电力设备在线监测技术的开发应用状况分析

引言：随着物联网、人工智能和大数据技术的进步，电力设备在线监测技术基于实时采集设备运行参数并进行分析，实现了故障预警与状态评估的智能化，本文对其中的代表性技术进行分析，希望能够对相关人士有所帮助。

一、电力变压器在线监测

（一）温度监测

独立式电阻传感器测温技术的主要作用就是测量变压器上层油温，其精髓在于运用高品质的热电阻作为测温的核心部件，这种热电阻依托于金属导体电阻值随环境温度变化而相应改变的物理特性，通过精确测量电阻值的变化来间接确定温度的高低，这样就能够对变压器油温进行实时监测。压力式温控器是一种具有复杂构造的温度控制装置，主要包括三个关键部分组成即内部填充有感温物质的温包、传压毛细管以及盘簧管，在进行温度测量时，要将温包直接放置于待测介质之中，随着介质温度的逐渐升高，温包内部的感温物质会因热胀冷缩的原理而出现体积变大的现象，所产生的压力也会不断增加，这股压力会通过传压毛细管传递给盘簧管，使得盘簧管发生形变。接下来，齿轮或杠杆传动机构就会对盘簧管的形变进行放大和转换，最终驱动指针在刻度盘上移动指示出当前准确的温度值。并且，由于压力式温控器还配备有微动开关装置，当温度达到预设的阈值时，盘簧管的形变大到足够触发微动开关就能够输出电信号[1]。

（二）局部放电监测

超声波检测技术是一种非侵入式的方法，主要是通过捕捉电力设备在局部放电过程中产生的超声波信号来测量局部放电的强度并且准确找出其发生的位置。在实际应用中，应当在变压器的油枕壁上放置超声传感器，这样做的目的是最大化地接收来自变压器内部局部放电源发出的超声波信号。局部放电就意味着电力设备绝缘系统出现老化或损坏迹象，这一过程会伴随着电荷的快速迁移，这种电荷迁移会在设备的外围测量回路中诱发脉冲电流的产生，这时超声波传感器就可以捕捉这些由局部放电间接引发的超声波振动并将其转换为电信号，从而针对局部放电活动进行监测与分析。常规脉冲电流法则是用于直接检测由局部放电引起的脉冲电流信号，它通常是通过安装在电力设备及关键部件内外位置的阻抗或电流传感器来捕捉因局部放电而产生的瞬态电流波动，随后将这些电流信号转化为可视化的数据，以视在放电量的形式呈现出来[2]。

（三）铁心接地电流监测

在变压器的正常运行过程中，其铁芯设计使用的方式是单点可靠接地，在这种状态下，铁心的接地电流通常维持在极低的水平，一般仅有几毫安，这有利于提升电气安全性并减少电磁干扰。但是一旦变压器铁芯遭遇接地故障，接地不良或多点接地等情况就极易引发环流效应，进而显著增加铁心的接地电流。而引入零磁通电流传感器这种监测工具就能够有效应对这一难题，在铁心接地电流中就算是极其细微、不易察觉的变化该传感器也能够精确检测出来，之后会将所采集到的电流信号传输到专门设计的信号采集板当中，采集板会将模拟的电流信号转换为数字格式，这样更方便于远程监控中心进行实时接收，从而实现铁心接地电流的远程实时监测[3]。

二、高压断路器在线监测

（一）断路器触头电寿命监测

在影响断路器触头电寿命的众多因素中，灭弧室的设计、灭弧介质的性能以及触头本身的特性占据着绝大部分，但触头的电磨损情况则是决定它寿命长短最主要的因素，目前业界一般都会采取一种基于断路器电寿命曲线的开断电流加权累积法，对触头的电磨损状态进行监测。虽然这种方法可以为从业者提供一定的参考数据，但它的弊端在于没有充分考虑到断路器在实际运行过程中三相之间的差异以及燃弧时间的长短，也就使此种监测手段会产生比较大的误差。

（二）断路器动静触头温度在线监测

温度监测可以在一定程度上对电气设备是否处于安全运行的状态进行评估，其中人工手持红外设备巡检的方式虽然直观但效率比较低下，而分布式光纤测温技术在精确度方面比较卓越但成本因素较高。相比之下，在线无线测温方式因在灵活性、高效性以及成本效益这三方面具有较大优势而得到广泛性应用，它可以持续不断地对断路器动静触头、母线连接等电气设备关键节点的温度进行全方位监测，一旦发生异常温升现象就会在第一时间内触发报警机制，并明确指出故障的具体位置，让维修人员得以迅速对故障进行修复。

（三） GIS 局部放电在线监测

在 GIS 中存在着不同类型的绝缘缺陷，固定缺陷、GIS 腔体内可移动的自由金属微粒、绝缘子制造时造成的内部空隙、电极的表面粗糙或来自制造时嵌入的金属微粒等均是较为典型的缺陷，这些缺陷不仅会导致设备无法保持正常运行状态，对于整体安全性也构成了潜在威胁。

三、容性设备在线监测

容性设备是将电流互感器、电容式电压互感器、变压器套管以及耦合电容器等重要电力元件都包括在内，这些设备在电力系统中发挥着重要作用，为使这些容性设备保持可靠运行，就必须对其绝缘状态进行持续监测。目前最为常用的监测方法是通过穿芯式零磁通传感器精确捕捉容性设备末屏电流中的微弱信号，再依据这些信号进一步计算出介质损耗和等值电容的具体数值。

四、电缆状态在线监测

在运行电压状态下可以对介损因数、对地阻抗以及接地电阻等关键参数采取实时性的监测，以此来实现对电缆状态的全方位监视与预警效果，这些数据的收集可以帮助检修工作者获得相当宝贵的参数依据，使得他们可以及时发现电力系统存在的潜在风险并加以修复。

五、避雷器在线监测

在电力系统保持正常运行的状态下，避雷器主要承担着保护设备免受雷击等过电压损害的任务，此时避雷装置内部以容性电流占据绝大部分，而阻性电流的比例相对较小。当避雷器内部出现受潮、阀片老化或表面受到严重污秽时，容性电流并不会表现出较大的变化，但阻性电流和三次谐波电流会呈现出明显增大的趋势，所以技术人员应当对避雷器的全电流、阻性电流以及三次谐波电流采取全方位监测手段，全面掌握它的绝缘状态，尽量使避雷装置始终处于可靠的运行状态之下。

结语：综上所述，本文对电力设备在线监测技术的应用进行分析与讨论，旨在推动电力系统运维水平的提升。

参考文献：

[1]卢立宁，朱卫光.电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用[J].信息技术，2021，（07）：155-159.

[2]李少伟.电力设备在线监测技术的研究与发展[J].数字通信世界，2019，（05）：166.

[3]李晓峰.电力设备在线监测技术的应用[J].大众用电，2018，32（10）：22-23.