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[电气施工] 一种变电站绝缘在线监测系统准确性的现场校验方法
[电气施工] 一种变电站绝缘在线监测系统准确性的现场校验方法         ★★★
浏览: 更新时间:2015/8/29 15:02:27

 随着电力系统对变电站高压设备状态检修工作的大力推进,作为状态检修工作的技术支持系统——高压设备在线监测系统已越来越多地在全国各级变电站进行了试点应用,取得了许多经验与成果。基于在线监测系统的状态检修技术平台将成为电力部门设备检修工作的主导技术,这已成为电力行业专家的共识。但是,目前在线监测产品厂家众多,产品质量参差不齐,对在线监测系统准确性的校验工作也提上了技术监督部门的议事日程。

  1 传统校验方法

  目前,针对变电站绝缘在线监测系统的校验工作,没有更多有效易行的办法,传统的方式有三种。一种是采用实验室模拟试验的方法,在高压实验室通过试验设备改变在线监测系统检测量(如泄漏电流、介质损耗等)的大小,再与在线系统示值进行对比,以判断在线系统的准确性及灵敏度。另一种方法是在变电站现场,将试品退出运行,并在其末屏串接阻容网络,对其进行10kV离线绝缘试验,测得实际值,同时用在线系统测得相应数据,将两种数据进行变化量的对比判断在线系统的准确性及灵敏度。第三种是在带电情况下通过断开主设备末屏线,串接电阻电容器件以改变流经在线传感器的泄漏电流的大小与相位,然后将理论值与在线系统示值对比,判断在线系统的准确性及灵敏度。

  这几种方法都有一些不足。第一种在实验室模拟,功能上是容易实现,但是无法模拟变电站现场复杂的电磁干扰环境,而这恰恰是在线监控系统测量准确性的大敌。第二种虽然在在现场进行,但试品需停电进行,不易实现,且离线值与在线值难以直接对比。第三种虽不用停电,但安全隐患较大,一般不建议实施。

  2 一种新的现场校验方法

  在总结传统校验方法的基础上,我们结合现场实际工作经验,提出一种新的校验方法,新方法吸收了实验室试验易于操作、定标明确,现场试验能真正考核抗干扰性的优点,较好地弥补了传统方法的不足,在实际的应用中取得了好的效果。

  2.1 绝缘在线监测的组成

  绝缘在线监测的两个关键电参量是设备的泄漏电流与其相位角,通过泄漏电流可以反映了容性设备的等效电容或避雷器全电流,其相位角则能反映设备的介质损耗以及避雷器阻性电流。离线测量多使用Schering电桥法,但因电桥法的特殊性不宜用于在线监测。目前在线监测一般采用数字测量法,数字测量法又分为直接测量法与信号重建法两大类。尽管各种分析方法不一致,但绝缘在线监测系统的组成却大同小异,都是通过安装设备本体的微电流信号传感器、集中或分布式安装的检测终端设备、模拟或数字信号传输线、系统主机及分析诊断软件几部分组成。

  从图1中可以看到,集中式绝缘在线是将各个安装于设备本体的信号传感器的模拟信号通过信号线集中到检测终端,检测终端通过分时采样检测方式进行检测。分布式绝缘在线一般采用每台设备(三相)配一台检测终端,并安装于被测设备附近或同杆安装,传感器装于终端箱内或设备本体上,各终端进行分时或并行的测量。然后都通过现场数据总线(或无线)发送给系统主机,由主机上的系统应用软件进行分析诊断。另外,在系统设计时,各厂家产品对各部分功能划分不一,有的检测终端能完成实际参量的计算,有的检测终端只是进行了A/D转换与采样,计算由主机软件完成。

  因此,在对在线监测系统产品进行校验时,必须考虑到各产品的差异,在进行校验工作时,不能将系统割裂开来,分别进行校验。否则将使校验装置通用性不强,且工作量大。最实际可行的办法是借鉴软件产品开发中的“黑盒测试”方法,从系统信号输入与数据输出两点入手,进行系统整体(包括系统分析软件)校验。

2.2 校验工作原理

  新的校验方法的原理是:采用相位差已知并可调的低压电流信号作为被测信号与参考信号,同时接入在线监测系统传感器,由在线监测系统测出被测信号对应设备的相关绝缘参数,如泄漏电流、介损,直接对比模拟信号代表的电流大小与介损即可。

  校验装置主要由容性设备信号发生器与避雷器信号发生器组成。分述如下:

  容性设备信号发生器的原理图如图2所示。主要由电阻电容网络组成,通过不同的电阻电容器件的配对,在加以试验电压时,将输出不同相位角的电流信号,即模拟了不同介损角的泄漏电流。为保证信号发生器的稳定性,选项用了高品质的电阻电容器件,电阻为无感精密线绕电阻,电容为高稳定性、介损小的云母电容。设计介损档位时要考虑到在线监测系统对介损检测灵敏度与量程要求。实际制作的发生器选取0.10%、0.20%、0.50%、1.0%、10.0%几档。将信号发生器到相关检测机构用精密介损检验设备进行定标,标出各档信号相对参考信号的介损角,即成为可用于现场校验在线监测系统的校验装置。

