评估，智能变电站一次设备检修决策支持系统在多个关键指标上均表现出色。 ① 在故障诊断方面，系统通过先进的算法和模型，实现了超过98％的准确率，这一数据远超传统的人工巡检方式，充分证明了系统在故障识别上的高效性和准确性。 ② 在实时性方面，系统采用了高速算法与实时通信技术，能够在毫秒级的时间内完成数据采集和分析，为运维人员提供了宝贵的响应时间，有助于及时发现问题并采取措施。此外，稳定性测试结果显示，系统能够连续数月无故障运行，证明了其高度的可靠性。这一特性对于确保电力系统的稳定运行至关重要。 ③ 资源占用评估表明，即使在处理大量数据时，系统仍能保持较低的CPU和内存占用，这确保了系统能够长期稳定、高效地运行。

2.3 开关测量

通过气相色谱分析确定主变压器存在温度异常问题后，为分析异常情况的影响程度，对内部各个构件展开系统的检测，其中包括侧端调压开关、导电杆连接点以及出线连接点等，不同构件的检测方法存在较大的差异性，以侧端调压开关为例，常见的形式有两种：一种是有载调压、另一种是无励磁调压，前者主要是负载状态下进行调压，当系统对电压稳定性的要求较为严格时就可以应用有载调压，但若变压器内部的温度异常升高，会严重干扰到有载调压的正常运行。由于本公司 SZ6-6500/36±3×3.5%#1 主变压器应用的有载调压，因此重点分析该构件是否存在烧伤的情况，最终的测量结果表明主变的三相电流分布元件存在烧伤痕迹，对于整个电力系统的正常运行不良影响较大。

2.4 设备运行状态数据在线采集

变电站一次设备在线检测，涉及各种一次设备的电参量（电压、电流、电阻等）、工作状态参量（温湿度、工作压力、机械特性等）和环境数据的采集，各种设备分散布置且监测内容不一。为此，本文采用基于物联网拓扑的分布式多元异构数据采集技术，通过不同类型物联网传感器的分布式布置，实现各一次设备、各采集节点温度、湿度、电流、电压、油色谱等多元异构数据的采集。物联网拓扑结构设计对数据采集精度、采集效率等具有重要影响，设计阶段需要根据不同变电站一次设备类型、布设结构和在线监测需求，选择合适的互联网拓扑结构。

2.5 绝缘电阻

电力变压器的绝缘电阻主要受两大因素的影响，分别是温度和湿度，在温度异常升高的情况下，热运动会直接影响到带电质点，导致泄漏电流增大，此时绝缘电阻将会降低；在温度异常升高的情况下，水分的吸收能力增强，也会加大泄漏电流，使得绝缘电阻降低 [3]。基于这一原理，对本公司主变压器绝缘电阻值进行分析后，再测试接地直流电阻并进行数值分析，最终的分析测试结果表明：#1 主变不存在的接地短路以及环流风险，导致套管高温失灵、烃类气体含量异常升高的根本原因在于“高温过热”，而高温过热问题的诱因是高温绕组接头不良。

2.6 故障定位

为提高故障问题的解决质量和效率，减少不必要的成本支出，还要根据问题的成因精准识别故障问题的具体位置，在红外线测温技术的作用下，对整个变压器进行扫描分析，形成可视化图像后观察图像可知，热力故障的根源在“绕组接头”，即在10kV 主变压器运行过程中，绕组接头嵌入到油箱内部被长期浸泡，而绝缘油本身具备较强的散热性，加之导电杆的热传导性能较强，给变压器快速传递热量创造了有利条件，由于热量源源不断的向套管传递，导致套管高温失灵，引发最终的高压套组故障。明确故障问题位置后，再采取科学有效的检修措施，能够保证故障处置的时效性与合理性，进一步延长变压器的使用年限。

结束语

未来，随着技术进步，该系统将持续为智能变电站安全高效运行提供保障，推动电力行业向智能、绿色方向发展，助力电力行业转型升级，实现可持续发展。

参考文献

[1] 董册 . 基于电力一次设备的在线监测与状态检修技术分析 [J]. 技术与市场 ,2021,28(04):129-130.

[2] 刘永城 . 基于物联网技术的 110kV 变电站二次设备运行状态监测方法 [J]. 电气技术与经济 ,2024(09):209-211+214.

[3] 陈道强 . 基于在线监测技术的变电站一次设备检修策略研究 [J]. 光源与照明 ,2023(11):171-173.