变电站设备安全运行中的诊断技术任红鹏唐邦义

变电站设备安全运行中的诊断技术任红鹏唐邦义

任红鹏唐邦义

（国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830000）

摘要：电力系统变电站设备诊断技术能够在整个变电站发生实时故障时，根据故障的信息识别故障的类型以及故障原件，从而完成它对整个变电站不同的电气元件的故障诊断。此外，还可以利用故障信息实现对原有故障检测的简化，以至于在此基础上获得更好的故障诊断依据，达到优化提高的目的。文章首先简要阐述了诊断技术在变电站设备运维中的应用意义，在此基础上对变电站设备运行维护中诊断技术的应用进行论述。期望通过本文的研究能够对变电站设备运行稳定性、安全性、可靠性的提升有所帮助。

关键词：变电站设备运维诊断技术

1诊断技术在变电站设备运维中的应用意义

近年来，在我国电力体制改革不断深化的推动下，电力系统的规模随之进一步扩大，各种电气设备在电力系统中得到了广泛应用。变电站作为电力系统的重要组成部分之一，它的运行稳定与否直接关系到整个电网的运行稳定性，为确保变电站可靠运行，必须对设备的运行维护工作予以重视。然而，由于变电站内的设备工作环境比较恶劣，加之需要长期不间断运行，从而增大了故障的发生几率，如果在运维过程中经常进行停电检修，则会对正常供电造成影响，为解决这一问题，在线监测与故障诊断技术被提出，并在变电站设备运维中得到了推广应用。通过对变电站设备的运行状态进行实时在线监测，能够及时发现设备存在的隐患问题，通过故障诊断技术，可以快速找出故障成因，为设备维护与检修提供依据，由此除了能够降低变电站设备的故障发生几率，延长其使用寿命之外，还能提高供电可靠性。由此可见，在变电站设备运行维护中，对故障诊断技术进行应用具有重要的现实意义。

2变电站设备运行维护中诊断技术的应用

从故障诊断技术的总体应用情况上看，相关的诊断设备及软件种类较多，从具体的功能来看，一种诊断设备只能针对某个故障问题，如断路器故障诊断装置，该诊断设备仅能够对断路器的各种故障问题进行诊断，由于诊断设备的功能单一，而变电站内的电气设备种类较多，若是为每一种设备配备一套相应的诊断装置，会导致成本增大，不利于经济效益的提高。为增强变电站设备的运行维护效率，并降低投资成本，本文提出一种故障诊断专家系统，下面对该系统在变电站设备运维中的应用进行分析。

2.1系统架构

本文所提出的故障诊断专家系统依托诊断技术的相关理论，以传感器和数据采集技术为依托，整个系统由硬件和软件两部分组成。故障专家诊断系统可以通过对站内实时数据和历史数据进行调用，建立故障诊断数据库，这个数据库可以供设备单独的诊断系统使用。由于数据是双向传输，所以任意的设备诊断系统可对站内的相关运行数据进行利用。在变电站中，设备所处的位置、功能及运行情况均不相同，为提高故障诊断效率，在专家系统下设置了单独设备的诊断系统，诊断过程的主要依据来自于站内的历史数据和实时数据，在这一前提下，故障诊断的准确性得到大幅度提升。

2.2系统设计

2.2.1变压器故障诊断子系统

一般情况下，变压器和母线同时发生故障的概率不会被考虑，主要是因为其概率很小。因此，在变压器故障中，没有必要对母线进行计算。此时，变压器故障检测模块检测区域中有故障的差动电流，总线故障检测模块检测区域外有故障的不平衡电流。当变电站母线发生故障时，变压器故障是区域外的故障。因此，在这种情况下，可以达到相反的效果。在此基础上，通常不调整故障检测的动作值，当变压器发生故障时，变压器故障检测模块检测该区域中故障的差动电流，总线故障检测模块检测区域外故障的不平衡电流。此时，将出现“Icd，b》Icd，m=Ibp样”。在传统的变压器差动保护中，一般采用过流制动原理。这是为了防止因区外故障而产生最大不平衡电流，进而导致可能的误操作。但是，如果检测到的电流很小，其灵敏度就不够。对于小电流而言，一般存在于高电阻接地和开路匝间等。在电流较小的电路中，特别是当故障前通过的电流接近额定电流时，当故障电流很小时，无法检测到故障，主要原因是电流太小、制动电流太小，根本无法实现。因此，在变电站网切电流故障诊断中，一般不需要考虑不平衡电流区域以外的故障，且不需要调整故障检测的动作值。所以对于变压器及母线故障的诊断，故障检测动作的灵敏度大幅提升。变压器差动保护变压器和零序电流保护在早期都是电流型保护。变压器差动保护为变压器的主保护，避免动作与线间（相间）故障。零序电流保护是过电流保护，它是作为变压器的接地保护存在。变压器的差动保护很稳定，主要是由于变压器励磁电流（激磁电流）仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中将形成不平衡电流。稳态运行时，变压器的励磁电流不大，只有额定电流的2%～5%.在差动范围外发生故障时，由于电压降低，励磁电流减小。所以，这两种情况下所形成的不平衡电流都很小，对变压器的差动保护影响不大。

2.2.2断路器故障诊断子系统

对断路器进行故障诊断时，需要综合利用相关信息，断路器故障诊断子系统的建立过程如下：（1）对站内实时数据中与断路器振动有关的信息进行提取，根据振动信号对断路器进行故障诊断，同时对该诊断结果进行编码，假定被诊断的故障为1，未被诊断的故障为0，由此可以获得一个数列，即[01......0]，在这个数列当中，第i个元素是第i种故障由振动信号诊断得出的结果。对各种诊断结果进行编码，可得到一个初始诊断结果数列，即A=[01......0]，用A中各项乘以自身的可信度，便可获得一个隶属度矩阵。（2）将特征量带入到专家系统当中，便可得出断路器的故障诊断结果。

2.2.3其它设备的故障诊断

在变电站内除了变压器和断路器这两类重要的电气设备之外，还存在很多设备，如母线、避雷器、电容器等等，利用故障专家诊断系统，通过对站内实时数据的分析，便可对这些设备的故障状态做出准确判断。对于复杂程度较高的电气设备，如GIS等，可将变压器子系统作为模板，对相关参数进行改变，即可作为GIS的故障诊断子系统。

2.3系统的应用优势

本文所提出的故障诊断专家系统具有如下应用优势：因该系统采用的判断依据为站内的历史和实时数据，从而使得系统对故障的判断更加精准；该系统以专家系统为核心，依托变电站内现有的硬件设备，只需要额外配备较少的装置，由此不但大幅度提升了系统的运行稳定性，而且不需要投入过多的成本。

3结论

综上所述，变电站设备的运行维护是一项较为复杂且系统的工作，为确保站内电气设备的安全、稳定、可靠运行，可对诊断技术进行合理运用，基于诊断技术的相关理论构建一套故障诊断专家系统，以此来对变电站内的设备进行故障检测。实践表明，该系统在故障诊断方面的准确性较高，具有一定的推广使用价值。

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