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1、浅析分接开关状态监测与状态维修浅析分接开关状态监测与状态维修技疵专曩?浅析分接开关状态监测与状态维修上海电器技术(2007No.2)浅析分接开关状态监测与状态维修张德明上海华明电力设备制造有限公司摘要:阐明分接开关状态监测的一些基本概念和基本问题,包括状态监测与故障诊断的任务,状态监测基础和状况,检测采集技术,信号处理技术,识别技术,诊断预测技术等状态诊断技术,运行状态分类及状态维修及其发展状况.关键词:分接开关状态监测故障诊断状态维修诊断预测技术状态诊断技术BriefDiscussiononConditionMonitoringandConditionbasedMaintenanceofTa
2、p-changerAbstract:Itexplainssomebasicconceptsandproblemsforconditionmonitoringoftapchanger,includingthetaskofconditionmonitoringandbreakowndiagnosis,conditionmonitoringbasisstatus,conditiondiagnosistechnology(includesmeasuringsignalcollectingtechnology,signalprocessingtechnology,identifyingtechnolog
3、y,diagnosisforecastingtechnology.,etc),operatingconditionclassificationandconditionbasedmaintenanceanditsdevelopment.Keywords:tap-changerconditionmonitoingbreakdowndiagnosisconditionmaintenancediagnosisforecaststhetechnologyconditiondiagnosistechnology电压是电力系统中一个重要的质量指标.由于发电和耗电不可能保持平衡,电压的波动是不可避免的.为稳定
4、电网电压,联络电网,调节负荷潮流,就需要对变压器进行电压的调节.变压器调压主要是通过改变分接绕组的抽头位置来实现.连接和切换变压器分接抽头装置,通常采用分接开关.切换分接抽头必须将变压器从网路中切除,即不带电切换调压,称为无励磁调压,所采用的分接开关称为无励磁分接开关.切换分接抽头不必将变压器从网路中切除,即带负载切换调压,称为有载调压,所采用的分接开关称为有载分接开关.分接开关是变压器完成调压的核心部件,也是变压器重要配套的组件之一.变压器是静态的变电设备,而分接开关因调压需要是变压器中唯一频繁操作的电气设备.由此可知,为了确保分接开关安全可靠地运行,开展分接开关状态监测和故障诊断势在必行.
5、1 状态监测与故障诊断的任务随着国民经济高速的发展和人民生活水平的不断提高,对电力系统的安全稳定地供电提出了越来越高的要求.当前,电力设备担负着保证电力系统安全供电的重要任务,其运行状态对电网的可靠性影响很大,特别是高电压,大容量的电力设备一旦出现故障,往往给经济发展会造成巨大的损失和社会影响.因此,提高电力设备的运行可靠性具有重要的意义.提高变电设备的可靠性,尤其是分接开关可靠性,就必须对设备进行必要的检查和维修.早期上海电器技术(2007No.2)浅析分接开关状态监测与状态维修?技戎专实行的是事故维修,采取不坏不修,坏了再修的事后检修方式.其后,发展为定期检查试验和维修,即传统的预防性维修
