基于數(shù)字化變電站的電力設(shè)備故障診斷研究

 定期對(duì)于電力設(shè)備進(jìn)行的預(yù)防性檢修是目前我國(guó)電力系統(tǒng)中所采用的普遍方法，計(jì)劃?rùn)z修是以時(shí)間為周期的特征的經(jīng)驗(yàn)性來(lái)進(jìn)行，經(jīng)過電力主管部門的統(tǒng)一制定規(guī)程來(lái)進(jìn)行一系列項(xiàng)目和周期以及工期等檢修，但該計(jì)劃的檢修體制在目前看來(lái)仍然存在著一系列的嚴(yán)重的題，主要以頻繁的臨時(shí)性維修、維修不到位以及“無(wú)腦”維修這幾點(diǎn)為主，如此一來(lái)使得電力公司在每天的設(shè)備維修方面花費(fèi)了一筆不菲的資金，于是各運(yùn)行人員中的專家開始從不同方面著手如何在節(jié)約設(shè)備資金方面費(fèi)用的同時(shí)也能保障系統(tǒng)規(guī)定高質(zhì)量運(yùn)行。
目前隨著電力設(shè)備中先進(jìn)技術(shù)的不斷提高和不斷的發(fā)展，這使得在設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)以及檢修研究得到廣闊的發(fā)展和運(yùn)用，逐步成為了電力系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的領(lǐng)域。
1 數(shù)字化變電站系統(tǒng)構(gòu)造
現(xiàn)今數(shù)字化變電站的重要組成便是智能化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備，在IEC61850基礎(chǔ)上建立的模型擁有統(tǒng)一化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。對(duì)于變電站中的信息共享以及各種操作都能夠良好的實(shí)現(xiàn)。站控層、間隔層、過程層這三個(gè)是結(jié)構(gòu)的主要組成部分。然而變電站里的自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備可以隨心所欲地安排在這三層之間的任何位置。
1.1 過程層 一次設(shè)備和二次設(shè)備在結(jié)合過程中的關(guān)鍵點(diǎn)存在于過程層中，設(shè)備典型的為遠(yuǎn)方I/O、典型的設(shè)備有遠(yuǎn)方I/O、執(zhí)行器和智能傳感器這幾種組成。
對(duì)電流和電壓的準(zhǔn)確測(cè)量和運(yùn)算是電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，其他電器量能夠通過間隔層的設(shè)備進(jìn)行一定的運(yùn)算得出。然而傳統(tǒng)的電磁式電流互感器與常規(guī)方式相比是有一定差異的，在科技不斷的進(jìn)步下全新的光電電流互感器漸漸的取代了老舊的電壓互感器。傳統(tǒng)的采集也被數(shù)字采集所代替，因此突出了較強(qiáng)的抗干擾性，同時(shí)還體現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗飽和性，設(shè)備和裝置的也實(shí)現(xiàn)了小型化和緊湊化的目標(biāo)。
執(zhí)行操作控制以及驅(qū)動(dòng)操作控制中主要包括變了控制變壓器，對(duì)電容的控制，對(duì)電抗器的控制，對(duì)短路線的控制以及對(duì)隔離開關(guān)實(shí)時(shí)控制，同時(shí)還包括控制直流電源充電和放電的全過程。
隨著現(xiàn)今點(diǎn)電力系統(tǒng)逐漸向智能化趨勢(shì)發(fā)展以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各種智能化開關(guān)和電子互感器也逐漸在更多的電力系統(tǒng)中普及。有機(jī)會(huì)讓變電站的自動(dòng)化技術(shù)從不可能化為可能。智能化一次設(shè)備包括信號(hào)采集及開入等，在于中壓變電站和低壓變電站能夠?qū)⒏鞣N模擬型號(hào)從電子互感其中快速提取出來(lái)。將測(cè)控裝置科學(xué)合理的安裝到開關(guān)柜上，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變電站機(jī)電一體化的相關(guān)設(shè)計(jì)。
1.2 間隔層 每個(gè)間隔層都是由單個(gè)控制單元科學(xué)合理組合而成的。主要是將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)在間隔國(guó)恒層中迅速的匯總，對(duì)于一次設(shè)備保護(hù)控制相關(guān)功能、本間隔操作的閉鎖功能以及操作同期以及其他控制功能對(duì)數(shù)據(jù)的采集有效地進(jìn)行實(shí)施，并在運(yùn)算及控制命令的發(fā)出做一個(gè)全方位的統(tǒng)計(jì)。
具有優(yōu)先級(jí)控制承前啟后的通信功能，即對(duì)于過程層以及站控層的網(wǎng)絡(luò)通訊功能同時(shí)高效完成，某些必要的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)接口是可以完成雙口全雙工的方式，全面保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性讓其信息通道的數(shù)據(jù)重復(fù)度得到巨大的提升。
1.3 站控層 帶有數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)和操作員工的工作臺(tái)以及遠(yuǎn)方通信接口等組成了站控層，其主要的任務(wù)是在兩級(jí)高速的網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)到y(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行不斷的刷新數(shù)據(jù)庫(kù)，并按時(shí)的登錄該數(shù)據(jù)庫(kù)。遵照規(guī)定把相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)調(diào)入控制中心。接受調(diào)度和控制中心相關(guān)聯(lián)的操作命令轉(zhuǎn)如間隔層和過程層進(jìn)行有效的執(zhí)行。且他作為一個(gè)全站閉鎖功能的多媒體功能?？梢詫?duì)全站的相關(guān)功能進(jìn)行編程。
