發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行優(yōu)化

1、發(fā)電機局局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行模式優(yōu)化探討發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行優(yōu)化探討李憲棟1,李 強2,薛恩澤1（1.黃河水利水電開發(fā)總公司,河南 濟源459017；2.長春工程學院，吉林 長春 130012）摘要：發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行中重點關注系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和采集數(shù)據(jù)的有效性。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可以保證數(shù)據(jù)采集的完整，這是數(shù)據(jù)分析整理的前提。針對某廠局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行中監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，從系統(tǒng)運行模式和數(shù)據(jù)存儲情況進行了分析，找到了軟件存儲數(shù)據(jù)太多運行慢進而導致死機的原因，采取了數(shù)據(jù)分散存儲、定期下載備份整理的優(yōu)化措施，使問題得到了解決。在此基礎上提出了針對不同情況采用不同的數(shù)據(jù)

2、采集分析頻次的方案，對分析對象選擇和系統(tǒng)功能層次化進行了探討，這有利于進一步減少系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲量，從而提高系統(tǒng)運行效率和穩(wěn)定性。關鍵詞：發(fā)電機；局部放電；在線監(jiān)測；運行；優(yōu)化中圖分類號：TM312 文獻標識碼：BDiscuss on Optimization about Operation Mode of Generator Partial Discharge Online Monitoring SystemLI Xiandong1，LI Qiang2 ，XUE Enze1 (1.Yellow River Water Hydroelectric Development Corporation,

3、Jiyuan Henan 459017,China, 2.Changchun Institute of Technology，Changchun Jilin 130012,China)9Abstract: Operation stability and data collecting effectiveness are the main problems concerned in the operation of generator partial discharge online monitoring system. System operation stability can assure

4、 the data collecting integrity, which is the premise of data analyzing. Loss of data during operation of generator partial discharge online monitoring in one plant was analyzed, data storage locally and downloaded at fixed periods are the improvement methods, which were proved an effective way. A sc

5、heme is proposed based on the analysis, in which data collection frequency should change according to data change trend, analysis objects and system function levels are discussed. This can be beneficial to data save reduce, which will improve efficiency and stability of the system.Key words：Generato

6、r; Partial Discharge; Online Monitoring；Operation; Optimization0引言電力設備狀態(tài)監(jiān)測是目前各發(fā)電企業(yè)關注的熱點，研究的熱點也集中在發(fā)電機和變壓器等價值高壽命周期長的主設備上。借助狀態(tài)監(jiān)測技術可以合理安排設備檢修周期，延長設備的檢修間隔時間，從而為發(fā)電企業(yè)創(chuàng)造更多效益。狀態(tài)監(jiān)測的基礎是在線監(jiān)測技術，文獻1-3對發(fā)電機的在線監(jiān)測技術進行了研究。發(fā)電機在線監(jiān)測技術是目前正在推廣應用的技術，還沒有統(tǒng)一的技術標準和分析標準，各系統(tǒng)的監(jiān)測指標也不盡相同。如何分析處理在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及利用在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)為設備狀態(tài)監(jiān)測提供依據(jù)就成為運行單

7、位重點關注的問題。文獻4-6對發(fā)電機在線監(jiān)測在現(xiàn)場的應用情況進行了研究，但對在線監(jiān)測系統(tǒng)運行情況的分析研究不多。本文試結合某廠發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理情況中發(fā)現(xiàn)的問題對發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行模式進行探討。1發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)框架1.1硬件系統(tǒng)發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)主要包括局部放電傳感器、在線監(jiān)測儀、系統(tǒng)主機和在線監(jiān)測網絡。傳感器完成發(fā)電機局部放電信號的采集，并將局部放電信號通過在線監(jiān)測網絡傳給在線監(jiān)測儀器。在線監(jiān)測儀器完成在線監(jiān)測信號的初步處理，并進行簡單分析。系統(tǒng)主機完成多臺發(fā)電機局部放電數(shù)據(jù)的采集匯總分析，形成分析報告。典型的發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件

