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状态监测技术国内外研究现状调查报告

PortSub进行分析、识别放电的类型,确定产生这些放电信号的根源(绝缘缺陷)。其他国外产品有挪威AIA研制的基于超声波原理的AIA-1GIS内部故障在线诊断仪、德国艾迪克?菜默克(LDIC)诊断公司研制的LDS-6局部放电测试仪等。国内产品有华北电力大学研制的基于特高频(UHF)法的GIS局部放电特高频检测系统,保定天威新域研制的基于电声综合监测的OLM0403移动式局部放电在线监测系统等。

2.2.5交联聚乙烯电缆在线监测技术

目前,日本在交联聚乙烯(XLPE)电缆在线监测方面的研究和实践,在世界上处于领先地位。中国在这方面的研究进展比较缓慢,国内早期使用的电缆在线监测技术就是借鉴了日本的技术,目前国内还有日本的产品在运行。XLPE电缆在线监测原理,主要有直流法、局部放电法、介损法、低频成份法等目前,应用最多的是通过叠加直流电压法进行监测,但也存在2个缺点:一是杂散电流变化或端部表面漏电阻下降时,会使测量误差变大;二是接地变压器(Grounding Transformer,GT)长期流过直流电流,会发生磁饱和产生零序电压,引起继电保护误动。

2.2.6输电线路在线监测技术

目前,输电线路在线监测的重点在线路运行与周边环境的适应性上,主要有雷电定位系统、微气象监测系统、输电线路覆冰在线监测(监测覆冰重量等)、微风振动监测(监测导线与线夹最后接触点外一定距离处导线相对于线夹的弯曲振幅和频率等)、导线舞动监测(监测振动半波数、摆动频率和摆动幅度等)、风偏在线监测(监测绝缘子串导地线出口处或转角塔跳线最低点的风偏角和仰角等)、导线温度监测、绝缘子污秽度监测及杆塔倾斜监测等。 2.2.7带电检测技术

目前,带电检测技术主要包括红外线成像法、紫外线成像法和超声波检测法等。

红外线成像法主要用来检测电气设备由于介电损耗或电阻损耗等引起的局部温度升高,目前已得到广泛应用红外检测的技术局限性在于,由于红外辐射在固体中的穿透能力极其微弱(对金属导体的穿透厚度只有微米数量级,对于大多数非导电材料的穿透厚度也小于1mm)。因此,对于大型复杂电力设备内部的某些故障,若其故障发热功率太小,或故障部位距设备表面太远,由于热量的横向传递,会使得故障发热不能在设备表面产生明显的特征性响应。或者由于设备内部的热交换过程特别复杂,致使内部的故障发热无法在设备表面形成特征性热场分布。在这些情况下,红外成像法就难以从设备外部检测到内部的运行状态。

紫外线成像法主要用来检测设备表面由于局部放电而形成的碳化通道和电

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蚀损,检测导线外伤、高压设备的污染程度及绝缘缺陷检测等紫外成像检测的技术局限性在于,检测光子数量受检测距离、增益、气压、温度、湿度等因素影响,目前尚无正式的紫外检测标准规程可供参考。

超声波检测法是利用超声波在绝缘介质交界面发生反射、折射的原理,检测绝缘介质内部的裂纹缺陷。其优点是穿透力强、设备轻便、检测成本低、检测效率高,对危害性较大的裂纹类缺陷特别敏感。其缺点在于,通常需要耦合介质使声能透入被检物;需要有参考评定标准;显示的检测结果不直观,对操作人员的技术水平有较高要求。

纵观输变电设备在线监测及带电检测技术的发展趋势,目前输变电设备监测状态量以绝缘状态量为重点,并逐步发展到机械量、化学量等有助于设备状态全面监测的状态量。在线监测技术的发展还呈现出一种综合趋势,即将设备的各种实时状态量通过网络集中起来,结合其他的非实时状态量,对设备的状态进行综合、全面分析,为设备的状态评价提供依据。

2.3在线监测及带电检测技术在中国的应用现状

2006年初,国家电网公司对各网省公司在线监测装置应用情况进行了调查统计。统计结果表明:华北、华东电网的在线监测装置最多,西北电网的在线监测装置相对较少。在变压器本体、电容型设备、氧化物避雷器、开关类设备、GIS设备、综合监测6类在线监测装置中,金属氧化物避雷器在线监测装置应用最多;电容型设备和变压器本体在线监测装置次之。这也说明金属氧化物避雷器、电容型设备和变压器本体的在线监测技术相对比较成熟。开关类设备、GIS设备的在线监测装置应用较少,这是因为开关类设备,特别是断路器的结构区别较大,安装在线监测装置的空间难度和技术难度都很大。GIS设备都是按照免维护的要求设计的,因此很少安装在线监测装置。

此外,绝缘子泄漏电流在线监测、外绝缘污秽在线监测等装置,在中国电网系统也有应用,但应用数量较少。而红外成像仪、紫外成像仪和超声波检测仪等带电检测设备,随着技术的不断成熟,在中国电网系统应用越来越普遍

3 状态监测技术存在的问题

1)规范在线监测装置的技术要求

目前,尚无电气设备在线监测技术相关的国家标准和行业标准,也没有在线监测装置入网检测标准。由于无统一设计规范和技术标准,不同厂家生产的在线监测装置在通讯规约、现场总线、报警阈值、数据库和专家诊断软件等方面差异较大,难以统一规范地进行数据集中、远程传输和分析。

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带电检测方面,目前的紫外成像检测仪在敏感度、可见光影像放大度等方面的性能已经十分优异,可以很好地为电晕定性定位,确定电晕有没有在关键部分产生。但对于那些已经确认了的,发生在关键重要部件的电晕放电,是立即进行设备维修还是可以等待,目前仍没有一个很好的导则。

2)在线监测装置运行稳定性有待提高

虽然在线监测装置在电网内应用越来越多,但由于很多装置在技术上并不十分成熟,其运行稳定性较差,功能也有待完善。实际应用情况表明,一些早期的监测装置存在设计不合理、原理不准确等问题,需要综合考虑新工艺和新技术进行改进和完善,提高其稳定性和准确性,确保传感器等重要部件的自身质量和现场测量中的可靠性,才能提高在线监测的效果。

2009年6月,云南电网公司对云南电网内应用的在线监测装置进行了调查统计,结果表明,在调查的181套装置中,运行基本正常的为150套,运行不正常、停运的为31套,占总装置数的17%。华北电网公司的统计数据表明,集中型在线监测系统不能正常使用的比率高达60%,主要原因是装置存在质量问题如灵敏度不高、元件性能不稳定、抗干扰性能较差、抗外界因素如温度、湿度变化能力不足,存在可靠性问题如测量数据不稳定、信息上传时而断续,起不到动态跟踪设备绝缘状况的作用间。

3)在线监测装置的维护管理有待加强

很多在线监测装置之所以运行不正常甚至停运,除了装置自身性能方面的原因外,还有一个不可忽视的重要原因,就是在线监测装置在安装后缺乏足够的技术维护,进而导致监测数据分析相对滞后、信息上传不通畅等问题。

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