变电站过电压在线监测及变压器绝缘状态安全分析

题目：变电站过电压在线监测及变压

器绝缘状态安全分析

院系：西南交通大学网络教育学院专业：电气工程及其自动化

姓名：林晓

指导教师：解绍锋

西南交通大学

网络教育学院

院系西南交通大学网络教育学院专业电气工程及其自动化

年级2013秋学号13927150姓名林晓

学习中心福建学习中心指导教师解绍锋

题目变电站过电压在线监测及变压器绝缘状态安全分析

指导教师

评语

是否同意答辩过程分(满分20)

指导教师(签章) 评阅人

评语

评阅人(签章) 成绩

答辩委员会主任(签章)

年月日

毕业设计任务书

班级2013秋学生姓名林晓学号13927150

发题日期：年月日完成日期：年月日题目变电站过电压在线监测及变压器绝缘状态安全分析

题目类型：工程设计√ 技术专题研究理论研究软硬件产品开发

一、设计任务及要求

1. 过电压类型的统计和特点分析；

2. 目前过电压在线监测装置性能比较；

3. 变压器绝缘配合方法分析；

4. 变压器寿命预测；

二、指导教师提供的设计资料

1. 《电力系统过电压与绝缘配合》指导、参考资料；

三、要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）

1. 《电气绝缘与过电压》

2.变电站电气部分、变压器设计原理等教材。

四、设计进度安排

第一部分熟练课题，、整理课题（ 1 周）

第二部分收集查找相关资料（ 2 周）

第三部分编写设计提纲（ 3 周）

第四部分根据提纲进行设计（4 、5 周）

第五部分毕业设计论文文档编写整理（ 6 周）

评阅及答辩（ 1 周）

指导教师：年月日学院审查意见：

审批人：年月日

诚信承诺

一、本设计是本人独立完成；

二、本设计没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消

本人答辩资格。

承诺人：

年月日

摘要................................................................................................... I 第1章绪论 . (1)

1.1引言 (1)

1.2国内外过电压监测装置及安全分析的现状 (1)

1.3本论文研究的主要内容 (2)

第2章过电压类型及特点分析 (3)

2.1过电压类型综述 (3)

2.2外部过电压 (4)

2.2.1直击雷过电压 (4)

2.2.2感应雷过电压 (4)

2.2.3流动波过电压 (4)

2.3内部过电压 (5)

2.3.1工频电压升高 (5)

2.3.2谐振过电压 (5)

2.3.3操作过电压 (6)

2.4小结 (8)

第3章过电压在线监测装置 (9)

3.1概述 (9)

3.2大电力系统电压等级变电站的过电压在线监测 (9)

3.2.1故障录波装置概述 (10)

3.2.2大电力系统过电压的在线监测系统 (10)

3.3小电力系统及配电系统过电压在线监测装置 (11)

3.4小结 (14)

第4章变压器绝缘配合及寿命预测 (15)

4.1概述 (15)

4.2惯用法 (15)

4.3变压器绝缘状态分析与寿命的预测 (17)

4.3.1概述 (17)

4.3.2过电压对变压器寿命的影响 (18)

4.3.3变压器寿命预测 (19)

4.4小结 (21)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

摘要

随着电力系统不断发展及供电可靠性要求的不断提高，对电气设备各种性能指标的在线监测就越显得重要，而过电压的在线监测就是其中一个很重要的内容。通过对电力系统暂态过电压的在线监测，可以反映电气设备的状况，分析过电压发生发展过程，对电网的影响提供可靠和准确的信息；还可为处理事故，提出改进措施提供重要参考依据。同时，也为电器制造厂改进产品及研制新产品提供了实际有利的运行资料。

本文对大电力系统的过电压监测情况进行了整体地分析，并论述了在线监测装置将来的发展趋势。在大电力系统中，过电压在线监测系统与传统的故障录波装置相比较不但有精度高，速度快等优点，而且还能监测到快速的雷电过电压。

电力系统的过电压分布情况决定了电气设备的绝缘水平，文章分析了各种原因对变压器绝缘寿命的影响，重点研究过电压对变压器寿命的影响，并粗略的估算出变压器剩余寿命公式，为电力系统安全运行提供科学依据。最后，对本文的工作进行了总结和提出了下一步工作的展望。

关键词：过电压，在线监测，剩余寿命

I

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第1章绪论

1.1引言

电力系统运行的可靠性主要由停电次数及停电时间来衡量，尽管停电原因很多，但绝缘的击穿是造成停电的主要原因之一。因此电力系统运行的可靠性在很大程度上取决于设备的绝缘水平及工作状况。

电气设备的绝缘长期处于工作电压的作用下，在运行过程中，电压还可能升高而超过工作电压(即内过电压)，其电源是系统中发电机的电动势，常见的原因是正常或事故操作会在系统中引起振荡过程或谐振现象。除了内部过电压外，电气装置的绝缘还有可能受到雷电过电压的作用，其产生原因是雷击于电气装置或沿导线传播作用于电气装置。因此在电力系统中对过电压的监测和分析有着极其重要的意义，它可分析过电压发生发展过程，对电网的影响提供可靠和准确的信息；还可为处理事故，提出改进措施提供重要参考依据。同时，也为电器制造厂改进产品及研制新产品提供了实际有利的运行资料。

根据过电压的在线监测与统计分析，可以分析绝缘故障概率，再配合其他预防性试验判断设备的绝缘状况，做好预测及防护措施，力保变电站电力设备物绝缘安全，保证电力系统供电的可靠性。

1.2国内外过电压监测装置及安全分析的现状

目前国内外对过电压的研究做了不少工作，总的概括起来有以下几种方法：一、实验室物理模拟研究

在实验室中根据过电压的产生机理以及实际的系统运行情况，来进行模拟。目前在实验室中可以模拟雷电冲击过电压以及操作过电压等。这种方法对过电压的研究做出了巨大的贡献。但是这种方法也有它的局限性，因为实际情况是错综复杂的，对过电压的影响因素很多，同时有可能几种过电压交织在一起。因此实验室模拟不可能完全真实的模拟现场过电压。

二、计算机仿真计算

计算机仿真就是根据电力系统情况来建造一个数学模型，在计算机上对此数学模型进行实验和研究，以达到对真实的过电压进行研究的目的。这种方法能够克服实验室模拟的某些物理局限性，近年来得到广泛的发展，比如EMPT暂态过

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电压计算等软件，但是这种方法也不可能作到与真实情况完全一致。

三、在线监测

国内对过电压在线监测装置的研究和开发是20世纪90年代才开始的，但其发展速度较快，它克服了以上两种方法的局限性，可以监测到真实可靠的过电压波形。然后通过RS232端口，将数据传输给计算机，然后通过软件系统，对过电压进行分析。目前，国内类似的装置也有不少，其特点将在第三章详细论述。在线监测技术有三要素：信息采集、数据处理与分析、处理意见与决策，本课题就是着重从数据处理与分析方面来研究过电压规律及绝缘配合问题的。因此，有很重要的现实意义。

1.3本论文研究的主要内容

本论文研究的主要内容就是对从电力系统现场收集过来的近半年的过电压数据进行分析，然后针对变电站中较重要的设备(如变压器)进行绝缘配合分析，并对变压器剩余寿命进行了粗略估算，为安全运行提供了科学的监测依据，具体为：

1、对现有过电压在线监测装置进行比较分析，可分为大电网及配电电网中所用的不同种类过电压在线监测装置，并论述了线监测装置将来的发展趋势。

2、分析各种原因对变压器绝缘寿命的影响，重点研究过电压对变压器寿命的影响，并粗略的估算出变压器剩余寿命公式，为电力系统安全运行提供科学依据。

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第2章过电压类型及特点分析

2.1过电压类型综述

过电压是电力系统在一定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象，其类型是多种多样的。它的波形、电压幅值、持续时间以及产生原因都各不相同，但是就其产生根源来说，过电压分为外部过电压和内部过电压两大类型。

外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，由于大气中的雷云对地面放电而引起电网电压不正常升高。雷电过电压的持续时间极短，约在50~80脚之间，最大雷电流的幅值达到20OAk以上，具有脉冲的特性，称为雷电冲击波。当雷击输电线路或电气设备上时，会产生数百万伏以上的极高过电压，足以将所有的绝缘结构击穿损坏。雷电过电压又可分为：直击雷过电压、感应雷过电压和流动波过电压三种，雷电过电压的特点是，持续时间短，幅值大，危害性大。

