高压变电站GIS设备SF_6在线监测系统分析_欧阳德刚.pdf

Application 创新应用250 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月够及时发现问题设备或者老化设备，并及时关闭或更换。2 高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的原理如图1所示，为GIS设备SF6在线监测系统的原理图。高压绝缘设备具有高密封性、高气压等特点，根据预留的接口，借助力学进行分析，保证预留接口的安全，对SF6气体取样的不同方式进行评估，判断是否可行，依据结果，设计出最佳的在线取样气路结构。SF6分解气体成分主要为二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等，浓度较低，杂质气体比较多，对于二氧化硫、硫化氢，通过紫外光谱分析，优选气体的紫外吸收波长。对于一氧化碳，通过红外光谱分析，优选适合的微流红外探测器结构，避免对一氧化碳测量产生较大的干扰；依据气体吸收光谱数据，从而确定气室光程长度，有效解决其尺寸小、光程长的问题1。依据SF6在线监测的实际需求，在气室密封性设计中，选择强度0 引言变电站容易出现故障的GIS设备，采用现场离线检测方式，很难在第一时间进行检测，从而导致检修工作量增加、检修成本增加。建立重点检修机制，实时监测设备中SF6分解气体的状态非常重要，设备异常时，借助系统能够确定故障点，保证检修的及时性，并且还能够延长设备使用寿命，在一定程度上减少维护的成本。由此可见，高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的应用意义重大。1 研究背景SF6在线监测的意义。SF6充气类设备在高压电力系统中的应用较为广泛，若该设备发生故障现象，其内部出现局部放电或过热现象，使得SF6气体分解，生成许多分解产物。在高压变电站GIS设备中，对于SF6气体分解物，通过定性、定量分析，可以确定设备潜在的故障，进而确保设备的稳定运行，而SF6在线监测成为电力安全生产的一项例行工作。SF6分解气体在线监测具有重大意义。（1）借助SF6在线监测系统可以及时发现隐患，有效避免安全事故的出现，并依据监测数据，可以判断电力系统是否存在异常。（2）SF6在线监测设备的应用有利于提升效率，对于电力设备停电实验，需要耗费大量时间与费用，而SF6在线监测系统的应用，可以规避这些问题。（3）针对电力设备的老化情况，人们很难及时发现，而SF6在线监测系统的应用，能作者简介：欧阳德刚，国网湖北省电力有限公司超高压公司，工程师；研究方向：超、特高压输变电设备运维检修及科研。收稿日期：2022-09-20；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述SF6在线监测的意义，高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的原理、依据、应用，包括测量装置合理设计、紫外+红外复合光学原理测量方法、干扰修正算法、并离网切换模式。关键词：高压变电站，GIS设备，在线监测系统。中图分类号：TM63文章编号：1000-0755(2023)06-0250-02文献引用格式：欧阳德刚，张家瑞，罗浪，吴军，肖斐.高压变电站GIS设备SF6在线监测系统分析J.电子技术,2023,52(06):250-251.高压变电站GIS设备SF6在线监测系统分析欧阳德刚，张家瑞，罗浪，吴军，肖斐（国网湖北省电力有限公司超高压公司，湖北 430030）Abstract This paper describes the significance of SF6 online monitoring,the principle,basis,and application of SF6 online monitoring system for GIS equipment in high-voltage substations,including reasonable design of measurement devices,measurement methods based on ultraviolet and infrared composite optical principles,interference correction algorithms,and parallel and offline switching modes.Index Terms high-voltage substation,GIS equipment,online monitoring system.Analysis of SF6 Online Monitoring System for GIS Equipment in High Voltage SubstationOUYANG Degang,ZHANG Jiarui,LUO Lang,WU Jun,XIAO Fei(State Grid Hubei Electric Power Co.,Ltd.Ultra High Voltage Company,Hubei 430030,China.)