变电站运行状态监测及其风险评估

变电站运行状态监测及其风险评估

王欣,乔海明

内蒙古电力（集团）有限责任公司薛家湾供电分公司   内蒙古自治区鄂尔多斯市 010300

摘要：由于电气设备的特定运行条件，结构由各种绝缘材料组成，导致设备在运行过程中受到外界物理化学因素的影响，导致设备击穿绝缘，造成大面积停电。有关单位多年来对变压器故障和停机原因分析表明，匝间绝缘击穿占变压器停机时间的43%，15%的故障是套管绝缘性能下降，15%是由于设备中的非绝缘缺陷。如果该系数小于20%，统计表明，监测电气设备的绝缘性能状况，及时对绝缘开裂的设备元件进行维护，可以保证电气设备的安全运行。电气设备健康评估是保障设备安全的有效措施，设备运行状况按照相关时序要求进行评估，IEC等组织正在制定多项设备标准，缺乏准确的权重指标标准，难以评估电气设备的健康。按照适用的标准，采用适当的技术对收集到的数据进行统计，便于制定适当的日常维护策略。

1 评估设备状况的适当测试

随着国内工业生产的加快和国民经济的快速发展，人们对电力的需求急剧增加。配电网是向用户供电的重要终端端口，快速评估配电系统的可靠性是当前配电系统设计的主要目标。在日常运行中，系统故障可以在关闭运行设备后为用户恢复供电，以减少停电造成的社会影响，这是能源运营商需要考虑的主要问题。配电网是重要的基础设施，配电网的运行状况关系到能源公司的利益。相关的配电网技术是目前电网中的薄弱环节。能源设备是电网的支柱，磨损和老化会导致性能下降和设备故障。各类设备与配电网相关联，我国配电网结构薄弱。设备的使用导致老化为了保证配电设备的正确运行，需要对运行中的配电设备的损坏风险进行评估。在配电设备损坏的评估中，维护工作基于状态监测是重要内容。电力设备故障系统可以通过监测相关设备的运行状况，检测设备运行过程中的重大故障征兆，并定位潜在故障。诊断能源设备故障的方法是针对设备的个体状态，通过状态监测信息来引导，避免定期维护不足，降低日常检查维护成本。全面的硬件健康检查包括硬件故障诊断和制定有针对性的设备维护计划。中国电网公司开展电力设备在线监测技术的检修培训，加大研究经费，智能电站的推出对设备智能化水平提出了新要求。得益于对监控技术的研究，我国现行配电网维护体系经历了事后维护和定期维护两个阶段。事故后维护是在设备发生故障后进行的，一旦发生故障，会降低电网的稳定性并产生经济损失，不利于当前电网的快速发展。定期维护方法是通过丰富的经验总结设备的运行原理，在设备出现故障之前进行预测性维护。硬件故障造成的损失是可以避免的，但维护方式忽略了单个设备性能的变化，导致维护不足导致资源浪费。在线设备维护技术采用适当的评估方法进行设备健康评估，并结合设备成本和电力可靠性等因素扩展设备运行风险评估，是配电设备运行管理的发展方向。现有方法只能描述变电站主布线的可靠性特征，通常使用历史统计数据进行评估和分析。历史统计在统计期间受环境影响，可能无法反映清单的当前可靠性水平。结合实时设备状态检测数据，建立设备状态监测量与故障率之间的函数关系，并基于风险可加性理论，检验变电站运行风险评估方法，对改进变电站运行风险评估具有重要作用。分销网络的效率。

2、状态监测技术

2.1 配电变压器在线监测技术

2.1.1 超声波测试方法

超声波检测方法是将超声波传感器挂在变压器油箱外壁上，使其能及时接收到变压器释放的局部放电超声波信号，利用传感器中的电路原理接收超声波信号相关的音频信号被快速转换为电信号，从而可以监测内部局部放电。可以说，这种方法对抗电磁干扰的能力非常高，而且其自身的测量值也相对较大，可以快速确定局部放电故障的位置。但是，由于超声波的内部结构比较复杂，在传播过程中经常会出现一些衰减，所以变压器的应用并不是很完善。