内部过电压是电力系统内部的能量转化或传递引起的，由于内过电压的能量来自电网本身，所以，它的幅值和电网的工频相电压基本上成正比例，通常把过电压的幅值与电网该处最大运行相电压幅值的比值称为内过电压倍数。由于产生的原因不同，内过电压可分为：暂时过电压和操作过电压，其中暂时过电压又分为工频电压升高和谐振过电压，一般操作过电压的持续时间较短，而工频电压升高和谐振过电压的持续时间要长得多。

表2-1 各过电压类型及相互关系

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2.2外部过电压

外部过电压又称大气过电压，主要是雷电过电压。雷电是一种自然现象，是指雷云放电时所表现出的雷鸣电闪，即带电荷的雷云(雷电云)与大地之间或带异号电荷雷云之间的气体放电。从雷电放电所造成的后果来讲，人们更关心雷云与大地之间的放电，这将对人、动物、建筑物、电气设备、通讯网络等造成的破坏很大，甚至造成巨大的经济损失。雷电过电压分为直击雷过电压、感应雷过电压和流动波过电压。

2.2.1直击雷过电压

雷云直接对设备或导线放电引起的电网电压升高，叫做直击雷过电这类过电压幅值最高，危害性最大。

对直击雷过电压的防护一般采用避雷针或避雷线，我国运行经验表明，凡按规程要求正确装设避雷针、避雷线和接地装置的发电厂、变电站，绕击和反击的事故都非常低，每年每一百个变电站发生绕击或反击约为.03次，防雷效果是很可靠的。

2.2.2感应雷过电压

设备或导线附近(几米至几百米)发生雷云放电时，在设备或导线上由于静电感应而产生的短时过电压，叫做感应雷过电压，其幅值要比强雷时的直击雷过电压低得多，通常只对35kV及以下的线路具有危险性。

感应雷过电压包含静电感应和电磁感应两个分量。感应过电压的静电分量和电磁分量都是在主放电过程中，由统一的电磁场的突变而同时产生的，由于主放电通道和导线差不多互相垂直，互感不大，电磁感应较弱，因此电磁感应分量要比静电感应分量小得多，故静电分量将起主要的作用。

2.2.3流动波过电压

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线路的导线上受到雷电直击、反击或产生感应时，雷电波沿着导线向发电厂升压站或变电站传递，从而使变电站的设备上出现过电压，叫做流动波过电压。

对流动波过电压防护的主要措施是合理确定变电站内装设避雷器的类型、参数、数量和位置；同时在线路上采取辅助措施，来限制流过避雷器的雷电流和降低流动波陡度；变电站电气设备上过电压幅值限制在电气设备的雷电冲击耐受电压以下。

2.3内部过电压

在电力系统内部，由于断路器的操作或系统故障，使系统参数发生变化，由此发生的电力系统内部电磁能量转化或传递的过渡过程中出现过电压，这种过电压叫内部过电压。

系统参数变化的原因是多种多样的，因此内部过电压的幅值、振荡频率以及持续时间不尽相同。通常可按产生原因将内部过电压分为操作过电压及暂时过电压。操作过电压即电磁过渡过程中的过电压，而暂时过电压包括工频电压升高和谐振过电压。若以其持续时间长短区分，一般持续时间在0.1秒(五个工频周期)以内的称为操作过电压，持续时间长的过电压则称为暂时过电压，它是在一定位置上的相对地或相间的过电压，具有一定的振荡频率，由于无阻尼或具有弱阻尼，因此持续时间较长。

2.3.1工频电压升高

在电力系统中，由于运行方式有时在操作或故障下突然改变而出现幅值超过最大运行相电压幅值、频率为工频或接近工频的过电压，称为工频电压升高。几种常见的工频电压升高是：空载长线路的电容效应引起的电压升高；不对称短路时正常相上的工频电压升高；甩负荷引起发电机加速而产生的电压升高等。

工频电压升高一般来说对系统中正常绝缘的电气设备是没有危险的，但伴着工频电压升高而同时发生的操作过电压会达到很高的幅值，在这种情况下，工频电压升高就直接影响操作过电压的数值。另一方面，工频电压升高又是决定保护电器工作条件的重要因素，它直接影响到避雷器的保护特性，影响到避雷器的安全可靠运行，对系统绝缘水平有重大影响。由于工频电压升高的持续时间长，所以系统中采用并联电抗器或无功补偿装置等措施来加以限制。

2.3.2谐振过电压

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电力系统中包括有许多电感和电容元件，电感元件有电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈以及线路导线等的电感；电容元件有线路导线的对地电容和相间电容、补偿用的串联和并联电容器组以及各种高压设备的寄生电容等。在系统进行操作或发生故障时，这些电感和电容元件，可能形成各种不同的振荡回路，在电源作用下，产生谐振现象，引起谐振过电压。

谐振过电压不仅会在操作或发生故障的过程中产生，而且可能在过渡过程结束后的较长时间内稳定存在，直到发生新的操作，谐振条件受到破坏为止。谐振过程不仅会产生过电压使电气设备的绝缘，产生持续的过电流而烧毁设备，而且还可能影响过电压保护装置的工作条件，如影响阀型避雷器的灭弧条件。对谐振过电压的根本防护措施是设法改变电路参数，以避开谐振条件。

2.3.3操作过电压

操作过电压是由于“操作”引起电网中产生的电压升高。“操作”使系统的运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的相互转换，这个转换常常是强阻尼的、振荡性的过渡过程。因此操作过电压不同于工频电压升高和谐振过电压，它具有幅值高、存在高频振荡、强阻尼以及持续时间短等特点，一般地，它的持续时间约在250~2500s之间。

在中性点直接接地系统中，常见的操作过电压有单相间歇电弧接地过电压、空载变压器分闸过电压、空载线路合闸过电压、空载线路分闸过电压和解列过电压等。主要防护措施有：线路上装设并联电抗器、采用带有并联电阻的断路器以及磁吹阀型或金属氧化物避雷器(MOA)等。在中性点非直接接地系统中，主要是弧光接地过电压，其防护措施是使系统中性点经消弧线圈接地。

2.3.3.1单相间歇电弧接地过电压

电力系统中大多数对地短路均伴有电弧的发生。在中性点接地的电网中，接地短路电流很大，可危及电气设备，因此继电保护将立即使断路器跳闸。而在中性点绝缘或经消弧线圈接地的电网中，接地短路电流对输电设备不构成危险，因此不需要立刻跳闸，发生的电弧可能存在相当长的时间。

当中性点不接地电网中发生单相接地故障时，如果单相接地电流较大，接地点的电弧不能自动熄灭，电流值又不至于大到形成稳定电弧的程度(几百安培)，这时将会出现接地电弧时燃时灭的不稳定状态，这种间歇性电弧将导致系统中电感

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电容间的电磁振荡过程，造成间歇电弧接地过电压。

2.3.3.2切断空载变压器过电压

系统中利用断路器切除空载变压器、并联电抗器及电动机等都是常见的操作方式，它们属于切断感性小电流的情况。当用断路器开断感性负荷时，当流过感性负荷的电流在达到自然零值之前被断路器强行切断，电弧熄灭，这就是截流现象。由于电流被截断，从而使储存在电感中的磁场能量转为电场能量而导致电压的升高，这称为截流过电压。如果截流过电压作用在断路器的触头上，由于此时触头间距很小，因而容易被击穿，即发生复燃。在复燃的过程中将产生高频振荡，产生高频振荡过电压。这两种过电压都称为空载变压器分闸过电压。在实际情况中，这两种电压往往交织在一起，对电力系统中的绝缘产生危害。

2.3.3.3空载线路合闸、重合闸过电压

空载线路的合闸有两种情况，即正常合闸和自动重合闸。就合闸空载线路所引起的合闸过电压可达到的最大值而言，重合闸时要高于正常合闸时。合闸前线路上不存在接地故障和残余电荷，合闸后，线路各点电压由零值过渡到由电容效应决定的工频稳态电压，并出现振荡过电压，由于长线路的分布参数特性，过电压将由工频稳态分量和无限个迅速衰减的分量叠加组成，过电压系数一般小于2，通常为1.65一1.85。自动重合闸是线路发生故障跳闸后，由自动装置控制而进行的合闸操作，在断路器重合前，线路上的残余电荷将通过线路泄漏电阻入地，使线路残余电压有所下降，残余电压下降的速度与线路绝缘污秽情况、气候条件有关。

限制过电压的措施主要从以下方面入手：

1、采用带有并联电阻的断路器

2、选相(位)合闸

3、采用单相自动重合闸

4、装氧化锌避雷器作为后备保护措施，以避免避雷器的频繁动作。

2.3.3.4切除空载线路过电压

切除空载线路过电压产生的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。在分闸初期，由于断路器(特别是油断路器)触头间恢复电压上升速度可能超过介质恢复强度的上升速度，造成电弧重燃现象，从而引起电磁振荡，出现过电压。