图1 GIS设备SF6在线监测系统的原理图Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 251较高的不锈钢材料、圆柱形气室结构，设计尺寸较小的气室，以减少取样气量，并进行密封。借助在线监测系统，验证方案是否可行，开发嵌入式处理器控制系统，实现实时在线监测，以确保数据的可靠性，在具体应用中，获取不同GIS设备分解气体成分、浓度，对比该数据与传统监测方式获得的数据，从而得到系统可行性报告。3 高压变电站GIS设备SF6在线监测的依据测量装置合理设计。由于SF6分解物气体较多，浓度不确定，部分分解气体可能会与目标气体吸收波长相重合，出现互相干扰的情况，浓度不同，产生的干扰情况也不相同，很难精准进行测量，所以，设计合理的测量装置十分重要，以保证满足相应的精度需求。（1）使用紫外波段测量气体，依据气体吸收光谱数据构建模型，然后选择最佳吸收波段，待其确定之后，获得高精度、重复性好的测量数据。（2）借助质谱分析仪，扫描SF6分解气体典型样本成本，然后，借助色谱分析仪，获得相应的浓度数据，找到成分标准吸收光谱数据库，构建背景气体光谱数据库，通过对照，查证组分的敏感红外、紫外波长，建立测量模型。紫外+红外复合光学原理测量方法。SF6分解气体的类型比较多，部分气体需要借助红外法进行测量，还有部分气体需要采取紫外测量法，将SF6的干扰消除掉。借助MEMS微流量传感器芯片封装技术+隔半气室技术+探测器防水干扰技术，对SF6分解气体一氧化碳进行测量，借助紫外差分吸收光谱法，对SF6分解气体硫化氢、二氧化硫进行测量。干扰修正算法。通过构建SF6分解气体数据模型，运用UVDOAS算法、红外气体算法，应用上述技术，对一氧化碳进行低浓度测量，减小SF6气体对一氧化碳的影响。4 高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的应用并网模式。高压变电站GIS设备SF6在线监测系统可以划分为多个运行模式，在并网运行模式下，如果电网侧三相电压具有对称特性，采取坐标转换的方式，能够将基波正弦变量转为直流变量，将在线监测系统阶次降低，有效进行整流器控制。在线监测系统在应用中，需借助在线监测技术，监测电网的振动，通过运用时域仿真的方式，能够有效进行监测。该方式在电力系统扰动的分析中较为常用，对于机电振荡的研究也比较适用。通过进行数值理论分析，借助仿真软件，模拟电力系统的扰动反应。然后对机电振荡过程中的频率特性、阻尼进行分析。虽然该方式可以全方位考虑系统的非线性，但是，在应用中也存在一定的限制，当电网规模过大时，机电振荡频率比较低。并且，对于仿真精度、参量等有一定的要求，计算量会有所增加，从而耗时较久，接入端口参数会传输至监控系统，系统对参数进行分析，对在线监测系统运行具有较大的辅助作用。离网模式。在离网模式下，在线监测系统会以微网主电源来运行，并且以负荷供电主要因素，满足其他电源接入。所以，应以电压、频率支撑维护其稳定性。在线监测系统主要是对状态进行监测，系统包括自动装置、就地远动、监控等，在线监测系统的安全运行，对电力系统设备的安全有着重要作用。因此，预估在线监测系统的寿命非常重要，能够保证监测的准确性。在线监测系统主要对多个系统进行状态监测，如交流测量、屏蔽接地等。状态监测的对象不是单独一个元件，而是单元或者系统，在监测元件的性能、状态时，对于部分元件而言，离线监测十分有必要。所以，通过在线监测系统的离线监测结果，能够进行状态监测与诊断。并离网切换模式。在并离网切换运行模式下，在线监测系统的运行会经过400V/10kV，接入10kV电网之内。若主网发生故障，或者在其运行期间发生断电。因此，主网开关k1会跳开，而在线监测系统会出现故障预警，经过周波调节后，在线监测系统的运行模式就会转为离网模式。在运行模式的切换中，光伏逆变器会把其运行状态当作并网发电的运行状态，一旦电网运行正常，k1会被系统关合，微网系统则会依据并网运行要求，从离网转为并网运行模式，完成状态切换。对于微网监控系统，在向PCS、并网运行传输指令时，并网同期装置，会在接受指令后，将电压频率信号传输给PCS。然后PCS依据系统输出功率有效进行调节。此时，微电网与配电网电压输出幅值保持一致。不过，微电网的频率比配电网低，低0.1Hz左右。对于微电网、配电网电压，并网同期装置会对其诊断，若其差值与并网运行模式的实际需求相符。那么，并网开关会合闸，且并网开关辅助节点也会发布合闸的信号。这个时候，在线监测系统便从离网转为并网模式。之后，进入并网待机状态，当监控发出指令后，系统则开始运转。5 结语针对高压变电站GIS设备SF6在线监测系统，对其在并网、离网、并离网切换模式中的应用进行分析，提出相应的控制措施，表明其应用效果比较好，对于变电站的稳定运行有着积极作用。该项工作具有较高的复杂性，对用户用电体验有着较大的影响，必须要结合实际情况，采取有效的控制测量，形成稳定在线监测系统，才能够保障变电站顺利运行。参考文献1 杨祺金.110kV变电站GIS设备SF6在线监测系统分析及应用J.中国高新科技,2020(06):40-41.