2.1.2 超高频检测方法

UHF检测方法主要是利用天线传感器接收变压器局部放电中经常出现的高频电磁波，完成变压器局部放电检测。由于UHF检测技术的频率比较高，检测频段也比较高，所以可以防止日常的开关、电晕等局部放电引起的干扰。由此产生的频段比较宽，所以它本身的灵敏度是相对要高很多。

2.2 配电盘在线监测技术

2.2.1 无线测温

无线测温系统的组成部分主要是分布式测温节点、数据接收器和后台数据处理系统。这种方法主要是将测温节点与要测温的位置接触，接触后固定，这样数据接收器和开关柜之间可以保持一定的距离，效果很好。保护自己免受干扰。而且，利用无线通信的形式，不仅可以实现数据传输功能，还可以实现从测温节点到接收器的有效数据传输。

2.2.2 光纤测温

由于光纤检测技术具有质地轻、抗电磁干扰、耐高温、信号衰减相对较小等明显特点，可以更好地处理一些传统传感器无法解决的测量问题。它是在以下几个方面实现的：由于光纤材料本身具有很强的绝缘性能，光纤传感器可以有效地隔离供电系统和测量设备，另外光纤传感器的抗干扰能力强本身使其不受强电磁干扰的外部影响。虽然光纤测温系统有很多优点，但是在运行过程中，它本身必然伴随着高昂的成本，所以在选择它时，一定要考虑到与之相关的成本等因素。

3. 整个变电站状况评估

设备使用试验结果表明，故障次数与设备寿命之间存在宏观规律，故障次数和设备寿命不同，发展的一般规律是一致的。设备故障与使用寿命核心的关系两侧高，中间低，称为设备故障桶曲线。设备故障率随时间的变化分为三个阶段。大多数变电站设备的性能不断变化通过分析主要设备的典型参数，可以确定其健康状态。对于状态参数的分析，选择固定变电站的主要设备，选择可获得的状态参数作为状态评估所需的状态参数。 GIS是指封装在六氟化硫中的组合电气设备，由电流互感器和接地开关组成。导致 GIS 意外停机的主要部件是断路器、绝缘结构和避雷器。变压器通常由主体和附件组成，按冷却方式分为干式变压器和油式变压器。

4. 基于设备状况的车站开发风险评估方法

在风险分析中，通过对大量的故障数据进行统计分析来评估故障概率，风险评估是对故障类型的检查，并进行后果分析。对于可能的硬件故障模式，需要详细分析可能导致后果的硬件损失。风险定义为故障概率与故障后果的乘积，RiskS = ∑Cs × Fs，F为故障概率, C 为失效后果, S 为失效模式。电力系统充足性测试包括对系统状态的分析，它计算所选系统的潮流，并采取纠正措施将系统运行状态调整到运行限制。纠正措施包括调整变压器抽头。校正后，系统不能处于安全状态，并假设负载减少。改变馈线路径意味着负载电力线的运行状态发生变化，发生故障导致系统过载，必须采取适当的纠正措施，以确保系统正常运行。传统的修正措施是发电机功率调整，本文的减载模型是线性规划模型，采用负荷转移作为修正措施。通过改变参数 B LP 来传递负载。离散变量的问题可以使用混合整数线性规划模型来解决，将离散变量视为连续变量。

结语

准确有效的设备维护策略是电气设备稳定运行的基础，是电力系统安全稳定的保障。传统的维护策略已不再适用，维护策略已成为提高电网设备优化管理的重要手段。针对传统历史数据无法反映运行风险的问题，提出一种基于状态监测的变电站运行风险评估方法，根据测量数据估计设备故障频率，减少预期集中式系统故障状态数，减少负荷转移。在最优减载模型中应用不同离散变量的值代表不同的传递方式，根据计算结果选择最优运行传递方案。

参考书目

[1] 易辉，熊先生，小白先生，李晓强，姜浩天，何莲。基于物联网的变电站设备控制柜湿度监测与风险评估系统[J.仪器仪表和分析监测，2020 (01))：1-7。

[2]施鹏飞.智能变电站开关柜在线监测系统设计与应用[D],山东大学,2019.

[3] 杨思进，变电站自动化装置模糊评价模型与状态区间法[D]，湖南大学，2019.