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影响过电压的因素有：(1)断路器的灭弧性能及电弧燃灭过程的随机性；(2)线路侧的损耗因素；(3)中性点接地方式。在系统中限制此过电压的主要措施：(1)采用灭弧性能强的断路器；(2)采用带分闸电阻的断路器；(3)采用氧化锌避雷器限制；

(4)采取合理的操作方式，使有利因素(如多条出线运行等)发挥作用。

2.3.3.5解列过电压

在多电源供电的系统中，由于某些原因而失去稳定时，线路两侧电源的电动势将产生相对摆动(即所谓失步)。为避免扩大事故而使系统解列时，可能在单端供电的空载线路上出现解列过电压。通常，多端供电的系统正常运行时，线路两侧电源电动势之间按负荷大小总是有一定的相角差，当系统失步时，这个相角差可能很大，可以是0~180o范围的任意数值。如果在相角差接近180o时系统解列，可能引起高幅值的过电压。如果线路上有单相永久性故障，单相重合闸不成功，线路的一侧三相解列跳闸，这时不但两侧电源的相角差较大，而且线路上还带有接地故障，计及线路的电容效应和不对称效应，健全相上的解列过电压将会很高。2.4小结

本章对电力系统中存在两大类过电压进行了介绍，内过电压主要是由电力系统内部的能量转化或传递引起的：外过电压主要是由雷云放电引起的电网电压不正常升高，并详细阐述了各种内外过电压的产生机理、电压幅值、持续时间、危害性和预防措施等。

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第3章过电压在线监测装置

3.1概述

中华人民共和国国家标准GB/T18481一2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》和电力行业标准DL/T620一1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中明确指出：为监测系统运行中出现的工频电压升高、谐振过电压和操作过电压，宜在变电站安装过电压波形或幅值的自动记录装置，并妥为收集实测结果。

国内对过电压在线监测装置的研究和开发是20世纪90年代初才开始的，但其发展速度较快。在我国国家标准中规定了额定电压等级，如表3-1所示，不同的额定电压等级出现过电压的种类也各有不同，考虑过电压的重点也不同。下面将分别介绍电力系统中，不同额定工作电压下的变电站在过电压在线监测装置。主要从电力系统中大电力系统电压等级500、330、220、110kV和配电系统电压等级35、10、6kV两种情况加以阐述。

表3-1电力系统的额定工作电压

3.2大电力系统电压等级变电站的过电压在线监测

目前，在高压及超高压电网中，变电站过电压的在线监测装置主要有两种方式：1、采用故障录波装置，2、采用专门的过电压在线监测装置。故障录波装置与过电压在线监测装置的不同之处如表3-2所示：

表3-2故障录波装置与在线监测装置对比表

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3.2.1故障录波装置概述

故障录波装置主要用于110kV一500kV不同等级的超高压电力系统的录波，自动采集、存贮电力系统故障信息、继电保护装置、开关等动作行为：并计算出电压电流的有效值，打印电压电流的波形、开关量动作顺序、发生故障时间及故障类型的信息简表和参数设定一览表。对电气量进行录波和分析，记录故障和异常运行的变化过程，再现故障和异常运行的电气量变化过程，作为分析电力系统故障原因和查找故障点的主要依据。

国产的故障录波装置有很多种，具有代表性的以下几家：

1、哈尔滨瑞雷电气公司生产的WGL一6微机故障录波分析装置主要用于

1IOkV一500kV不同等级的超高压电力系统的录波、自动采集、存贮和分析电力系统故障信息。

2、南京中德保护控制系统有限公司的NSRZoo故障录波装置，适用于220kV 及以上电压等级的大型变电站。

当然还有很多家，如武汉高特威电力设备公司的GTWZoo1CF发变组微机故障录波分析装置等。

3.2.2大电力系统过电压的在线监测系统

以四川电力研究院研制的TRZ000过电压在线监测装置为例，它取用电容式电压互感器上的电压信号，然后经过隔离传感器、多路开关、数据采集器、通信接口和后台机等组成，其系统原理框图如图3.1所示：

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图3-1系统工作原理框图

TRZ《XX)过电压监测装置接在系统中高压母线下的电容式电压互感器CVT 输出端上，由隔离传感器对电压信号进行高速、高精度的隔离变换后，送至多路开关，经多路开关选通的某路电压信号进入数据采集卡。由数据采集卡对输入的电压模拟量进行川D转换，并将数据存入RAM的循环区中，然后再利用软件或硬件来监视判断是否出现过电压信号。一旦出现过电压信号，循环存储器RAM的地址计数器从预置地址开始计数，将故障前后的电压信号“有效存储”，并通过通信接口送入后台机，由后台机把各路电压数据存盘记录并“还原”成波形显示在屏幕上，且计算出过电压的峰值等参数；通过傅立叶变换，显示各路电压的频谱特性：或利用软件对数据进行计算、分析、保存等操作，实现智能化管理。

3.2.2.1电容式电压互感器

电容式电压互感器(简称VCT)，1970年研制出国产第一台330kVCVT，1980年和1985年研制出第一代和第二代500kV的CVT，1990年和1995年研制出第三代和第四代50k0V的VCT。CvT与以往的电磁式电压互感器相比，主要有以下特点：

1、耐电强度高，绝缘裕度大，运行可靠。

2、能可靠地阻尼铁磁谐振。成功采用新型阻尼器，每一台CVT均能在从低到高的任何电压下有效阻尼各种频率的铁磁谐振。

3、优良的瞬变响应特性。当一次短路后其二次剩余电压能在20ms内降到5%以下，特别适应于快速继电保护。

4、具有电网谐波监测的专利技术。

目前，在电力系统中使用的只有500、330、220、110Vk电压等级的

电容式电压互感器，更低电压等级的电容互感器仍在研制过程中。

3.3小电力系统及配电系统过电压在线监测装置

在第一节概述中提到过，在配电系统主要有35、10、k6V电压等级，35kV既用于大城市中大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络，10kV则是最常用的低

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一级配电电压，6kV主要出现在发电厂升压变电站或有高压电动机的大工业企业内部。

国内对过电压在线监测装置的研究和发展是20世纪90年代初才开始的，各个研究单位都先后研制出了不同类型的过电压在线监测装置，但它们的原理结构是相似的，如图3-2所示，过电压在线监测装置主要由低阻尼阻容分压器、同轴电缆、保护电路、前置电路、采集器和工控机等部分组成。

图3-2系统原理图

下面表格介绍了各科研单位所研制的小电力及配电系统的过电压在线监测装置的主要特征，使之有个清楚的了解。

表3-3过电压在线监测装置对比表

kv智能变电站在线监测系统技术方案

目录 （二）系统特点 ............................................................................................ （三）系统框图 ............................................................................................ （四）智能变电站安全预警终端.................................................................... （五）系统介绍 ............................................................................................ （六）设备功能与安装.................................................................................. （七）设备清单(建议配置，具体数量根据变电站实际情况确定).................... （八）售后服务及其他.................................................................................. 1、技术支持与服务.............................................. 2、电话支持服务................................................ 3、现场维护服务................................................ 4、设备维修服务................................................ 5、技术支持服务................................................ 6、保修登记.................................................... 7、人员培训.................................................... 附图：现场安装图片............................................. （九）产品有关检验、试验报告.................................................................... 1、CEP261安全预警终端检验报告.............................. 1、CEP261安全预警终端检验报告.............................. （十）主要用户一览表..................................................................................

