电气信息理念之变电设施状态渐变过程方法研究

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1、电气信息理念之变电设施状态渐变过程方法研究第1章绪论1.1研究背景评述变电设备是电力系统的基本元件，其状态直接影响电力系统的安全可靠运行。电气设备一旦故障，将造成大面积负荷受到直接或间接的影响，造成巨大的经济损失，甚至威胁人身安全。我国1980-2003年的电网事故统计结果表明：电网事故次数、电网年事故发生率呈现减小趋势，但停电负荷呈现增加趋势；其中设备损坏事故占总事故的比例在1999-2003期间高达49%。因此，准确评估输变电设备状态，及时发现设备状态异常，并对设备进行有针对性的检修，是保障电网安全、可靠、持续供电的一项重要研

2、究内容正是在这一需求下，设备状态检修得到了快速发展。目前，定期检修制度占据输变电设备检修的主导地位，在现场应用广泛，且有详细的规程。其基本思想是：在设备故障历史数据基础上，统计设备故障的类型、故障原因和故障发展过程，总结经验，并预先设置检修时间。毋庸置疑，定期检修制度的实施，在发现潜伏故障、防止设备事故发生、保证供电安全可靠性方面，起着重要的作用。但长期的现场工作经验表明，定期检修制度也存在一定的局限性：（1)定期检修制度中，定期试验和大修都需要停电，势必造成很大的经济损失；而且有些检修是没有必要的，无疑浪费了人力、财力和物力。（

3、2)定期试验条件不同于设备运行条件，难以发现很多绝缘缺陷和潜在故障；且对于设备在两次试验期间发生的故障，容易漏报或误报。1.2基于电气信息的设备状态监测与分析研究现状回顾变电站内设备运行过程中，长期承受高电压、大电流和外界环境作用，材料逐渐老化，性能逐渐下降。在电气量测数据基础上，国内外众多专家和学者做了大量研究工作，其基本思路是：通过分析电气信息与设备状态之间的关联，研究提取设备状态特征的方法，进而对设备当前状态进行分析。依据设备状态分析的流程，将研究内容分为两类：（1)设备状态在线监测装置的研发；（2)电气信息与设备状态之间关

4、联关系的分析。这些研究根据现场运行监测数据或实验数据，建立电压、电流和功率信息与设备运行状态之间的关系，通过比较设备状态特征参数与门檻值大小分析设备状态。这些研究关注的是设备当前状态，分析时间窗口较短，适用于设备即将故障或已经故障的情况，无法反映设备状态的长期变化过程。为分析设备状态，实现表征设备状态的电气信息的在线监测是基础。文献[12]针对电网中仍在运行的碳化桂避雷器，设计了泄漏电流监测方法，并考虑温度的影响修正评估结果。文献[13]研发了氧化锌避雷器泄漏电流网络化在线监测系统，该系统从计数器两端取样，以同一电压等级、同相的親

5、合电容器泄露电流作为参考，并将监测数据通过公用网实现数据局域网共享。文献[14-15]设计了绝缘子泄露电流在线监测系统，绝缘子表面泄露电流经电流传感器测量后通过无线通讯方式上传到监控中心，为分析污秽程度提供数据。文献[16]针对绝缘子泄漏电流监测用的宽频带微电流传感器，研究了线圈阻数、杂散电容和负载电阻变化对传感器通频带宽及灵敏度的影响。..第2章变电设备端口模型参数与设备状态间关联2.1引言变电设备是电力系统中重要的组成元件，其材料老化或内部结构变化时，设备内部电磁场分布相应改变，导致变电设备在线监测电气信息发生变化。因此，利用

6、电气信息对变电设备状态评估提供辅助依据，是一个有益的尝试。而且，电气信息具有数据量丰富、获取方便、且不需要附加额外装置的优点。建立电气信息与变电设备状态之间的关系，是为设备状态评估提供辅助依据的前提。根据变电设备运行机理建立的表征设备运行的等值电路模型，其参数即是设备材料、邊构的综合反映，与设备状态具有一定的关系。因此，通过辨识设备等值电路的参数，可分析设备状态变化情况。变电设备结构、连接方式不同，对应的等值电路模型亦不同，为建立表征变电设备运行的通用模型，提出变电设备端口模型的概念，并基于广义伏安特性对其进行表达。端口模型参数，

7、虽然没有明确的物理意义，但是其与等值电路参数具有密切的关系；基于电气信息辨识所得端口模型参数，可反演得到等值电路参数，进而可实现设备状态的间接表征与辅助分析。由于本文研究侧重于从电气量测数据出发的变电设备状态渐变过程分析方法，只要基于电气量测数据提取出端口模型参数渐变过程特征，即可实现对变电设备状态渐变过程的辅助分析。.2.2端口模型参数与变电设备状态间关联变电设备运行过程中，其端口处电气数据可通过互感器测量得到。根据变电设备端口电气量测信息的差异，将变电设备分为双端口和多端口两类，基于广义伏安特性分别建立其电压型、电流型和功率型

8、三个表达式，并利用表达式的系数间接表征设备状态。在变电设备等值电路模型基础上，根据设备端口电压、电流数据辨识等值电路中参数，从而分析变电设备状态，需要根据变电设备的结构以及绕组连接方式建立相应的等值电路。变电设备不同，其等值电路模型不同，对应的运行