摘要：电气设备是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称。本文就电气设备的状态检修策略及在线监测的方法进行了分析，对电气设备在线监测项目和监测技术手段进行述评，提出了供电设备在线监测的研究方向和发展前景。
关键词：在线监测；变压器；避雷器
我国开展在线监测技术的开发应用已有十几年了，此项工作对提高设备的运行维护水平、及时发现故障隐患、减少事故和排放的发生起到了积极作用。在20世纪50年代一直根据电力设备预防性试验规程的规定，对电力设备进行电气的停电试验、检修和维护。定期试验不能及时发现设备内部的故障隐患，而且停电试验施加低于运行电压的试验电压，对某些缺陷反映也不够灵敏。随着电力系统向高电压、大容量的方向发展，保证电力设备的安全运行越来越重要，停电事故给生产和生活带来的影响和损失也越来越大，因此迫切需要对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，及时反映绝缘的优劣化程度，以便采取预防措施，避免停电事故发生。从20世纪80年代开始，我国的在线监测技术得到了迅速发展，各电力相关企业相继研制了不同类型的监测装置，主要监测电力设备的介质损耗、电容值、三相不平衡电流。
1 电气设备在线监测目的
对设备和系统进行状态监测的目的在于及时发现隐患，以便维护人员在事故早期状态时，能够通过检测手段及消除隐患，从而避免故障事故发生。早期电力电气设备预防性试验已不能满足需要。针对供电设备的状态检修，除单纯以时间为基础的设备维修制度，建立以状态监测为基础的设备维修制度，是维修工作摆脱盲目性，走向科学化的一场深刻变革。对设备进行有效的监测和诊断，可减少设备维修费，降低设备事故率，经济效益十分显著。近年来随着传感器技术的发展和信息技术的日益成熟，在智能化理论如神经网络和专家系统的基础上，组成了高层次的供电设备在线监测系统。
2 供电设备在线监测
目前实施在线监测的主要有变压器、断路器、避雷器等。所有这些在线监测装置，都是为了能更好地帮助我们分析和判断设备的运行状态，减少工作中的盲目性和随意性。
2.1 变压器在线监测
变压器长期运行会导致绝缘的劣化及潜伏性故障，使其在运行电压下产生一系列的化学反应。变压器在线监测主要包括油中气体在线监测、局部放电在线监测和绝缘在线监测三个方面：（1）变压器油气色谱在线监测是监测分析变压器油中溶解气体的组分及浓度，物理过程是油中的固体有机绝缘材料在运行电压作用下，在电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用下会逐渐变质，裂解出多种化学气体。通过油气色谱分析气体含量和产气速率，进行故障诊断，能够判断变压器内部是否存在过热性故障和放电性故障等。由于变压器油中气体的在线监测具有实时性和连续性特点，对监测的设备能及时发现存在的故障，所以一直受到人们的重视。近年来国内外还研制出用色谱柱分离气体，通过半导体传感器检测6种气体组分含量的色谱在线监测装置，使色谱在线监测技术有了新的进展。我国从20世纪90年代初开始研制色谱在线监测装置，经过多年的探索与实践，已逐步走向应用阶段。（2）变压器可靠性的关键因素是绝缘性能的劣化，其中一个重要特征是局部放电信号的变化，油中气体分析法可以从一个方面反映局部放电，而专门对局部放电进行测量也是设备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。常用的局部放电检测方法有声学检测、光学检测、化学检测、电气测量等。一种常用的局部放电检测法是声学检测法，该方法是将几个高频声学传感器附在变压器箱的外部，这些传感器对局部放电或电弧放电产生的暂态声音信号非常敏感，能够检测出放电信号和放电部位。例如，JFY-3型变压器局部放电在线监测系统能连续监测多台大型变压器的局部放电，并具有事故追忆、故障报警和定位等功能。它采用宽带多通道、大容量、高采样率数据采样；运用多种数字信号处理方法抑制干扰，采取电声联合监测方式，以测定放电点定位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（3）绝缘在线监测系统能够不间断地对变压器的泄漏电流、介质损耗、等值电容、运行电压、环境温度和湿度进行在线监测，对绝缘性能做出评估。变压器绝缘在线监测主要有外壳接地线电流，高、低压套管接地引下线电流和铁心接地线电流等的监测。电容套管监测是检测套管的正常运行电容电流、电容量的变化和介损的变化；外绝缘泄漏电流监测是监测变压器套管外绝缘的积污程度，并通过纵向、横向的比较进行判断；铁心接地在线监测装置能及时监视主变压器铁心接地的情况。
2.2 断路器在线监测
利用不同开断电流下的等效磨损，累计每次电流开断所对应的相对电磨损，每台断路器的允许电磨损总量由其额定短路开断电流及允许开断满容量次数来标定，采用触头累积磨损量作为判断其电寿命的依据。其中影响真空断路器和某些SF6断路器触头寿命的因素，包括灭弧室、灭弧介质和触头三个方面，其中起决定作用的是触头的电磨损。例如，离子迁移率频谱仪可监视断路器内加热器、操作电流、气体液体压力以及跳闸、合闸线圈的工作状况，预测SF6气体泄漏趋势及其它潜在故障。能够有效减少维护工作量，降低维修费用。
2.3 避雷器在线监测
避雷器监测包括全(泄漏)电流监测、阻性电流监测和功率损耗监测。避雷器的运行质量主要是指密封性能与阀片运行稳定性，其中密封性主要依靠全(泄漏)电流监测，全电流数据分析时要着重进行纵向比较，运行电压、环境温度、相对湿度和表面污秽等因素的影响；而阀片运行稳定性主要依靠阻性电流监测，以纵向比较为主，综合系统电压、环境温度、湿度、避雷器外表面污秽、安装位置及电磁干扰等多种因素的影响；功耗直接反映MOV劣化过程。
3 电气设备在线监测技术发展前景
目前，状态监测对于运行设备，特别是输变电主设备，尚未达到完善可靠，仍受传感器可靠性和现场电磁干扰的影响。信号处理技术、人工智能和专家系统的应用依然是研究的热点，在线监测发展的方向主要在以下几个方面: （1） 电力系统监测与前沿性科学技术成果的紧密结合。随着计算机技术、人工智能和电力电子技术的发展，为在线监测提供了有力保障，今后高速度的运算处理器结合人工智能技术如神经网络、模糊逻辑和专家系统将应用于状态监测和故障诊断。在研发过程中，联系实际情况，追求经济效益的同时，使用先进技术来促进供电技术的不断提高。（2）以单点为目标的在线监测向整体延伸。电网是一个众多设备组成的有机整体，设备既具有一定独立性但也相互依赖。维修管理不局限于某一设备个体，因为一台设备的停运检修影响到整个输电和变电系统的运行，特别是大电网的停运检修还影响到整个区域的运行方式和电力供求关系的调整。（3）设备状态的远程监测和网络化跟踪。随着分布式计算技术、大型数据库技术、面向对象的软件技术和宽带数字通信技术的发展，基于网络的设备故障监测将成为现实，将设备诊断技术与计算机网络技术相结合，采集设备状态数据，实现对设备故障的早期诊断和及时维修。远程监测和诊断可实现全国范围内的诊断知识与数据共享，远程协作诊断以互联网为桥梁，必将在时间和空间上缩短电力设备和诊断专家的距离。
结语
综上所述，供电设备在线监测已取得相当大的成绩，应用范围逐步扩大，经济效益非常可观，以科研院所和高校为代表的研究机构，结合电力企业的实际特点，在高新技术的带动下，正不断开发新的在线监测装置。
参考文献
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论文作者:宁桂华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
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