电力变压器状态评估及故障诊断方法

电力变压器状态评估及故障诊断方法 发表时间：2017-05-26T15:26:45.210Z 来源：《电力设备》2017年第5期作者：李东 [导读] 摘要：电力变压器是我国电力系统中的核心设备，其运行状态直接影响了整个电力系统的运行，是居民和工业用电的可靠保障。 （江苏省电力公司无锡供电公司 214000） 摘要：电力变压器是我国电力系统中的核心设备，其运行状态直接影响了整个电力系统的运行，是居民和工业用电的可靠保障。电力变压器已广泛应用于电力系统中，如何对电力变压器的运行状态和故障的现象进行准确地掌握和判断，并及时采取正确的措施进行处理，对于提高电力系统运行的安全性、可靠性和经济性具有非常重要的意义。因此在建设电力系统时，一定要采购质量过硬，运行可靠的变压器，同时还要对变压器的运行状态参数进行检测，及时发现和预测变压器可能出现的故障，提前采取措施，避免发生事故。 关键词：电力变压器；状态评估；故障诊断方法 1 引言 电力变压器已广泛应用于电力系统中，是电力系统中重要的设备之一。因此，如何对电力变压器的运行状态和故障的现象进行准确地掌握和判断，并及时采取正确的措施进行处理，对于提高电力系统运行的安全性、可靠性和经济性具有非常重要的意义。由于变压器的绝缘材料长期工作在高温高压条件下，其物理、化学和机电等各方面的性能逐渐下降，导致绝缘损坏，进而造成事故的发生。引发变压器故障和事故的原因是多方面的，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化，已成为导致变压器发生故障的主要因素。 2 电力变压器评估需要的状态参量 电力系统的变压器运行状态的正常与否，可以通过变压器的运行状态参数来判断，因此研究变压器的运行状态参数，就非常有必要。通过研究分析变压器的运行状态参数，不仅可以判断其运行状态，还能预测变压器的使用寿命，以便于提早做计划。下面介绍几种分析判断变压器运行状态参数的方法：电力变压器的电气试验项目。通过电气试验可以获得系统中变压器的一些绝缘及电气参数，通过这些参数可以判断出设备的运行状态包括电流、电阻、发热量、功耗等。油气中溶解的气体。变压器都是工作在油箱中，被导热油淹没。通过放射性映射功能来检测油的挥发气体可以判断变压器的运行状态，主要是通过空气中油气的比重根据相关的公式来获得变压器参数。其他因素。前面两种方式是监控变压器状态的主要手段，其他的方法都可以归结为其他因素，主要包括设备的备件属性、设备运行记录、设备工作环境记录等。通过对这些参数和数据的收集分析，可以得到变压器的运行状态，预测其可以发生的潜在隐患。 3 电力变压器状态评估方法 3.1 油色谱分析判断 若变压器油色谱分析有异常时，可采用的针对性检测方法有：检测变压器绕组的直流电阻，铁芯的绝缘电阻和铁芯接地电流，空载损耗和空载电流，在运行中进行油色谱和局部放电追踪监测，检查变压器潜油泵及相关附件运行中的状态，用红外测温仪检测运行中变压器的油箱表面温度分布及套管端部接头温度，进行绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗、泄露电流等绝缘特性试验，绝缘油的击穿电压、油介质损耗、油中含水量、油中含气量等检测，变压器运行或停电后的局部放电检测，绝缘油中糖醛含量及绝缘纸材聚合度检测，交流耐压试验检测。 3.2 温度检测 通过对变压器本身及辅助设备的温度进行监测，可以及时发现变压器的工作状态是否稳定。变压器的温度最直接可以通过检测导热油色谱来判断。 3.3 测量局部放电量实验 变压器的局部放电量实验主要有两种方式：带电监测和停电监测。不停电监测所采用的方法有超声法和电测法，这两种方法可以在不影响变压器正常运行的情况下进行，超声波法就是通过监测局部放电产生的超声波信号，电测法监测的是局部放电产生的电脉冲信号。停电监测的方法就非常容易理解了，具体方式跟前面提到的试验相似。测量局部放电量实验只能从定性角度进行监测，在定量方面还无法做到足够的准确性。 3.4 变压器振动及噪声异常 若发现变压器振动及噪声异常，则要进行振动检测，噪声检测，油色谱分析，变压器阻抗电压测量，进行空载试验，测量三相空载电流和空载损耗值，以此判断变压器的铁芯硅钢片之间有无故障或磁路有无短路以及绕组短路故障等现象。 4 电力变压器故障的诊断方法 4.1 变压器漏油 变压器漏油是一个对变压器安全运行造成巨大影响的事故，如果发生漏油，将直接导致变压器运行瘫痪，产生环境污染，给企业带来巨大的经济损失，影响国民经济生活。变压器漏油根据大量的经验总结，主要发生在两个位置，一个是油箱的焊接处，一个是油箱的防爆管。防爆管由于结构中存在一个玻璃膜，在变压器运行时产生震动，震动会将玻璃膜震破碎，如果不能及时发现，就会造成漏油的后果。因此后期可以通过加装调压阀来取消安装防爆管所带来的隐患。焊接处漏油往往是因为焊接质量不过关造成，因此一方面要加强焊接工艺，另一方面要加强巡检，及时发现及时处理。 4.2 变压器接头过热 变压器在设计时就按照接头过热，自动熔断的机制进行设计，这是一种保护变压器不被烧坏的方式。但是为了让变压器在发生接头过热后，能继续恢复工作，可以用下面两种方法：普通链接。虽然变压器的设计是过热熔断，但是变压器工作起来难免发热，因此需要对接头的过热熔断机制接头换成普通连接，这样就能保证过热也能连接，使变压器继续工作。铜质或铝质的电线连接变压器的接头都是采用的铜材质，但是铜材质在潮湿的环境内会发生电解反应，所以同接头无法与铝接头相连接，所有可以通过给变压器加装一端铜接头一端铝接头的接线，就可以解决连接问题。 4.3 变压器铁芯多处接地 根据国家标准规定，电力变压器的铁芯位置，只允许有一个位置接地，如果铁芯的接地位置超过一个，就会使铁芯停止工作，导致变压器不能正常运行。针对变压器铁芯出现多处接地的现象，可以通过对铁芯和变压器油箱上施加直流电冲击，将接地线全部烧断，为了确保接地线完全烧断，可以多次电冲击。另外就是停机，打开油箱检测，发现多余的接地线，剪除多余的接地线。

变电站主变压器绝缘在线监测分析

变电站主变压器绝缘在线监测分析 摘要：在经济水平不断发展的今天，电力的稳定供应成为了保证社会正常生产 生活的基础性工作。然而在整个供电系统中，变电站主变压器的运维工作，成为 了电力企业与电力工作者重点关注的话题，为了更好的管理电力输送的质量和稳 定性，必须从产生故障的关键节点开始，对变电站的主变电器进行必要的维护巡视。 关键词：变电站；智能电网；远程监控；绝缘在线监测 引言：主变压器所运用的在线监测系统是一种基于信息技术和网络技术所打 造的远程监控程序，在智能电网建设中，在线监测的价值体现在安全性和精准度 两个方面。在进行变压器监测监督手段的设计原理和应用原理研究中，首先结合 现代信息技术下的在线监测方式特点，对传统监测监督策略存在的问题进行了分析；随后依据变压器运行特点，对常见的变压器故障问题、绝缘问题进行解读， 最后利用在线监测技术对其加以处理。 1主变压器常见问题与成因 1.1绝缘故障 绝缘故障是引发多种故障的基本原因，一般情况下，温度、机械外力、自然 外力等都是引发具体绝缘故障的基本原因。所以在常规的运行监测过程中，必须 要加强重视、完善方法，对于容易产生绝缘故障的关键节点与重点内容进行维护 巡视，并尽可能的将问题控制在萌芽阶段，减少其带来的进一步损害。 1.2高温故障 运行电流保持合理的范围，是保证主变压器工作正常进行的基础，一旦发生 温度激增的情况容易引发设备过载，使温度升高、绝缘失效。由于主变压器内的 线路过密，一旦发生一起事故，就会造成整体的连锁反应，其最终造成的后果是 十分严重的。 1.3短路故障 线路发生短路是最为常见的故障内容，其产生的原因也多种多样，包括绝缘 损坏、操作失误等。产生短路现象的直接后果就是对运行情况造成严重后果影响，严重时会发生设备过载甚至烧毁，使整个的电力系统处于瘫痪的状态，造成经济 损失。 2变电站主变压器在线监测的意义和作用 2.1在线监测技术的应用优势 随着技术水平和电能应用领域的发展，传统主变设备通过停电定期检修的方式，存在较为严重的缺陷和不足，现代带电检修方案是传统定期停电检修方案的 继承，通过带电检修的实施能够在一定程度上提升主变设备的运行稳定性，但是 受到传统的预防性试验检测思路以及人工作业安全性的影响，人工方式的带电检测。在实际应用中，常常出现检测数据分散性大以及危险性高等问题，因此在技 术创新中，希望借助远程控制的在线监测技术，来完成带电状态下的主变设备运 行情况判断，从而避免主变设备发生故障，造成严重损失。除了远程控制和自动 化处理特性之外，变电站主变压器设备的在线监测技术，还能够借助系统判断方式，对当前主变设备的运行状况做出全面系统的分析，并针对主变设备可能存在 的潜伏性缺陷、故障做出判断，在免去了人工检修的烦琐过程和安全性不高的问 题之外，还能够切实避免运行电压下主变设备绝缘性能不足所带来的试验性电压 测试精度不高等问题，在线监测和诊断技术，作为以状态评判和状态维修为基本