對(duì)于間隔層、過程層雙方面進(jìn)行在線的維護(hù)。具有變電站設(shè)備在線檢修等功能。
2 各故障分析
2.1 變壓器故障 變壓器故障有較多的分類方法。油浸式變壓器故障來(lái)源往往可以大體的分為內(nèi)部和外部雙方面，顧名思義內(nèi)部故障則是油箱內(nèi)發(fā)生的各種大大小小故障，外部故障則是郵箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障。
2.2 短路故障 變壓器短路故障是一種便器內(nèi)外部的一些常見的短路故障，他包含變壓器出口短路內(nèi)部引線或著繞組間對(duì)地短路，以及相互之間所發(fā)生的短路。變壓器在運(yùn)行期間常常可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行的時(shí)間過長(zhǎng)，如此一來(lái)短路故障是很多時(shí)候并沒有辦法完全避免的，而短路故障常常的引發(fā)變壓器損壞的罪魁禍?zhǔn)?，?duì)于電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行有著非常嚴(yán)重的影響。
2.3 放電故障 一般有兩種引起絕緣的破壞作用的放電故障，一種是放電質(zhì)點(diǎn)直接摧毀絕緣，以此造成了直接擊穿。其二是使放電部位的絕緣部分在一定的條件下發(fā)生物理或者化學(xué)反應(yīng)，介質(zhì)損耗增加，導(dǎo)致最后的熱擊穿，主要是如下三種放電方式。
2.3.1 局部放電 放電電場(chǎng)在分布不均勻的情況便稱之為局部放電，電廠在某些部位的電場(chǎng)若出現(xiàn)過高的情況便會(huì)造成擊穿的現(xiàn)象發(fā)生，也即是局部放電現(xiàn)象。在固體絕緣空隙中和液體絕緣漆包中以及不同介質(zhì)特性的絕緣層間都多事主要的產(chǎn)生部分，而發(fā)生的原因也是多樣化。
2.3.2 火花放電 火花放電的原因是由于懸浮典韋引起的火花放電。以電場(chǎng)理論為基本依據(jù)進(jìn)行分析，場(chǎng)強(qiáng)在懸浮部分的集中體現(xiàn)的更加明顯，周圍的諸多固體介質(zhì)經(jīng)常會(huì)被燒毀，并且燒毀部分逐漸碳化。
2.3.3 電弧放電 電弧放電這種形式放出的電擁有很高的能量，出現(xiàn)故障的主要原因是因?yàn)槟芰棵芏冗^大導(dǎo)致諸多的氣體產(chǎn)生。對(duì)電解質(zhì)的沖擊直接為電子崩的形式?jīng)_擊，組匝層間絕緣經(jīng)常被這種放電形勢(shì)下的電子索擊穿，此種放電形勢(shì)還會(huì)導(dǎo)致引線發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。電弧放電影響極其巨大，或許會(huì)造成大部分的金屬報(bào)損，甚至嚴(yán)重的時(shí)候可能會(huì)造成設(shè)備的損壞，甚至發(fā)生爆炸的事故。以上所述充分的表現(xiàn)出了變壓器的故障目前也處于不斷的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，同時(shí)故障性繁瑣且復(fù)雜，常隨著不同形態(tài)出現(xiàn)，當(dāng)面對(duì)這一系列問題的時(shí)候要認(rèn)真地對(duì)其分析研究找到相關(guān)的方案來(lái)解決。雖然這三種放電形勢(shì)之間存在諸多明顯的差異，但三種放電形勢(shì)在本質(zhì)上卻存在很多密切的關(guān)聯(lián)，三種放電形勢(shì)之間最為明顯的差別是放電的層級(jí)。其余放電的預(yù)兆以局部放電體現(xiàn)最為充分。往往工作人員在知道局部放電要及時(shí)制止和避免做好相關(guān)措施。避免引發(fā)后兩種放電造成嚴(yán)重的損失。
2.4 絕緣故障 無(wú)論何種形式的變壓器，變壓器自身的絕緣性都是至關(guān)重要的，絕緣體系也都是由變壓器絕緣材料以及各種絕緣器所同一組成的，變壓器是否有較長(zhǎng)的使用壽命和變壓器自身的絕緣性有直接的關(guān)系，若變壓器擁有較好的絕緣功效，則變壓器在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性都能更具保障，反之則會(huì)式變壓器運(yùn)行處于不穩(wěn)定狀態(tài)，還可因?yàn)榻^緣性不好造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故發(fā)生。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，85%以上的變壓器事故和絕緣故障有著很大聯(lián)系。
2.5 鐵芯故障 具有關(guān)資料相關(guān)統(tǒng)計(jì)，鐵芯問題造成的故障比例是各類故障的前三位。造成鐵芯故障的主要原因也是多樣的，在安裝制造或者維修的過程中的大意，導(dǎo)致部件遺漏或者本來(lái)不該接觸的地方接觸了。其影響除了局部過熱燒壞的同時(shí)很可能導(dǎo)致氣體在電器動(dòng)作后的跳閘事故。
綜上所述，數(shù)字化變電站的電力設(shè)備故障多樣化且影響也是重大的，對(duì)此認(rèn)為對(duì)于這些容易出錯(cuò)的電力設(shè)備應(yīng)該定期做一個(gè)系統(tǒng)且全面的檢測(cè)和保養(yǎng)。有效的實(shí)行狀態(tài)檢修是增加各電力設(shè)備運(yùn)用壽命的不二法門。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前來(lái)看，電力設(shè)備實(shí)行狀態(tài)檢修已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，狀態(tài)檢修在數(shù)字化變電站所提供的運(yùn)用下有了更好的運(yùn)作，信息共享方面也更加的廣泛，有效的促進(jìn)了檢修狀態(tài)作用。為了提高該狀態(tài)檢修水平，不僅僅靠技術(shù)支持，細(xì)致的管理工作也是至關(guān)重要。