故障在线监测在电力系统中的应用

２０１２年１０月　第ｌ５卷第２０期　中国管理信息化　Ｃｈｉｎａ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｏｃｔ．．２０１２　Ｖｏ１．１５．Ｎｏ．２０　故障在线监测在电力系统中的应用　陈淑华　（吉林省大安供电分公司，吉林大安１３１３００）　［摘要］本文论述变压器早期故障在线监测电力系统的使用情况，并结合了本单位在生产活动过程的实际应用。　［关键词］变压器早期故障；在线；监测；实际应用　ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１６７３—０１９４．２０１２．２０．０２９　［中圈分类号］Ｆ２７２．７　Ｏ前言　［文献标识码］Ａ　［文章编号】１６７３—０１９４（２０１２）２０－－ｏｏ５０－－０２　压器产生气体进行适当分析即能检测出故障　１　变压器内部放电的原因和部位　最经常造成局部放电的是绝缘体或表面存在的气泡．如果在　随着变压器运行时间的延长．变压器可能产生初期故障．油　中某些可燃性气体则是内部故障的先兆．这些可燃气体可降低　变压器油的闪点．从而引起早期故障　变压器油和纤维绝缘材料在运行中受到水分、氧气、热量以　变压器油中或在固体中含有气泡．则气泡中的电场强度比周围介　质高，而气泡的击穿场强，在大气压力附近，总是比油或固体介质　及铜和铁等材料催化作用的影响而老化和分解．产生的气体大　低很多。因此气泡就首先放电．而其他介质仍然保持绝缘性能，就　部分溶于油中．但产生气体的速率是相当缓慢的　当变压器内部　形成局部放电　存在初期故障或形成新的故障条件时．其产气速率和产气量则　由于结构不合理．使绝缘内部电场分布不均匀．形成局部电　十分明显，绝大多数的初期缺陷都会出现早期迹象，因此．对变　场集中，在电场集中的地方．就有可能使油隙或局部固体绝缘击　［收稿日期］２０１２—０８—３０　穿或固体绝缘表面放电　由于原材料制造或工艺处理不当．绝缘　３＿３．２状态图　各类角色与系统内部的各用例之间的关系：以类图描述系统的　静态逻辑结构．反映系统的基本框架：以时序图和状态图描述系　在生产能力计划系统中，从数据准备开始，到选择盈利能力　预测方案、生产能力约束、销售需求计划和市场份额约束来生成　统内部对象之间的动态交互关系　系统的建立符合钢铁企业产　生产能力计划的每个环节都伴随着状态的转移和事件的调用。　销一体化策略的实际需求．既能满足订单需求．提高市场服务水　生产能力计划的状态图如图５所示。　平，又能使企业充分发挥自身优势．将资源集中在利润较高产品　的生产上。减少生产盲目性．避免不必要的资源浪费。极大地提　高了企业的经济效益　主要参考文献　［１］王海风，杜景红，李铁克．ＥＲＰ环境下钢铁企业产销一体化研究［Ｊ］．冶　金自动化，２００８。３２（４）：３９－４２．　［２ＩＶ　Ｃ　Ｓ　Ｗｉｅｒｓ．Ａ　Ｃａｓｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＰＳ　ａｎｄ　ＥＲＰ　ｉｎ　ａ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｐｌａｎｔ［Ｊ］．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｗｌ，２００２，１３（６）：　５５２—５６０．　［３］Ｏ　Ｃｅｄｅｒｂｏｒｇ，Ｍ　Ｒｕｄｂｅｒｇ．ＡＰＳ　ｆｏｒ　Ｔａｃｔｉｃａｌ　Ｐｌｎｎｉｎｇ　ａｉｎ　ａ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ［Ｊ］．ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄＤａｔａ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１１，ｌ１１（４）：　６０８－６２８．　［４］齐二石，刘亮．