智能变电站在线监测技术应用

智能变电站在线监测技术应用 发表时间：2016-11-29T16:37:40.297Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：高志国刘伟 [导读] 本文概述智能变电站的在线监测技术，分析基于IEC 61850标准的在线监测系统，阐述在线监测技术发展方向和意义。 (国网铜陵供电公司铜陵市长江中路91号) 摘要：随着无人值守变电站和智能变电站的普及，自动化技术在变电站的大量应用，在线监测技术的普及势在必行。变电站在线监测系统实现了信息共享平台化、系统框架网络化、设备状态可视化、监测目标全景化、全站信息数字化、通讯协议标准化、监测功能构件化、信息展现一体化，实时采集站内设备的状态数据，进行综合的诊断分析和全寿命评估。本文概述智能变电站的在线监测技术，分析基于IEC 61850标准的在线监测系统，阐述在线监测技术发展方向和意义。 关键词:在线监测实时采集状态数据诊断分析 绪论 随着电子、传感器、通信技术的发展及电力市场的需求的变革，基于离线检测技术的在线监测技术获得飞速发展。离线检测技术以停电定检为主要形式，没有很强的针对性，而且只能检测一些常规数据，而对于其他一些数据，如断路器的热效应、开断电流波形等无法在离线的情况下是测量的，而这些数据是反映设备状态的重要数据。 智能变电站要素之一为智能化一次设备，除具备常规开关功能之外，还必须对自身的健康状态进行在线监测。在线监测系统监测技术可以实时监测处于运行状态中的电气设备,监测其介质损耗、电容量、泄漏电流、绝缘电阻和局部放电等电气参数，能真实地反映电气设备运行状况。在变电站高压设备装设在线监测系统，就能够做到对已经发生、正在发生或可能发生的故障进行分析、判断和预报，明确故障的性质、类型、程度、原因，分析故障发生原因和发展的趋势及后果，提出控制故障发展和消除故障的有效对策。本文主要针对变电站主要设备的在线监测进行介绍，分析在线监测系统结构，探讨在线监测技术标准和发展方向。 1.基于IEC 61850标准的在线监测系统 采用统一的后台主机对所有分散的系统进行集成、统一管理实现信息共享和资源优化配置。 变电站在线监测系统内部是一个相对独立的内部互联配变设备网络，另一方面又是远方主站的一个节点，向主站发送变电站内部设备的监测诊断系统和自身状态信息。变电站在线监测系统采用IEC 61850通讯标准。IEC 61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10,11,12(WG10/11/12)负责制定的[1]。IEC 61850是新一代的变电站网络通信体系，适应分层的IED和变电站自动化系统。IEC 61850以完整的分层通讯体系，采用面向对象的方法，使构建真正意义上的智能化变电站监测系统成为可能。下面介绍IEC 61850的特点。 (1) 定义了变电站的信息分层结构。变电站通信网络和系统协议IEC 61850标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为3个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层和层之间的通信接口。 (2) 采用了面向对象的数据建模技术。IEC 61850 标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口（ACSI）和服务器通信可访问数据对象。 (3) 数据自描述。该标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则；采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务，比如，获取和设定对象值的通信服务，取得对象名列表的通信服务，获得数据对象值列表的服务等。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。 (4) 网络独立性。IEC 61850 标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务

电力变压器状态评估及故障诊断方法研究 杜育红

电力变压器状态评估及故障诊断方法研究杜育红 发表时间：2018-12-24T17:03:13.040Z 来源：《基层建设》2018年第32期作者：杜育红杜爽[导读] 摘要：负责转换电网能量以及传输电网能量的电力变压器，在整个电力传输系统中占据着很重要的地位。 沈阳昊诚电气有限公司辽宁沈阳 110027 摘要：负责转换电网能量以及传输电网能量的电力变压器，在整个电力传输系统中占据着很重要的地位。不难发现，电力变压器的稳定性能和可靠性会影响到电力输送网的稳定性以及安全性。所以，在对输电系统进行建设的时候就必须要选择那些质量好的变压器，除此之外还要保证定期对变压器进行检查、修复工作，只有这样才能够保证电力变压器正常工作。在本文中，在使用电力变压器所需的状态参 数作为评估基础的同时，还描述了经常使用的几种方法，最后，描述了几种诊断变压器故障的方法，希望可以提供一些帮助。 关键词：变压器；故障诊断；研究方法；状态评估我国的电网处于飞速发展的状态，因此就有着越来越多先进的变压器被引用到电网的工作中，比如说：大容量变压器。电力变压器在电力系统中饰演着十分重要的角色，无论是在运输方面还是安装方面可能对变压器造成破坏。这就会对电力系统带来一定的损害，这就会导致不能及时供电，进而给人民的经济财产安全带来一定的损失。因此，要想保证变压器具有一定足够的可靠性，就必须要做好相应的维护工作。 一、电力变压器评估所需的状态参数 只有在分析和研究了电力变压器的状态参量，分析和判断了其中的数据之后，才能得知变压器的使用寿命，之后所进行的工作才能保证电力变压器可以处于正常运行的工作状态。但是这些内容仅仅依靠几个单一的参量是不能达到理想状态的，因此这就会用到多个状态参量，进而得出科学的分析，下面是几个方面的分析内容： 1.1电气试验项目 电力变压器的电气试验项目主要包括但不限于以下参数：电阻变压器的电阻、吸热比、泄露电流等，电力变压器的电气以及绝缘特性依次由这些参数反映出来。此外，电力变压器有16个项实验项目，主要包括：非纯瓷套管的试验、相位检查、绕组连同套管的交流耐压试验、噪音测量等等。 1.2油气中溶解的气体 在使用电力变压器时，会用到一个系统---神经网络非放射性系统，它主要通过借助油中气体的体积分数来完成对电力变压器状态参数的一个统计，这样做是因为可以借助油中的气体来观察电力变压器的工作状态。 1.3其他参量 除评估状态的参数外，还有一些其他可以反应电力变压器的数据，这些数据也可以评估出变压器的工作情况。比如说，通过检修电力变压器得来的数据，除此之外还有电力变压器在运行时的各种资料，工作的环境等等。这里所说的运行的资料主要有电力变压器在工作时体现出的温度、变压器的载荷情况等等。工作环境主要有温度、湿度以及环境的污染程度，在部件的运行状态则主要包括其是否可以正常使用。 二、评估电力变压器状态几种研究方法 要想保证可以有评估电力变压器时有全面的结果，就要对评估状态有一定的专业判断，通常会借助以下几种方法来完成评估： 2.1分析油中的色谱图确定工作状态 通过这种方法，我们可以分析电力变压器是否有局部受热过多或者放电问题出现，这种方法美中不足的就是不能够反映出因为绕组出现问题而导致局部受热过多或者放电的问题。但是，这种方法有着比直接测量的方法更为准确的测量结果。 2.2分析水分来确定工作状态 这种方法主要用来检测储油柜或者油箱中的水分，除了这种方法，还可以采用检测纸绝缘的方法来检测其中油箱中的水分。 2.3分析检测温度来确定工作状态 在对油箱表面或者套管的温度进行检测时可以使用温度计，同样还可以借助红外测温仪来进行测量，这种方法较前两种方法更为简单，并且获取的数据也相对有效，电力变压器的温度会受到绕组线圈电阻和铁心电流的影响，其温度也会通过这两点表现出来。 2.4分析和检测变压器的位移和形变，确定工作状态 有两种方法可以检测电力变压器的位移和形变。一是停电时，对绕组的阻抗值参数进行检测，进而大致估计绕组发生形变的范围是多少；二是采用故障录波的方法，这种方法是通过测量在出口处出现短路时会持续的时间以及电流的变化情况，进而确定电力变压器的位移和形变。 2.5分析测量局部放电的实验 变压器测量局部放电的实验主要会用到两种方法：一是带电检测，二是停电检测。前者会用到超声法以及电测法，这两种方法在使用时均不会影响电力变压器的运行，超声波法用到的是超声波信号，而电测法用到的则是电脉冲信号；后者就是在断电时进行检测，具体内容同前面所说的是类似的。这种方法只是从定性的角度展开了研究分析，在定量方面还没有足够的准确性。 三、诊断电力变压器故障的方法 3.1变压器漏油 变压器漏油不仅仅会给企业造成一定的损失，而且还会对周围的环境造成污染，这就会防止变压器的正常工作，漏油的主要原因如下：一是焊接处发生漏油，这种情况需要对焊接点进行重新焊接工作，如果焊接位置是两个面的，为了方便焊接，可以将焊接板处理成纺锤的形状，如果焊接位置是三个面的，可以将其焊接成三角形的；其次是防爆管漏油，防爆管主要用来保护变压器，但是因为其特殊的材料，很容易出现破裂的情况。如果发生这种情况可以拆下防爆管，并可以修改电力变压器泄压阀。 3.2变压器铁心多处接地的情况 按照要求，变压器要保证只有一处接地，否则会致使变压器出现故障。因此，可以采用直流电流冲击法断开铁丝上的接地线，并且在铁心和燃料箱之间连接直流电，之后对其进行冲击就可以烧断其接地线，或者打开油箱查看接地线。 3.3接头过热产生

