智能电网的电力设备检测技术分析

　　1.电力设备的状态检测
　　状态监测基于理论分析与实践，即大量故障不会在同一时间发生，设备的劣化普遍需要经历一个逐渐变化的发展过程。通过对能够反映设备运行状态的参考量进行监测，如果发现设备已经出现异常的迹象，并且这种异常迹象仍然有发展恶化的趋势，就认为该设备有发生故障的可能，这种可能性随着恶化的发展进度而逐渐增大。
　　1.1 电力设备状态监测需获取的信息
　　电力设备的状态参数主要有电压、电流、声音、温度、振动、光亮等物理量，还有油、气体经化学分析得到的化学量含量等。这些状态参数对于不同的电力设备具有不同的意义，如对于高压设备，其电压、电流为设备运行的关键，而温度、振动是设备正常运行的限制条件，含油设备的油温、气体含量都是表征设备是否正常运行的重要信息。
　　1.2 电力设备状态监测的任务
　　电力设备状态监测的主要任务和目标，可归结为以下几点：
　　（1）为电力设备的运行状况，进行相关参数数据的采集、整理、存储，建立电力设备的运行历史档案。
　　（2）对电力设备运行状态是处于正常状态还是异常状态或故障状态做出判断。根据该设备的历史档案、运行状态所处的等级和以往的故障特征或征兆，判断故障的性质和严重程度。
　　（3）对电力设备的运行状态进行评估并进行分类。当达到设定的标准形成后，为状态检修的实施和检修计划的安排提供依据。
　　电力设备状态监测的评估同样应该包含对设备异常状态或故障状态的估计，并对将来可能发生的变化的做出预测，并尽可能创造条件，使这种评估水平趋于完善。状态监测的重要作用是为电力设备积累完整而科学的运行记录资料，实行一设备一记录的管理，这在传统的以人为主的管理模式下是很难实现的。状态监测系统对现代设备管理而言是极为必要的，也是对设备运行状态的分类的依据并作为设备长期维护管理的根据。只有这样，可以从根本上改变当前“定期维修”为主的管理体制，从而避免对正常运行设备的过剩维修，并对有故障隐患的设备及时检修。可以提高电力设备运行的安全性和可靠性同时降低人力物力消耗。
　　2.一次设备的状态监测
　　电力系统的一次设备是指直接参与电能生产、变换、传输、分配的设备。一次设备主要有发电机、变压器、电动机、断路器、隔离开关、熔断器、母线、电力线路、互感器等。一次设备的共同特点是与高电压、大电流直接关联，在监测中需要注意监测设备的绝缘与安全可靠，不得影响一次设备的安全可靠运行或造成其他安全隐患。
　　2.1 输电线路的状态检测
　　输电线路一直是状态监测的重点之一，这是由于相比于其他元件，输电线路的运行环境更为恶劣，要承受各种恶劣气候条件，雷电、树木、小动物等无法控制的情况的干扰，输电线路一般路径较长，采用的常规监测手段往往是依靠人力，从而形成了巡线员这一艰苦而又不可或缺的工作。
　　输电线路需要采用的状态检测手段有：
　　（1）覆冰监测。输电线路的覆冰可能引起线路跳闸、断线、误动、绝缘子闪络、严重时甚至发生倒塔事故。我国2008年初大面积雨雪冰冻天气造成极为严重的线路覆冰，出现大面积输电线路断线、短路、杆塔倒塔等故障，出现大面积长时间停电，部分电网甚至解列。我国贵州地区是冻雨灾害的多发地区，周边地区也经常发生冬雨灾害，这些极端天气条件极易形成输电线路覆冰。由于输电线路在设计时一般考虑一定的覆冰与风风速，当覆冰的厚度超过线路设计的承受极限时，便会导致杆塔承重、绝缘子拉力、线路承受张力的极限，从而发生事故。
　　（2）杆塔倾斜监测。在多变的自然环境和复杂的外界条件作用下，杆塔基础时常会发生滑移、倾斜、沉降、开裂等现象，从而引起杆塔的变形或倾斜。杆塔倾斜将造成导地线不平衡受力，从而引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。杆塔倾斜监测，主要是采集杆塔倾斜的顺线倾斜角，横向倾斜角等参数。

　　（3）绝缘子监测。针对输电线路绝缘子串的连络特性规律，结合气象参数和大气环境污染信息，对绝缘子的污秽程度进行监测（包括绝缘子的盐密值、最大湿度、最小湿度、最高温度、最低温度等参数），通过后台的故障诊断专家系统对其进行分析，能够使其在达到临界状态时能先期预警，从而及早采取应对措施，防止大面积污闪的发生。由于输电线路在强风下的跳闸或故障是瞬间发尘的，所以需要安装在线监测装置对绝缘子的风偏角度和线路周边气象环境数据进行实时监测，结合线路本体结构参数，利用本系统的智能决策功能来评估线路抗强风能力，预测线路在局部强风条件下存在哪些薄弱环节，以提前采取针对性防治措施。
　　（4）视频监测。通过简单、有效的视频在线监测终端，接收压缩后的电力杆塔、线路现场的图像视频信息，在后台将视频信息解压处理后提供给值班运行人员监视使用，对输电线路及周边环境进行全天候监测，可使线路设备含有环境隐患的地区，随时处于监测状态，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。
　　2.2 变压器的状态监测
　　变压器根据使用条件、安装地点、电压等级、容量、用途的不同，有不同的结构形式，但大型电力变压器都是油浸式的，在电力系统中占有根重要的地位，所以本文着重讨论油浸试电力变压器。油浸式电力变压器是由铁芯、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管装置、冷却装置和保护装置等组成。
　　油浸式电力变压器的故障常被分为内部故障和外部故障两种。变压器运行管理人员主要关注变压器的内部故障，因此，故障诊断的重点也是针对起内部故障，内部故障主要类型有：各项绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或者引出线通过外壳发生的接地故障等。从性质上来分，内部故障一般又可以分成热故障和电故障两大类。热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热故障可以划分为轻度过热（低于150℃）、低温过热（150～300℃）、中温过热（300～700℃）、高温过热（高于700℃）这四种故障情况。变压器的电故障，通常是指变压器内部在高强度电场的作用下，绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电的能量密度的不同，电故障主要分为局部放电、火花放电、高能电弧放电共计三种故障类型。
　　变压器中过热和放电故障，都会伴随着特定气体的产生的产生，其中氢气是比较容易检出的气体，因此在线检测氢气含量成为了较简单的在线检测变压器的方式。常用的方法是：利用氢气分子远小于其他分子的性质，布置只能透过氢气分子的滤过性透膜，把所含氢气从油中分离出来，利用氢敏元件，便可推算出油中氢气含量。HYDRAN201i装置是由加拿大某专业公司生产的在线式变压器早期故障检测装置，其核心部件由智能型感应器和通信控制器组成。采用的工作原理便是将油中溶解气体经过可选择的渗透性薄膜，使气体进入电化学气体检测器，检测器将H2、CO、C2H2、C2H4的混合气体与氧气发生化学反应。反应后产生一个与化学反应速率与进展情况成比例的电信号，检测出气体的浓度。
　　3.二次设备的状态监测
　　二次设备主要是指保护、控制、测量、记录一次设备的电子设备及其二次回路，主要包括保护装置、测控装置、故障录波、自动化远动设备、交直流电源设备、通讯控制设备等，这些设备相当于人神经系统，控制、影响着身体的没一个部分。而因为二次设备都是电子设备及其二次回路，不过分依赖传感器及其他监测装置，对他的监测不用太复杂的设备，主要是通过自检功能及二次回路的设计来监测，其中自检诊断功能是通过保护、测控、远动等装置自身内部各模块的自诊断功能，通过对装置的电源模块、CPU I/0接口、A/D转换、存储器等插件的巡查诊断，采用一些比较法、效验法、监视定时器法，特征字法等故障监测算法，自动的监测每台装置的运行状态，再通过远动设备、后台控制设备等及时将相关装置异常信号及时反映到后台监控及调度机构， 然后通过调度员及运行人员及时通知专业人员进行处理，达到及时消除设备异常状态。
　　在运用中，广东电网公司已充分利用二次设备的状态监测技术成果，在全公司范围内实行10kV保护装置状态检验的规定。对10kV及以下的保护装置装置具备完善自检及通信功能，能对装置运行工况进行实时监测功能，变电站系统已建立完备的监控系统，能完整正确采集10kV及以下继电保护装置及二次回路的各种重要故障信息、报警信号并及时上送至调度/集控端的实行状态检修，即有异常设备才进行停电处理，大大减少了因保护定检而产生大量停电操作、检修工作和用户停电时间，提高了企业的安全、经济及社会效益。