面向订单生产ＡＰＳ的关键流程分析及其应用方法研究［Ｊ］．　制造业自动化，２００６，２８（１２）：３３—３６，６７．　［５］周维，魏震．ＭＥＳ高级计划排程ＡＰＳ之炼钢调度ＴＰＳ解决方案［Ｊ］．信　息技术与标准化．２０１０（９）：４９—５３．　［６］施灿涛，李铁克，王昌保，等．基于ＡＰＳ的钢铁企业生产计划系统设　图５　生产能力计划生成状态图　４　结束语　计及实现［Ｊ］．中国管理信息化，２０１１，１４（１６）：８４—８６．　［７］丁斌，陈晓剑．高级排程计划ＡＰＳ发展综述［Ｊ］．运筹与管理，２００４，　ｌ３（３）：１５５—１５９．　钢铁企业ＡＰＳ计划体系中的生产能力计划兼顾生产和销售　［８］施灿涛，李铁克，王晓洁．基于ＵＭＬ的钢铁企业ＡＰＳ订单计划系统建　各类因素．是解决客户需求与生产组织矛盾的重要途径。本文首　先对钢铁企业ＡＰＳ生产能力计划系统的需求进行分析．提出了　６个相关联的功能模块．并以数学模型描述关键问题中来自产　模［Ｊ］．中国管理信息化，２０１０，１３（２１）：２９—３２．　［９］ＳｏｎｇＥｕｎｊｅｅ，Ｙｉｎ　Ｓｈｕｘｉｎ，ＲａｙＩｎｄｒａｋｓｈｉ．ＵｓｉｎｇＵＭＬｔｏＭｏｄｅｌＲｅｌａｔｉｏｎａｌ　Ｄａｔａｂａｓｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２００７，２９　（３）：３４３－３５４．　能、市场、库存的约束。在此基础上。以用例模型分析系统外部的　ｓｏ｝ＣＨＩＮＡ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴｌＮＦｏＲＭＡＴＩｏＮｌＺＡＴｌｏＮ　企业管理信息化　体中若有导电杂质存在，则在此杂质边缘电场集中，产生局部放　前的离线色谱检测．在取样、贮运、脱气、进样等操作环节中，氢　电　针尖状导体或导体表面有毛刺，则在针尖附近电场集中，产　气极易损失．使分析结果往往出现较大的分散性，因而曾引起一　生放电　金属部件带有尖角、焊渣、毛刺或带有缺陷，这些部位的　些人怀疑氢气监测的有效性的。　电场就要发生畸变而使场强升高。造成放电。绝缘油中的含气量　所谓快．就是对故障气体的反应速度要尽量快。因为局部放　过高形成的气隙．而气隙场强高．从而使气隙首先击穿形成放　电性故障的发展速度快．因此要求监测装置在故障气体产生２０　电。　分钟后．就应发出报警。运行人员立即向有关部门汇报，进行综　变压器内产生局部放电的部位：导体与绝缘材料中存在的　合分析后．采取有效果断的措施．以便防止恶性事故的发生。这　气隙：绝缘体与材料中搭接缝隙中存在的气隙；引线与绕组接头　不仅要求采样、检测单元安装在强油循环回路上或本身备有循　处油纸绝缘中存在的气隙；绕组端部绝缘的油隙放电；匝间绝缘　环油泵．而且油气分离的透膜要大，以便气体快速进人检测室。　放电：纸板和角环的沿面滑闪放电；绝缘体中混有金属杂质的周　所谓简．就是要求装置系统简单、安装方便、运行维护少乃　围对地电位放电等。　至免维护。　２油中氢气在线监测局部放电性故障的必要性和可能性　因此．在线监测装置只有具备了“准”、“快”。才能对内部故　众所周知。变压器内部的绝缘油、纸、布、漆和木头等绝缘材　障起到“哨兵”的作用；只有做到“简”，给用户带来了方便、经济，　料都为碳氢化合物或碳水化合物．在分子结构中碳氢键（Ｃ—Ｈ）最　才能得到推广　多，其键能最低，因此在分解时最容易断裂：而氢气的生成热最　５大安２２０ｋＶ变电站在线监测仪的使用规定　小．因此在碳氢键断裂后氢气最易生成：又因为氢气的分子半径　（１）运行人员每次巡视应对变压器早期故障监测仪进行一　最小．在油中的溶解度也最小．使氢气最容易从油中析出后渗透　次检查，并将气体浓度、主变油温和负荷记录在运行值记录中。　过高分子膜，使其以最快的速度集聚到检测室。因此，选择氢气　（２）运行值员应及时记录在线测装置所显示的内（０～　为监测对象应是局部放电性故障早期检出最理想的故障气体　２００ｐｐｍ）．结合在线监测诊断用指示灯情况以及气体浓度。