变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探讨

变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探讨 发表时间：2019-05-16T11:18:16.633Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：秦文丽[导读] 摘要：随着社会的不断进步，人类的电网容量的需求越来越大，这样就对变电站高压电气设备绝缘在线监测技术提供了更高的要求。 （国网山西省电力公司检修分公司山西太原 030032）摘要：随着社会的不断进步，人类的电网容量的需求越来越大，这样就对变电站高压电气设备绝缘在线监测技术提供了更高的要求。本文先是从变电站高压电气设备绝缘在线监测技术的发展过程出发，接着再分析其原理，最后提出了变电站高压电气设备绝缘在线监测技术的应用，希望可以为变电站高压电气设备绝缘在线监测技术的发展提供一定的借鉴意义，对未来变电站高压电气设备绝缘监控技术发展 起到一定的帮助作用。 关键词：变电站高压电气设备；绝缘；在线监测 1 变电站高压电气设备绝缘在线监测技术发展概况 绝缘设备监测技术是在上个世纪七十年代兴起的，最初的绝缘在线监测技术主要就是使用数据采集和传感器来完成监测的，但是随着社会的不断进步，最初的在线监测技术的速度就跟不上人类的需求，而且监测效果也一般，这样就出现了越来越多的监测方式。变电站高压电气设备绝缘在线监测技术发展基本上可以划分为以下两个阶段。 1.1 带电测试阶段 这一阶段就是最初的在线监测阶段，主要就是使用数据采集和传感器，当时由于技术原因，监测的目的就是单纯的为了不停电对电器设备的某些参数进行监测，并不能够全方位的监测。在最初的阶段，监测使用的数据采集和传感器基本上都是带电测试仪器，但是这些设备都相对比较简单，测试不能够很全面，灵敏度也相对的较差，一直到后来技术有所发展这种带电测试仪器才被淘汰。 1.2 在线监测阶段 从上个世纪九十年代开始，人类的技术发展迅速，尤其是电子计算机的推广使用，这样就给监测提供了更加有效的技术保障，在变电站高压电气设备绝缘的监测上迎来了在线监测阶段，在这一阶段，主要采用的技术就是超声波探测、红外测温、截至损耗值等技术，这样就能够更加全面方便的监测变电站高压电气设备的绝缘问题。近年来，随着技术的不断进步和发展，在线监测已经实现了自动化。 2 变电站高压电气设备绝缘在线监测技术原理分析 所谓电力设备在线监测就是利用传感器技术、计算机技术、电子技术、信号处理以及网络技术等，对正在运行的电气设备绝缘状况进行信号采集，并对其传输数据进行逻辑判断分析，实时地对电力设备运行状态进行监测和诊断。与传统的定期停电预防性试验相比，在线监测可大大提高电气设备测试的真实性和可操作性，在设备的运行状态下进行直接测试，不必安排停电预试，可提高设备运行效率，及时发现设备的绝缘缺陷，掌握设备绝缘变化趋势。同时，在线监测还可以根据设备绝缘在线监测结果选择不同的试验周期，提高试验的有效性。因此，开展在线监测技术应用，对提高设备绝缘参数采集的真实性与可靠性具有重要的现实意义。 例如：在2012年7月6日23时许，我公司110kV变电所一台110kV/6.3kV，5000kV A主变压器，在遭受雷电波侵袭时，由于内部绕组存在绝缘隐患，造成一相高压绕组绝缘击穿，引起该变压器重瓦斯、差动保护动作，该变压器被迫退出运行。并且使变电所运行方式发生了变化：由原来两台主变并列运行变为单台台主变供电，供电能力降低了50%，给生产带来了极大影响。虽然两台主变都按照《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》要求定期做了预防性试验，却未能及时暴露出其绕组绝缘上存在的缺陷。如果采用在线监测，能对运行中电力设备的绝缘进行跟踪监测，就能及时发现这一台主变的安全隐患，从而可以避免这次故障停电。 2.1 绝缘监测原理 变电站高压电气设备绝缘在线监测指的就是通过监测电器设备在运行过程中的电压、电流、局部放电量、介质损耗值以及设备的电容值等等正常信号和异常信号来监测设备的绝缘情况。之所以能够从信号中监测出设备的绝缘情况的原因主要就是由于现代智能技术的处理，现代智能技术能够很好的将信号转化为反映电器设备绝缘的可视参数，从而对设备绝缘情况进行正确的判断。目前现代智能技术的处理方式主要有：绝缘油在线色谱处理、介质损耗角正切处理、局部放电量和放电位置平铺处理等等。 2.2 绝缘监测信号的处理 变电站高压电气设备绝缘在线监测技术主要就是对信号进行监测，但是变电站高压电气设备绝缘许多的信号都比较微弱的脉冲信号，这样对于来说就具备一定的监测难度，目前采用的技术基本上就是利用超宽频电流传感器来进行信号的采集处理，虽然这种技术可以进行微弱脉冲信号的收集，但是收集的信号中会存在一定的杂音，这是我们所未来必须要解决的问题。 3 变电站高压电气设备绝缘在线监测技术具体应用 变电站高压电气设备主要包括避雷针、变压器、容性电气和高压开关柜等。笔者就针对这四种设备中来进行分析在线监测技术在变电站高压电气设备中的具体应用。 3.1 避雷针在线监测 避雷针的绝缘问题主要指的就是避雷针的阻性电流增大，造成损耗增大，一点遭遇雷击就会造成热击穿现象。传统的监测设备就是对避雷针的漏电情况进行监测，从而判断避雷针设备的绝缘情况，但是这种监测运行起来比较费事费力，而且不能够很好的判断避雷针设备的绝缘情况，因为有些时候避雷针不漏电也有可能会发生绝缘故障。变电站高压电气设备绝缘在线监测技术采用的就是直接对避雷针中的阻性电流进行监测从而实现对避雷针设备的绝缘问题的监控，相比于传统的监控方式来说，这种方式更加的省时省力，而且效果比较明显。 3.2 变压器在线监测 变压器的绝缘监测在最初就是通过对变压器的局部放电量、放电位置、油中溶解气体、介质损耗值、设备电容和漏电电流等相关情况来表示变压器的绝缘状况。随着技术的不断发展，变电站高压电气设备绝缘在线监测技术就采用了针对局部放电量和内部氢气浓度的监测来进行变压器绝缘情况的评估。相对于传统的变电器监测技术，变电站高压电气设备绝缘在线监测技术能够利用更加少的数据来实现对变压器的监测。 3.3 容性电气设备在线监测

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《智能变电站运行管理规范》（最新版） 为进一步规范电网智能化变电站运行管理工作，保证智能设备安全可靠运行，本规范结合国家电网公司及相关网、省电力公司相关管理标准及现场运行实际，参考各省的《智能变电站运行管理规范》，完成现《智能变电站运行管理规范（最新版）》，供各单位参考和借鉴。 目录 1 总则 2 引用标准 3 术语 4 管理职责 4.1 管理部门职责 4.2 运检单位职责 5运行管理 5.1 巡视管理 5.2 定期切换、试验制度 5.3 倒闸操作管理 5.4 防误管理 5.5 异常及事故处理 6设备管理 6.1 设备分界 6.2 验收管理 6.3 缺陷管理 6.4 台账管理 7智能系统管理 7.1 站端自动化系统 7.2 设备状态监测系统 7.3 智能辅助系统 8资料管理 8.1 管理要求 8.2 应具备的规程 8.3 应具备的图纸资料 9培训管理 9.1 管理要求 9.2 培训内容及要求 1总则 1.1 为规范智能变电站设备生产管理，促进智能变电站运行管理水平的提高，保证智能变电 站设备的安全、稳定和可靠运行，特制定本规范。 1.2 本规范依据国家和电力行业的有关法规、规程、制度，智能变电站技术标准、规范等， 并结合智能变电站变电运行管理的实际而制定。 1.3 本规范对智能变电站设备的管理职责、运行管理、设备管理、智能系统管理、资料管理 和培训管理等六个方面的工作内容提出了规范化要求。 1.4 本规范适用于江苏省电力公司系统内的智能变电站的运行管理。常规变电站中的智能设

备的运行管理参照执行。 1.5 本规范如与上级颁发的规程、制度等相抵触时，按上级有关规定执行。 2引用标准 Q/GDW 383-2010 《智能变电站技术导则》 Q/GDW 393-2010 《 110（ 66） kV ～ 220kV 智能变电站设计规范》 Q/GDW394 《 330kV ～ 750kV 智能变电站设计规范》 Q/GDW 410-2010 《高压设备智能化技术导则》及编制说明 Q/GDW 424-2010 《电子式电流互感器技术规范》及编制说明 Q/GDW 425-2010 《电子式电压互感器技术规范》及编制说明 Q/GDW 426-2010 《智能变电站合并单元技术规范》及编制说明 Q/GDW 427-2010 《智能变电站测控单元技术规范》及编制说明 Q/GDW 428-2010 《智能变电站智能终端技术规范》及编制说明 Q/GDW 429-2010 《智能变电站网络交换机技术规范》及编制说明 Q/GDW 430-2010 《智能变电站智能控制柜技术规范》及编制说明 Q/GDW 431-2010 《智能变电站自动化系统现场调试导则》及编制说明 Q/GDW 441-2010 《智能变电站继电保护技术规范》 Q/GDW580 《智能变电站改造工程验收规范（试行）》 Q/GDWZ414 《变电站智能化改造技术规范》 Q/GDW640 《 110（ 66）千伏变电站智能化改造工程标准化设计规范》 Q/GDW6411 《 220kV 千伏变电站智能化改造工程标准化设计规范》 Q/GDW642 《 330kV 及以上 330～ 750 千伏变电站智能化改造工程标准化设计规范》 Q/GDW750-2012 《智能变电站运行管理规范》 国家电网安监 [2006]904 号《国家电网公司防止电气误操作安全管理规定》 国家电网生 [2008]1261 号《无人值守变电站管理规范（试行）》 国家电网科 [2009]574 《无人值守变电站及监控中心技术导则》 国家电网安监 [2009]664 号国家电网公司《电力安全工作规程（变电部分）》 国家电网生 [2006]512 号《变电站运行管理规范》 国家电网生 [2008]1256 号《输变电设备在线监测系统管理规范（试行）》 3 术语 3.1 智能变电站 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能， 并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变 电站。 3.2 智能电子设备 包含一个或多个处理器，可以接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装 置，例如：电子多功能仪表、数字保护、控制器等，为具有一个或多个特定环境中特定逻辑 接点行为且受制于其接口的装置。 3.3 智能组件 由若干智能电子装置集合组成，承担主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。 可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。 3.4 智能终端 一种智能组件，与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对

电力变压器状态评估及故障诊断方法研究 程智鹏

电力变压器状态评估及故障诊断方法研究程智鹏 发表时间：2018-03-09T11:15:07.613Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：程智鹏[导读] 摘要：电力变压器在电力传输系统中占据重要地位，其工作是负责电网中的能量转换和能量传输，所以电力输送网能否具有良好的稳定性和安全性很大程度上取决于电力变压器是否稳定可靠。 （国网冀北电力有限公司检修分公司北京市 102488） 摘要：电力变压器在电力传输系统中占据重要地位，其工作是负责电网中的能量转换和能量传输，所以电力输送网能否具有良好的稳定性和安全性很大程度上取决于电力变压器是否稳定可靠。因此实际的输电系统建设中，需要选择质量比较可靠的变压器，另外还需要随时对变压器的运行状态做好监控和评估工作，对变压器产生的故障做好随时修复的准备，从而确保变压器能够稳定工作。文章论述了几种电力变压器故障的诊断方法，望能给读者提供一些参考。 关键词：电力变压器；状态评估；故障诊断 以往电力企业都会采用定期检修和预防性试验等方法对电力变压器故障进行预防，这样虽然能够提前预防到故障的发生并加以阻止，但是采取这种检修模式会增加变压器的停电次数，以至于影响电力系统的稳定和可靠运行。如果采取状态评估和故障诊断方法进行变压器检修，就可以使这些问题得到解决。因此，有必要对电力变压器状态评估和故障诊断方法进行研究，以便促进电力企业的发展。 一电力变压器状态评估研究现状 电力变压器状态评估是状态检修的基础，对运行中的电力变压器健康状态进行有效地评估是当今国内外研究的热点问题之一。目前的评估方法多集中在定性评估，没有更细致地进行相对优劣的划分，一直没有可靠准确的状态评估体系，不利于状态检修工作的实施。目前国内外对该方面研究已经取得了一定的成果，但也存在一定的不足。如以模糊学习矢量量化网络作为变压器状态评估的决策支持系统，用一个模糊分类将DGA数据划分为不同的子类，对每个类分别用一个模糊学习矢量量化网络进行训练，以提高评估的正确率。这样效果优于以前的模糊诊断和BP神经网络法，但评估结果的可靠性和有效性有所降低。 二电力变压器状态评估 2.1评估的状态参量 想要对电力变压器的状态进行评估，首先要评估变压器的状态参量，这样能够对变压器的使用寿命有一个初步的了解，还能对变压器能否正常运行做出科学的分析。分析状态参量首先需要对电力变压器电阻、介质损耗和泄露电流等电气参数进行评估。获取这些参数需要进行变压器的电气试验，根据实验结果分析参数，才能得到变压器的电气性能和绝缘性能。由于变压器油中的气体可以进行变压器运行状态信息的反映，所以需要对变压器油中各气体体积分数进行计算，通常采取神经网络映射功能计算的方法，去了解变压器运行状态。 2.2评估的具体方法 想要全面评估变压器状态，还需要采取适当的方法。例如色谱图分析法可以对变压器油中气体的色谱图进行分析，从而发现变压器是否存在局部过热或者放电现象，继而了解变压器的运行状态。相较于直接测量变压器电阻，采用色谱图分析法可以更准确的判断变压器是否出现局部放电等问题。但是有一点需要注意，这个方法无法判断因绕组变形而产生的局部放电或过热问题。测量变压器纸绝缘中水分含量可以采用检测储油柜和油箱的水分含量来间接达到目的，以便于测量变压器铁芯及绕组的绝缘电阻。还可以采取电测法接收来自铁芯引下线的电脉冲信号，或者采用超声法接收油箱上的超声波信号去判断变压器是否出现了局部放电。 三电力变压器故障诊断方法 3.1漏油故障诊断 电力变压器在运行的过程中很容易出现漏油故障，一旦出现该故障，不仅会给输电单位带来经济损失，还会影响变压器运行的稳定性和安全性，并且给周围环境带去一些污染。常见的变压器漏油故障主要有两种，即防爆管漏油故障和油箱漏油故障。其中防爆管漏油是因为其内部玻璃膜结构受震动而出现破裂。防爆管本身的作用是进行变压器油箱的保护，如不及时更换破裂的玻璃膜将导致其中纸绝缘受潮，继而导致漏油故障发生。处理该故障需拆除防爆管，改装变压器压力释放阀门，这样才能解决问题。油箱漏油故障则一般来源于焊接处漏油，需要采用适合尺寸的铁板进行漏油点的焊接修补。 3.2铁芯接地故障诊断 变压器运行时电磁能量的传递主要依赖于铁芯和绕组，所以需要确保铁芯的质量，以便为变压器的稳定运行提供保障。然而实际上变压器铁芯总是会出现多点接地故障，从而影响到变压器稳定运行。依规范变压器铁芯只能有一个部位接地，一旦多点接地就会出现故障。检测中通常反应为铁芯绝缘电阻不合格，故障诊断时采用直流电刺激的方法即可，就是先将铁芯上的接地线全部拆除，然后利用直流电对铁芯和油箱之间器件进行刺激，多次刺激后多余的接地线将会被烧掉。此外还可以直接打开油箱进行故障检测并根据检测结果进行多余接地线的拆除。 3.3接头过热故障诊断 接头过热故障在电力变压器运行时很容易发生，一旦多次产生便会导致接头被烧断，继而影响变压器的正常运行。诊断接头过热故障时首先要分析变压器接头材质，通常铜、铝制成的电线都会受到周围环境的影响，而变压器接头一般为铜质，一旦周围环境湿度较大，与铝制电线接触就容易产生化学反应导致接头过热。采用专用接头进行连接可以解决这一问题，同时采用普通连接方式，使得连接处为一个平面，并保持一定清洁度，这样能够有效避免接头过热故障的发生。 结束语 总之，电力变压器在运行过程中会出现很多复杂的障碍，如果能有效地评估变压器的运行状态，就能及时的避免一些障碍的发生，这就可以减少输电单位的经济损失，还能保证消费者稳定安全的用电。电力变压器状态评估和故障诊断的方法还有很多，这就需要电力工程人员结合先进的理论知识，在实践中不断探索。 参考文献 [1]石金光.电网远程运维管理系统的设计与实现[D].吉林大学，2017. [2]郑含博.电力变压器状态评估及故障诊断方法研究[D].重庆大学，2013. [3]郑娜.电力变压器状态评估和故障诊断的研究[D].华北电力大学（河北），2015.