  避雷器信号发生器的原理如图3所示。与介损发生器类似,通过改变不同档位的电阻大小,使各被测信号中阻性电流的大小不同。全电流的大小则通过施加不同的外加电压实现变化。在对避雷器进行现场校验时,由微安电流表与毫安电流表直接测量阻性电流与全电流用于对比在线数据,检测在线系统的准确性与灵敏度。

  3 现场校验方法

  对于容性设备,首先要将被测设备的末屏线旁路,然后将信号发生器的参考信号与被测信号之一通过信号线接入参号信号传感器与被测设备的在线信号传感器,有采用端子连接的,有单匝穿芯连接的。如图4所示,被测信号电流大小由毫安电流表监测,介损则依据装置档位的标注。线路连接无误后,通过调压器施以相应试验电压。记录电流表电流幅值与档位介损值,开启在线监测系统对被测设备进行实时测量,并记录泄漏电流与介损显示值。每个档位由在线系统连续测量5次(可检测系统数据重现性),取平均值作为在线系统监测结果。变换档位,重复上述操作。可得各不同介损档位的实测与在线监测数据,继而可以分析在线系统对绝缘设备介损变化的灵敏度与测量准确度。

  为检测系统对电流的变化,可以在某一档位时,调节调压器输出电压,改变被测信号电流。进行电流测量灵敏度与准确度的校验。

  对于避雷器设备,同样要先将被测设备的接地线旁路,然后将信号发生器的参考信号与被测信号之一通过信号线接入参考信号传感器与被测避雷器的在线信号传感器。如下图5所示,被测信号的全电流与阻性电流由毫安与微安电流表监测。线路连接无误后,通过调压器施以相应试验电压,记录电流表电流幅值,开启在线监测系统对被测设备进行实时测量,并记录全电流与阻性电流显示值。每个档位由在线系统连续测量5次(可检测系统数据重现性),取平均值作为在线系统监测结果。变换档位,重复上述操作。可得各不同阻性电流的实测与在线监测数据。通过调节调压器输出电压,改变全电流的大小,可得相应实测与在线监测数据。对记录数据进行分析可得在线系对避雷器全电流与阻性电流的测量灵敏度与准确度。

  2008年11月,在我局云田500kV变电站绝缘在线监测系统现场校验工作中,采用了这种校验方法与校验装置。验证了变电站安装的在线监测装置的稳定性、准确性与灵敏度。

  相关试验数据如下表1、表2所示。试验表明,运行中的绝缘在线监测系统能较准确反映绝缘状的变化。现场实践表明,此种校验方法由于已转化成便携式校验仪器,现场劳动强度低,易于学习与操作。

表1 容性设备校验

 

设备名称

5013TA-B

试验时间

2008-11-11

环境温度(℃)

24.5

47.7

试验项目

现场实测(标称)值

在线监测系统显示平均值

泄漏电流测量灵敏度与准确度校验(调节调压器改变电流)

全电流(mA

tanδ(%

全电流(mA

tanδ(%

1.00

0.143

0.99

0.16

5.00

0.143

4.99

0.15

10.03

0.143

10.11

0.15

100.50

0.143

100.57

0.14

200.10

0.143

200.29

0.14

介损准确度校验(分档测量同时调节调压器使全电流一致)

100.08

0.225

100.10

0.22

100.10

0.641

100.10

0.64

100.07

1.762

100.10

1.77

100.05

11.91

100.08

12.05

  表2 避雷器校验

设备名称

1#主变高压侧避雷器B

试验时间

2008-11-11

环境温度(℃)

24.5

47.7

试验项目

现场实测值

在线监测系统显示平均值

全电流测量灵敏度与准确度校验(调节调压器改变电流)

全电流(mA

阻性电流(μA

全电流(mA

阻性电流(mA

1.01

959

1.01

0.95

1.11

1055

1.11

1.05

1.20

1139

1.20

1.14

1.30

1233

1.29

1.23

1.40

1330

1.40

1.32

1.50

1423

1.49

1.42

5.00

4741

5.01

4.74

10.00

9478

10.05

9.48

阻性电流准确度校验(分档测量同时调节调压器使全电流一致)

1.00

0.950

1.00

0.95

1.00

0.846

1.00

0.84

1.00

0.505

1.00

0.50

1.00

0.231

1.00

0.22

  2.4 局限性

  本文的校验装置是针对取电流信号作系统参考信号的在线监测产品,对于直接取PT电压信号的产品,则需对装置作相应的修改。

  由于带电情况下对末屏线进行旁路操作,有一定困难,因此在在线监测产品工程设计时,要求针对现场校验工作提供安全、简便操作的配套解决方法。某些分布式绝缘在线产品,在终端箱中对末屏线增加了旁路开关,较好地解决了这一问题。

 3 结语

  变电站在线监测系统的准确性与灵敏度对在线监测产品的应用是极其重要的。通过对运行中的绝缘在线监测系统的具体实践,证实了上述校验方法的可行性与实用性。该方法有效弥补了实验室校验方法与离线对比方法的不足,对运行中在线监测产品进行了“黑盒”式的现场测试,能有效验证绝缘监测在线产品的准确度与灵敏度,为解决在线监测系统的验收与校验工作提供了一种新的方法。

 

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