6、.由于分接开关运行状态的好坏与设备本身的材料质量,制造质量,安装和检修质量,运行条件和环境影响都有一定的关系.基于大部分的分接开关故障都有一个性能状态改变的发展过程.因此,电力部门长期以来推行定期试验和定期检修等预防性措施,目的是提早发现分接开关状态的变化,及时消除隐患,预防事故的发生,这种预防性措施经过多年实践和经验积累不断完善,形成了电力行业必须遵守的技术规程(DL/T5961996 电力设备预防性试验规程和 DL/T5741995 有载分接开关运行维修导则),依据这些规程进行的预防性试验和检修工作对防止事故起到了很大作用.随着电网对于电力设备可靠性要求的进一步提高和电力企业提高经济效益的
7、需要,定期的预防性试验,定期检修和故障检修所带来的弊端也逐渐显现出来.1)以时间和操作次数为依据的定期预防性试验和检修没有考虑到分接开关的实际运行状态,事实上在异常的分接开关只占少数的情况下,出现了整体的分接开关过多的试验,维修和不必要的停电.这种无法避免的计划性停电所占的比例越来越大,不仅对提高供电可靠性水平构成了障碍,而且在电力企业不断减人增效的今天,为提高经济效益带来了越来越多的负面影响.2)以时间和操作次数为依据的定期预防性试验和检修没有考虑到分接开关的差异性,对于发生在两次试验或两次检修之间的分接开关状态变化无能为力,不能及时发现和监视一些短期内变化较大的潜伏缺陷,而这些潜伏缺陷一旦
8、发展成为故障,同样对电网运行的可靠性构成极大的威胁.因此,电力部门迫切需要采用先进的技术手段对分接开关运行状态进行连续监测和控制,发展以状态监测和故障诊断为基础的状态维修也势在必一2 一行.1.1 状态监测状态监测的任务是了解和掌握分接开关的运行状态.依据各种监测,试验,监视,检查,分析和判别方法和数据变化规律及趋势,结合前期出现征兆和系统的历史与现状的信息,考虑环境因素,对分接开关运行状态进行评估,判断其处于正常或非正常方式,及早发现潜伏性故障;并对运行状态进行连续或随时监控与判断,显示与记录,对异常状态作出预警,以便运行人员及时加以处理,避免预防性试验的缺点;并为分接开关的故障分析,性能评
9、估,合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据,以便确定分接开关是否需要状态检修以及该检修的项目.状态监测基于运行的分接开关,与传统的预防性试验相比,监测时的电压高,温度高,监测结果更能反映分接开关的真实状况,更能掌握分接开关的动态,为判断分接开关的安全运行提供了更准确,更安全的依据.1.2 故障诊断故障诊断的任务是根据状态监测的信息,结合已知的结构特征和参数以及环境条件,并考虑分接开关的运行历史记录(包括运行记录和曾发生的故障及检修记录等),对分接开关可能要发生的或已经发生的潜伏性故障进行预报,分析和判别,确定故障的性质,类别,程度,原因,部位等,指出故障发生和发展的趋势及其后果,提出控制故障
10、继续发展和消除故障的调整,检修,治理的对策措施并加以实施,最终使分接开关复原到正常状态.分接开关上的不同部位,不同类型的故障,引起分接开关功能的不同变化,导致分接开关的整体及各部位状态和运行参数的不同变化.故障诊断的任务就是当分接开关上某一部位出现某种故障时,要从这些状态及其参数的变化推断出导致这些变化的故障及其所在部位.由于状态参数的数量浩大,必须找出其中的特性信息,提取特征值,才便于对技】I【喾墨?浅析分接开关状态监测与状态维修上海电器技术(2007No.2)故障进行诊断.由某一故障引起的分接开关状态的变化称为故障的征兆.故障诊断的过程就是从己知征兆判定分接开关上存在的故障的类型及其所在部
11、位的过程.因此,故障诊断的方法实质上是一种状态识别的方法.故障诊断的困难在于:一般来说,故障和征兆之间不存在简单的一一对应的关系,一种故障可能对应多种征兆,而一种征兆也可能对应多种故障.还有许多其他故障也都对应这一征兆,这就为故障诊断增加了难度.因此,通过故障诊断有一个反复试验的过程,先按已知信息提取征兆,进行诊断,得出初步结论,提出处理对策,对分接开关进行调整和试验,甚至停机检修,再启机进行验证,检查分接开关是否己恢复正常.如尚未恢复正常,则需补充新的信息,进行新一轮的诊断和提出处理决策,直致状态恢复.综上所述,开展分接开关运行的状态监测和故障诊断对保证分接开关的安全可靠地运行具有极其重要的