变电站在线监测配置方案

变电站状态监测系统解决方案 许继昌南通信设备有限公司 2011.11

目录 1、配置表 (1) 2、系统整体方案 (1) 3、产品介绍 (2) 3.1GIS监测相关装置 (3) 3.2变压器监测相关装置 (6) 3.3开关柜监测装置 (10) 3.4避雷器在线监测系统 (14) 3.5站内状态监测主站系统 (14)

1、配置表 根据110kV及以上变电站设备配置监测设备如下： 2、系统整体方案 设备状态监测和诊断的关键是在线监测技术，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，从而提高高压电气设备的利用率，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。 在线监测、故障诊断、实施维修整个一系列过程构成了电气设备状态检修工作的内涵。因此，积极发展和应用变电站设备在线监测系统的最终目的就是为了以状态检修取代目前的定期维修，为其提供了分析诊断的依据，是状态维修策略不可或缺的组成部分。智能变电站监测总体方案如下图：

IEC61850-8-1 IEC61850-8-1 智能组件 柜 变电站状态监测典型方案架构 状态监测系统系统结构 1）状态监测系统结构应为网络拓扑的结构形式，变电站内状态监测系统向上作为远方主站的网络终端，同时又相对独立，站内自成系统，层与层之间应相对独立，采用分层、分布、开放式网络系统实现各设备间连接。 2）站控层由状态监测系统综合平台组成，提供站内运行的人机界面，实现监视查看间隔层和过程层设备等功能，形成全站状态监测中心，并与远方主站状态监测系统进行通信。 3）间隔层由计算机网络连接的若干个综合数据集成单元组成（针对专业性较强，数据分析较为复杂的监测项目）。过程层由若干个监测功能组IED及状态监测传感器组成。 站控层综合数据单元均与过程层监测功能组主IED整合为状态监测IED，以减少装置数量，节约场地布置空间。过程层传感器由一次厂家成套。 4）状态监测IED采用IEC61850协议与站控层综合平台通信，各监测IED的评价结果通过站控层网络传输至综合平台，综合平台汇总并综合分析，监测数据文件仅在召唤时传送。 5）站控层综合平台设备与状态监测IED连接采用以太网，通信速率满足技术要求。 6）状态监测IED与过程层传感器的连接采用现场总线，通信速率满足技术要求。

变电站电力设备绝缘综合在线监测系统的开发

变电站电力设备绝缘综合在线监测系统的开发 发表时间：2019-03-14T14:31:13.290Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：李文强[导读] 摘要：随着电力系统的发展，单一设备、单一模型具体化研究已经很难满足设备运行部门的需求，以综合监测系统为代表的多种设备监测、多参数集中检测与综合诊断的系统集成监测方式受到了越来越多的重视。 （国网忻州供电公司山西省忻州市 034000） 摘要：随着电力系统的发展，单一设备、单一模型具体化研究已经很难满足设备运行部门的需求，以综合监测系统为代表的多种设备监测、多参数集中检测与综合诊断的系统集成监测方式受到了越来越多的重视。使用分立的在线监测系统来实现整个变电站的多设备在线监测，则存在系统构建功能的冗余，故对变电站关键电力设备绝缘进行综合在线监测意义重大。基于此，本文主要对变电站电力设备绝缘综合在线监测系统的开发进行分析探讨。 关键词：变电站；电力设备绝缘；综合在线监测；系统开发 1、前言 电力设备检测正从定期预防性检测、故障后维修向状态检测、预测性维修过渡。状态检测、预测性维修建立在对大型电力设备连续监测的基础上，维修时间间隔根据设备的历史维修状态和连续监测数据并分析其趋势而加以确定。电力设备检测技术的发展经历了基于单片机的检测装置到基于DSP技术的检测装置、再到基于计算机技术的检测系统阶段，目前正朝着基于新型总线技术和网络技术的综合检测系统发展。一些新的检测技术如光纤技术、信号采集与处理技术、PXI测控总线技术等已迅速在电力设备的检测中得到应用。 2、监测系统整体方案设计 目前，国内外推出了大量针对单一设备的在线监测装置。为了开发集成监测系统，本文对各电力设备的待监测信号进行了分类。图1为变电站电力设备电气绝缘综合在线监测系统示意图，对变压器、GIS和电力电缆等电力设备的局部放电等绝缘参量进行在线监测时，需要较高的采样率来采集绝缘状态信号，因此这些设备可采用高速数据采集卡PXI-5112和高速示波器TDS2014采集模拟信号。 图1 综合在线监测系统示意图 高频信号通过电缆传输给信号调理单元，设备与信号调理板卡一一对应，最后由PXI测控单元的PXI-6508数字IO卡配合软件实现板卡类型识别及循检设备的切换，进而实现检测设备的即插即用。通过对电缆绝缘电阻以及其他电力设备泄漏电流值的在线监测，由于对传感器耦合的直流信号、交流工频信号或非电量信号的采集不需要较高采样率，故这些设备可采用嵌入式前置智能节点采集。嵌入式智能单元在现场就地进行A/D转换并进行数据处理，最后通过RS-485总线接入PXI测控机箱中的PXI-8440多串口卡，并通过串行通讯实现数据上传。 变电站电力设备在线监测可以采用分级集成的方式，根据变电站中的实际情况，可将需要在线监测的电力设备按区域划分为多个单元(一般将一条出线上的所有电力设备分为一个单元)，每个单元的电力设备可以通过一个PXI前置机系统，将进行绝缘状态监测的各个硬件系统集成起来。PXI的内嵌控制器由于带有以太网网卡接口，可以借助于交换机将所有PXI系统组成以太局域网，构成变电站内针对多个电力设备的多种绝缘参量的综合在线监测系统网络，完成在线监测系统环境集成中的网络集成。整个变电站电力设备在线监测系统网络主要由基于PXI总线的前置机系统、综合监测主控机系统、数据库服务器系统3部分组成。 2.1PXI总线前置机系统的构成和任务规划。PXI前置机系统主要由PXI机箱、安装在PXI机箱插槽上的各种PXI接口模块以及通过PXI模块连接到PXI机箱上的硬件采集模块组成。每个PXI系统通过采集、计算得到电力设备绝缘参量的特征值后将这些数据存储到数据库，然后发送消息通知监控站系统获取最新的绝缘状态数据以此保证监控站系统中绝缘数据的有效性和及时性。通过在PXI机箱插槽上安装相应的PXI接口模块，可很容易的将各硬件系统集成到PXI总线上。由于绝缘状态的模拟信号在长距离传输中容易受到干扰和衰减，故PXI系统放在现场以便就近监测对象。 2.2综合监测主控机系统的构成和任务规划。综合监测主控机系统由工业控制计算机、GPS卫星时钟、交换机等其它辅助设备组成，主要对所有实施监测的电力设备绝缘状态参量的特征值进行实时展示和历史查询，并绘制相应的图形数据。监控站系统在获知PXI系统绝缘状态数据更新的消息后，通过查询数据库获取PXI系统更新的绝缘状态数据并和报警阈值进行比较来判断设备绝缘状态。如果某项参量数据高于报警阈值，监控站系统将报警信提醒工作人员注意。监控站系统也可查询任意时间段内某个电力设备的某项绝缘参量的历史数据，并绘制趋势图形来展示该绝缘参数的发展趋势。此外监控站系统还可通过网络通信改变PXI系统信号采集的控制方式以及在局域网内进行GPS系统对时操作。 2.3数据库服务器系统的任务规划。数据库服务器主要为整个在线监测系统中的各种数据提供数据存储和检索服务。数据库系统中存储的大量历史数据是评估和预测电力设备绝缘状况的根据，保证其正常、稳定非常重要，故数据库通过配备备份数据库服务器进行双机备份以防止主数据库服务器出现意外情况而带来损失。 3、监测系统硬件构成 前置机系统包括PXI总线前置单元和各设备的智能监测节点部分，在变电站现场就近安放。主控机处于变电站的集控室内，主要管理和查询前置机监测得到的数据并具有报警和打印等功能。若该主控机需要管理多台前置机时需接入交换机来实现以太网联网通讯。监测系统不应该脱离监测的设备且应在时间上与综自系统时钟同步，将监测数据与系统操作关联考虑进行分析，故需要接入GPS卫星时钟。还需在系统中设计常规的电源隔离变压器和UPS不间断供电电源。