[摘 要]文章介绍了输变电设备在线监测技术的发展历史和现状，分析在线监测技术在输变电设备中的应用，并在此基础上，指出了在线监测技术应用的前景和建议，以期为全面推进输变电设备状态检修提供参考。
　　[关键词]输变电设备；在线监测；故障诊断及应用
　　中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0178-01
　　前言
　　随着电力系统大容量化、高电压化和结构复杂化，工农业生产的发展和用电部门重要性的提高，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高。单靠传统的预防性试验已不能满足电力系统飞速发展的要求，为了确保电力系统的安全运行，最大限度地降低事故率，迫切需要寻求新的更加行之有效的试验检测方法。
　　一、国内外输变电设备在线监测技术的发展历史和现状
　　目前，我国变电站电气设备的检测工作，主要仍是按照《电气设备预防性试验规程》的要求定期进行预防性试验。根据试验的结果来判断设备的运行状况，从而确定其是否可以继续投入运行。长期以来坚持预防性试验对我国电力系统的安全运行到了很大的作用，但也存在诸多弊端与不足，主要表现在：1、试验时需要停电，造成少送电及给经济生活带来一定的影响。2、试验周期长。3、试验时间集中，工作量大。4、试验电压低，诊断的有效性值得研究。5、试验的标准较死，不能根据现场的实际情况对设备作出合理的判断。6、存在试验后遗症，以及存在的人工误操作风险。
　　基于以上原因，传统的预防性试验已不能满足电力系统飞速发展的要求，近年来，发现在线监测技术可以解决以上的问题，达到电力系统的下述要求，主要表现在：
　　1、产品的质量问题使运行可靠性受到影响，采用在线监测可以在运行中及时发现发展中的事故隐患，防患于未然。2、逐步采用在线监测以代替停电试验，减少设备停电时间，节省试验费用。3、对老旧设备或已知有缺陷、怀疑有缺陷的设备，用在线监测来随时监视其运行状况，一旦发现问题能及时退出，最大限度地利用这些设备的剩余寿命。
　　变电站电气设备在线监测技术的发展，大体经历了停电试验、带电检测、在线监测三个阶段；监测的内容从最初的绝缘检测到现在的状态监测和寿命分析；监测的方式也从单一参量向多参量、单设备向多设备、定期监测向在线状态监测不断发展。近年来，随着传感器技术、信号采集技术、数字分析技术和计算机技术的发展和应用，电力设备监测技术得到了飞速的发展。随着分层（级）分布多CPU在线监测结构形式的实施，基于PMU的能量管理系统和基于WAMS技术的广域保护和控制系统的实现，电站设备在线监测技术的发展及融入国家电网的生产管理系统（PMS），必将对电力系统的安全可靠优质运行发挥重大作用，成为建设坚强可靠的智能电网不可或缺的组成部分。
　　二、输变电设备在线监测技术应用
　　在线监测技术基本原理可简述如下：采用先进的传感技术对电网设备中的电气量（包括电流、电压、相角、功率、功率因数等运行状态量）和非电气量（包括设备中的介质的压力、流量、气体成分、温度等）进行监视，完成对电网设备的在线诊断，为实施电网设备的状态检修和管理提供必要的信息。通过在线监测对设备中的绝缘的劣化、缺陷的发展所引发的电气、物理、化学等特性的少量渐进变化作出信息采集、分析和综合处理，根据其数值的大小及其变化，对设备的可靠性随时作出判断，以及对剩余寿命作出预测，从而能及早发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。由于电气设备种类繁多，结构各异，其在线监测项目各有不同。电力变压器及其组件的在线监测情况如下：
　　变压器作为变电站的关键设备，对其及其组件的在线监测研究及应用具有重大的意义。