12、意义.状态监测与故障诊断技术是具有交叉学科性质的一门新兴技术,有很大的难度.通常,各种监测特征量和设备状态并不一一对应,而具有错综复杂的关系.如果说传统预防性试验结果的分析,己经积累了大量的经验,据此制定出了相应的规程,那么对于分接开关的运行状态监测诊断现仍处于研究试行,积累经验的阶段.因此,为了推动分接开关状态监测与故障诊断技术发展,本文拟就此一吐拙见,以期抛砖引玉.2 状态监测2.1 状态监测的基础分接开关的状态信息主要来自四条渠道:巡视检查,带电检测,在线监测和离线测试.这四条是状态诊断的四大技术支撑,至今缺一不可.状态诊断的这四大支撑常统称为状态监测.面临来自多渠道,多层次的信息,必须
13、去伪存真,比较分析;对分接开关状态作出正确的诊断,不仅需要实时信息,还须有历史的状态信息,尤其是原始信息,甚至是同类分接开关“纵向与横向“的信息,以供借鉴,以知变化.显然,状态诊断是一个技术含量密集的环节,是开展状态维修必须加强的环节.可以说:状态维修开展得好坏,在很大程度上取决于诊断水平的高低.2.1.1 在线监测在线监测是指在不影响分接开关正常运行的前提下,对分接开关工作时的状况连续或定时进行的监测,通常这些监测可以自动进行.在线监测的主要特征是检测装置(至少是采样装置)与被监测分接开关同在电网上运行.据此,变压器运行时的电压,电流,温度等信息的采集都属于在线监测项目.由于这些监测结果的可
14、信性久经考验,当它们越过某一规定界限时,不仅仅自动记录和发出信号,还常常被用于直接启动断路器跳闸.在线监测按构成可分两种:集中式和分布式.前者通过线缆将信号传输至中央控制站;后者是仅在就地显示,也可以就地打印.另外,还有仅在分接开关上装传感器,有关人员手执指示仪表去测取信息数据,这种也可以称之为半在线分布式.2.1.2 带电检测带电检测是指对在运行中的分接开关使用专用仪器,由人员参与进行的测量.据此定义,电力设备预防性试验规程(DL/T5961996)(以下简称预规)中,电力变压器的第一项试验(油中溶解气体的色谱分析)就是带电检测.红外热象分析也是带电检测.所有已经或可能实现的在线监测的项目都
15、可以带电检测.带电检测还包括若干至今尚难实现的在线监测的项目.2.1.3 离线测试离线测试是指将分接开关从电网中撤出运行,由专业测试人员使用专用仪器和试验电源(有的仪器内附试验电源)进行的测量.-3-上海电器技术(2007No.2)浅析分接开关状态监测与状态维修?技戎专离线测试的特征很明显:被试分接开关退出了网路,测试设备本不在网路上.预规中电压比,绕组直流电阻,绝缘试验等的大部分测试项目都是离线测试.2.1.4 巡视检查巡视检查,作好运行记录历来是电气运行人员的一项主要工作.用眼看,耳听,鼻嗅,手摸来获得设备状态的信息.带电检测和在线监测是运行人员巡视检查的延展和提升,可获得更准,更细,更确
16、定的信息.但是,即使是电脑,机器人也只是人脑和自然人的近似,不如人意之处尚多.例如,操作时的手感,特殊气象和工况下的杂音,异味,某些外表的颜色变化,莫明其妙的连锁反应,还往往是机不如人.实际上,至今电力设备的缺陷不少于一半是巡检发现的.因此,巡视检查这一传统的信息渠道,不仅不能放弃,还必须通过培训,提高察颜观色,见微知着的能力.特别要强调:即使实现了无人值守的变电站,定期和特殊的巡视检查都是不可取消的.2.2 状态监测状况分接开关的状态应包括:在线监测的特征量,预防性试验的结果数据,历史运行状况和检修情况,以及现在的运行参数状况等.状态监测是指运行中分接开关工作状况及其演变态势的监测,也就是信息的采集.分接开关采集信息主要包括:出厂试验和交接试验的数据;设备的缺陷,事故和检修的记录的历史信息;定期与非定期带电检测或离线测试的试验数据;在线监测传送的实时数据;与分接开关状态相关的运行巡视信息.在状态监测的四个技术支撑基础中,巡视检查的成本最低;其次是带电检测;在线监测的一次投入和运行成本比带电检测要高得多;而离线测试的成本是最高的.就检缺和监测的作用或功效而