做初　有的人提出乙炔（Ｃ２Ｈ：）是放电性故障最具代表的特征气体。　步判断是否是气体浓度高报警或系统自检故障报警．并将故障　这确实如此，但Ｃ　Ｈ　分子中有Ｃ—Ｃ键，生成时必须吸收较大的　现象及检查结果记录在运行值记录中．同时向变压早期故障监　能量，在局部放电的初期不可能产生，只有在火花放电后期才会　测专门负责人汇报。若是系统自检故障报警．由变电运行人员自　有少量Ｃ　Ｈ：，但此时距电弧放电很近，恶性事故很快就会发生，　处理．如不能解决及时通知厂家。若是气体浓度高报警，该负责　即使这时被检出．也没有时间来采取防患措施．避免事故的发生　人要及时通知试验所取油样化验　了。　（３）传感器中的渗透膜不能承受负压，当变压器检修需要抽　真空滤油、注油时，必须将传感拆下；传感器前端与变压器箱体　有的人提出，只监测氢气、水分不能进行综合判断。而应该　监测多组分才能作出诊断。这种想法也是很正常的。但是，我们　间阀门关闭时，应立即拧松传感器上的放油螺钉：在慢慢打开仪　器前端阀门．待传感器放油孔出油成柱状且不含气泡时。拧紧放　应该认识到，在线监测的是运行设备．要停运不可能只靠油中气　油螺钉。把阀门全部打开：拆下传感器后不能用手或硬物触及传　体含量的诊断来决定设备立即停电．就是目前试验室的色谱分　感器渗透膜；在外罩打开调试完毕后，恢复时要把外罩紧固螺帽　析，尽管所检测的组分很多，判断的方法很多。也很成熟，但当检　拧紧，防止进入水分受潮。　出油中气体含量异常后．也不可能下令立即停电　在线监测的目　６大安２２０ｋＶ变电所在线监测仪报警值　的主要是对变压器内部故障起“哨兵”的作用．即在准确检出初　大安２２０ｋＶ变电所在线监测仪由白城城原运检分公司负责　期故障发出报警。为此，在线监测装置不仅要求连续在线，而且　每台仪器的设置。报警值设置的原则如表１。　要求对故障气体的响应速度要快　若检测多组分只能通过２个　方法来实现：①色谱法，这将带来取样、进样和色谱柱分离等过　表１　报警值　程，使监测变成间断进行；②用多个传感器分别监测各组分，因　基线值　气体浓度第一报警值　气体浓度第二报警值　目前传感器质量不过关，近年内无法实现。通过上述分析。得知　＜７０　ｐｐｍ　１００　ｐｐｍ　１５０　ｐｐｍ　选择连续监测油中氢气才是检出早期局部放电故障的最佳方　７０—４００　ｐｐｍ　１．５倍基线值　２倍基线值　法。　＞４００　ｐｐｍ　基线值＋２００　ｐｐｍ　基线值＋４００　ｐｐｍ　３油中水分在线监测　仪器的２４小时变化率和３０天变化率使用设备本身的默认　变压器油是内部的主要绝缘材料．水是影响绝缘性能最主　值。接到气体高浓度报警通知后。变电所应通知试验所油化验专　要的因素。当油中水分含量增加到一定值后．将引起绝缘性能的　业人员分别从监测出口的变压大本体采样．进行色谱分析。　急剧下降，及至引起事故。因此。通过监测变压器油中水分含量。　７结语　不仅可以防止变压器油绝缘强度降低到危险水平．而且还可对　通过本文论述．得出如下看法：油中气体在线监测的最主要　变压器整体的绝缘状况进行评估　目的是对变压器内部局部放电性故障起“哨兵”的作用．而非综　４油中气体在线监测装置应具备的功能　合分析：生产主管部门在得知在线监测装置的准确“报警”后．应　由于油中气体在线监测的目的是为了早期检出局部放电性　立即采取果断有效措施．以便减少损失，避免恶性事故的发生。　故障，因此，该装置应具备的最重要功能可归纳为准、快、简３个　氢气是变压器内部局部放电性故障最早产生的主要特征气　方面。所谓准，就是所选择的监测对象应该是局部放电初期主要　体。选用性能稳定．对故障气体响应快的油中氢气在线监测装　的特征气体，前面已述油中氢气是各种故障时最先产生的特征　置．可望对变压器内部局部放电发展较慢的缺陷．在火花放电阶　气体，更是局部放电性故障的主要特征气　然而值得说明的是目　段检测出来。从而减少损失，避免恶性事故的发生。　ＣＨＩＮＡ　ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＩＺＡＴＩＯＮ／５１