变压器油色谱载气量监测及报警装置的研制

唐良慧马勇邓永生徐莹刘晓明

摘要：变压器油色谱在线监测是变压器状态监测中技术成熟且最为常见的手段，目前油色谱在线监测大部分设备仍然带有载气瓶，载气瓶的更换是日常维护的重点。本文针对载气瓶的气体监测、分析，设计了变压器载气余量监测系统，为载气瓶的更换和设备的状态检修提供了依据。

关键词：油色谱监测；载气量；在线监测

引言

随着智能电网建设及物联网技术的发展，云南电网公司全力开展数字化转型，实现数字化赋能，在线监测系统建设成为实现智能运维的重要方面，在线监测装置在线率成为重要的生产技术指标。楚雄供电局现安装油色谱在线监测装置72台，在变电在线监测系统中占重要部分，但是由于无法对装置的载气量进行监控，若不在运维周期时开展现场运维，运维人员无法提前发现载气欠压，导致装置掉线的缺陷频发，影响在线率指标。此外，在监控过程中设备软件难免出现死机情况，此时往往需要断电重起就能恢复，常规的监控设备往往缺乏重起功能，需要工作人员到场进行人工操作，浪费了大量人力。本文针对这些问题设计了变压器油色谱载气余量监控系统，对变压器色谱监控设备的运行和维护提供了比较大的便利。

1油色谱载气量监测系统设计

1.1变压器色谱载气量监测设备

实现载气余量在线监测，首先要对常规监测设备进行改造。将载气瓶的压力表进行改造，使其具有数据通信功能，可以和上级设备直接进行通信。实时上传载气余量数据，以供服务器进行可靠的气体监测、分析、诊断，提供实时历史曲线对比数据，初步定位分析气瓶的载气余量以及判断是否存在气体泄露。同时在油色谱机柜中配置一台网络远程化电源控制模块、一台串口服务器、一个数字压力表、一个 DC24V 开关电源。油色谱载气余量监控系统原理图如图1所示。

图1 油色谱载气量监测设备原理图

1.2色谱载气量监测系统的设计

由于所有IED数据都被 CAC 转发到省PMS上。而当前在线监测装置稳定性普遍较差，误报警频发，无法满足发挥其在线监测的作用，更导致目前各地区考核指标普遍不理想。有几种故障问题急需解决：

（1）油色谱IED、铁心等装置宕机（死机），PMS经常要到第二天甚至第三天才能判断异常并做出异常报警；而当 PMS 出现异常报警后才通知地区局相关负责人进行处理，地区局组织相关厂家技术人员到现场处理故障，因此往往至少要两到三天时间才能将故障排除。严重影响系统运行的可靠性。

（2）油色谱在线监测装置载气消耗很快，需要耗费大量的人工去现场更换载气瓶，目前由于没有对载气余量进行监测，只有当PMS系统进行油色谱装置无载气报警时才派工作人员到现场进行更换载气瓶，无法进行计划性更换载气，且装置厂家采用国产载气计量表，精度不高，无法准确进行当前气量检测，当出现大量这种问题时，油色谱装置在这段时间无法进行设备在线监测工作，导致PMS长时间内不能提供有效的监测数据。

（3）CAC主机装置宕机（死机），首先安排专业人员到变电站现场对CAC主机装置进行电源重起操作并检查，如果数据能正常上传则说明故障已排除，如果数据无法正常上传则需要安排CAC装置厂家技术人员再到现场处理故障。

以上三种现象严重影响考核指标。整个系统对异常报警反应慢，故障处理流程多，耗时长，故障处理不及时，导致在线监测考核指标中在线率下降。检修人员耗费大量时间在去变电站的路上，且维护量过大，重复工作较多，直接导致运维检修成本加大。

针对如上所述的这些问题我们对监测系统进行了升级改造，研发了在线监测管理平台及远程管理模块（PDU、PCM），加强了对设备的管理，很好解决了目前在线监测相关问题，改造后的系统图如图2所示。

图2 监控系统改造结构示意图

如图2所示，地区管理平台肩负起设备的控制任务，进行设备的有效监控，地区管理平台的建立，分担了大量的控制任务，系统的可靠性大大增强。系统的主要功能有：

（1）预警功能

实现对于油色谱在线监测系统载气量的实时监控；实时传输载气量并在后台显示，具有报警功能，设备红线、黄线报警阈值，载气剩余量为整瓶气的1/3时显示黄灯提醒；载气剩余量为整瓶气的1/5时显示红灯报警并能向运维人员发送报警短信，提前向装置运维人员提出预警，提前或及时处理载气欠压情况，避免因载气欠压造成装置掉线，影响在线率指标。

（2）远程电源管理

当管理平台显示 CAC 数据及通信异常时，经过平台分析诊断后，值班人员可通过管理平台对CAC 装置进行远程一系列操控，如电源控制，指令控制等；当管理平台显示IED数据及通信异常时，经过平台分析诊断后，值班人员可通过管理平台对IED装置进行远程一系列操控，如电源控制，指令控制等。

2油色谱载气量监测系统的应用

通过对油色谱载气量监测系统的改造，实现对载气瓶中的载气余量进行监测，并将监测数据上传至移动终端。这样可以避免因载气欠压导致装置掉线，进而影响在线率指标。通过提前了解载气剩余情况，可以计划性地进行换气，并制定载气批量更换计划，从而避免油色谱设备出现无气告警和工作中断的情况。另外，通过油色谱设备的远程断电重启，解决了设备死机的问题。油色谱载气量监测系统的应用对提高在线率、预防设备中断以及解决设备死机问题具有重要意义，为变电站的运行和维护提供了便利，并可以在各大变电站进行推广和应用。

结束语

通过系统改造实现载气瓶里的载气余量的监测，并上传至监控中心。从而提前预知载气剩余情况，计划性换气及制定载气批量更换计划，避免IED装置出现无气告警及工作断档期。通过油色谱 IED远程断电重起，解决了 IED 死机问题。整个系统获得了极大的成功。从安全角度上说，确保油色谱载气余量的提前预知，避免无载气状况，保证装置稳定运行。并且提高了油色谱装置的运行持续性，避免了工作真空期，减少装置的告警率。实现装置的远程化电源控制，解决了装置死机问题，降低故障率。从经济效益上说，制定批量更换载气计划，工作效率得到显著提高，维护次数大大减少，进而降低了系统运行维护成本。装置远程化电源控制的实现，减轻了人员维护压力，人工成本大大降低。

参考文献

[1]曾莉、陈文鸿、朱跃胜.一种新型变压器油色谱在线监测装置载气余量监测装置的研发[J].机电信息, 2020(35):2.

[2]黄皓炜.变压器油色谱在线监测系统的应用[J].浙江电力, 2011, 30(3):3.DOI:10.3969/j.issn.1007-1881.2011.03.007.

[3]刘昊,毛万登,马斌,等.油色谱在线监测系统数据接入物联管理平台方法[J].电力系统保护与控制[2023-07-02].