　　变压器在线监测技术主要包括油中溶解气体分析、铁心接地电流、套管介损、局部放电、绕组变形、热点温度、变压器振动频谱、有载开关的触头磨损等状态量的监测技术，其中油中溶解气体分析、铁心接地电流监测相对较成熟，另外几种技术已有实际应用，但尚需积累更多经验。
　　油中溶解气体分析（DGA）已被证明对于发现油浸变压器内部潜伏性故障，特别是过热性、电弧性、绝缘破坏性故障相当有效和可靠。
　　DGA作为变压器的主要试验项目被列为《DL/T596—1996预防性试验规程》D的变压器项目首位。根据模拟试验和现场试验得出以下结论：电弧性放电能使油分解出乙炔、氢及少量的甲烷；局部放电分解出氢和甲烷；变压器油过热分解出氢、甲烷、乙烯、丙烯；绝缘材料过热还会分解出一氧化碳和二氧化碳。目前光声光谱（PAS）技术被用于变压器油中气体分析，该技术运用不同气体对光谱的选择以及吸收程度与气体浓度呈比例的原理，具有抗干扰强、灵敏度高、测量范围广等特点。总之，溶解于油中气体的组成、含量及产气速率与故障的种类和严重程度有着密切关系，通过对这些故障气体的分析，就能尽早发现设备内部的潜伏性故障，并随时监视故障的发展状况。
　　局部放电（PD），存在各种高压电力设备中，但其也是变压器常见故障的主要原因。国内许多单位都在进行高压电器设备的PD研究，目前，基于模式识别方法的局部放电数字化检装置及三维图谱很有特色，但由于现场干扰源的相异性及复杂性，使在线监测的信噪比仍需进一步高。现在现场使用较多的是JFD—2B局部放电在线监测装置，它采用“直线插入定位法”加数字滤波定位，在绕组首端、末端获取信号，并用数字滤波、逻辑判断排除外部干扰；其次采用干扰平衡装置在变压器各绕组末屏、中性点和铁心接地线获取信号，排列成数组“平衡对”，使所测信號反向相加消除外部干扰，获得变压器局部放电量值和脉冲个数。
　　电力变压器事故统计中绕组变形占了较大的比例，因此绕组变形的检测已引起了电力部门的极大兴趣。目前主要使用频率响应分析法（FRA）。为了增加FRA诊断的准确率，相关系数、标准偏差等数学概念被应用于此。同时，也引入了低压脉冲法（LVI），而且已发现与FRA相比，LVI更具有某些优点，如对其他非试验绕组的变形不敏感又能较好地实现故障定位。
　　变压器由于套管问题而引起的故障在变压器事故中占将近五分之一，因此变压器的套管在线监测不容忽视。对变压器套管的监测主要通过测量其介损（tanδ）和电容值。采用和电流法（也称相对法），通过分析不平衡电流的大小和相位来判断存在缺陷的相和缺陷的类型。美国电力诊断创新公司（EDI）生产的DTM-BHM套管监测系统，采用最灵敏的和电流方法，具有对套管阶段性测试和连续监测的能力，也具有监测由于大电流穿越性故障引起的绕组变形的能力。
　　三、开展输变电设备在线监测技术应用的前景和建议
　　随着国民经济快速发展，人民生活水平的不断改善，对电网的安全稳定供电提出了越来越高的要求。高压电力设备担负着保证电网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，往往会造成巨大的经济损失和社会影响，因此，提高电力设备运行的可靠性具有重要的意义。借助先进的传感技术、信号采集技术、数字分析技术、测量控制技术和计算机技术来构建稳定可靠的在线监测系统，为电力设备保驾护航，确保电力设备安全运行具有重要的意义。因此，如何提高电力设备在线监测技术发展水平，解决在线监测在应用中的关键问题，将是今后在线监测研究发展的重中之重。
　　四、结语
　　经过数十年的研究和实践，目前输变电设备在线监测已经呈现出快速发展的趋势， 部分成熟产品正逐渐向电网设备推广和应用，并涵盖了主要的电气设备。然而，在线监测是一项复杂的系统工程，有些技术尚不十分成熟，因此，在输变电设备在线监测置的开发应用过程中，要根据设备的具体运行状况，对设备监测具体数据进行综合分析，提高监测系统数据分析判断的准确性。 这对于提高电网运行水平，促进检修模式的转变，以及状态检修的完善具有重要意义。