8、系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。本文討論的發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)局部放電傳感器采用EMC型電容耦合器（即局放儀耦合器），每相安裝兩個，安裝在發(fā)電機定子匯流排出口處（見圖2）。圖1 發(fā)電機局放在線監(jiān)測系統(tǒng)Fig1 Generator Partial Discharge Online Monitoring System系統(tǒng)采用定時噪聲分離技術，通過比較2個傳感器所在支路的局部放電信號到達監(jiān)測儀器時間相同與否，可以有效地將發(fā)電機局部放電信號與外部干擾信號分離7。在線監(jiān)測儀即局放儀，可以連續(xù)對發(fā)電機局部放電信號進行監(jiān)測，每臺機組配一臺局放儀，安裝在發(fā)電機出口勵磁變壓器旁的墻上（見圖3），可存儲數(shù)據(jù)；也可

9、以根據(jù)遠程主機控制指令采集信號，初步處理，然后通過網絡傳送到主機。系統(tǒng)主機即局放儀控制機，是一臺普通的工控機，實現(xiàn)對多臺機組局放儀的控制，完成對發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析。在線監(jiān)測網絡包括連接傳感器、局放儀和系統(tǒng)主機的網絡，是標準以太網。1.2軟件系統(tǒng)本文討論的發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要包括在線監(jiān)測儀內部數(shù)據(jù)分析處理軟件、數(shù)據(jù)傳輸軟件和主機高級數(shù)據(jù)分析軟件。數(shù)據(jù)傳輸軟件根據(jù)需要可以選擇傳輸一維數(shù)據(jù)軟件和傳輸二維數(shù)據(jù)軟件。高級數(shù)據(jù)分析軟件可以完成對多臺局部放電數(shù)據(jù)的集中處理，如表格展示、二維展示和趨勢分析。圖2 發(fā)電機局部放電傳感器安裝位置 圖3 發(fā)電機局部放電監(jiān)測儀安裝位置F

10、ig2 Installation Position of Fig3 Installation Position of Generator Partial Discharge Sensors Generator Partial Discharge Device 1.3系統(tǒng)運行模式本文討論的發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)在投入運行初期，采用了定時采集局部放電信號的運行模式。在此模式下，現(xiàn)地監(jiān)測儀器運行在遠程控制方式，系統(tǒng)主機每小時向監(jiān)測儀器發(fā)出一次采集指令，監(jiān)測儀器接到指令開始采集發(fā)電機局部放電信號，并將采集到的信號初步處理后及時通過網絡傳送到系統(tǒng)主機。本系統(tǒng)采集的發(fā)電機局部放電信號指標包括放電強度q

11、和放電次數(shù)n，對應交流電的正負半周分別采集各自的指標。系統(tǒng)同時采集了兩個傳感器所在支路的八個指標。2運行中發(fā)現(xiàn)的問題本文討論的發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)2009年10月投入運行， 2010年下半年發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，見圖4。需要說明的是，監(jiān)測的發(fā)電機是調峰電站的發(fā)電機組，啟停頻繁，且采取了定期檢修方式，分析數(shù)據(jù)是否丟失需要核對機組運行情況。圖中顯示，2010年5月7日至5月17日為機組檢修時間，在2010年7月30日至8月10日間系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，同樣的情況發(fā)生在2011年1月29日至2月10日和2011年4月15日至4月25日。定期的數(shù)據(jù)拷貝中發(fā)現(xiàn)，有時系統(tǒng)會出現(xiàn)死機現(xiàn)象，有時有網絡通信故障記錄

12、。經過深入分析，發(fā)現(xiàn)導致數(shù)據(jù)丟失的原因是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸軟件有時出現(xiàn)假死現(xiàn)象，導致數(shù)據(jù)不能及時采集。導致數(shù)據(jù)傳輸軟件死機的原因是該軟件中存儲數(shù)據(jù)量太大，導致軟件運行越來越慢，甚至死機。而在系統(tǒng)當前運行模式下，現(xiàn)地監(jiān)測儀器內不儲存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)儲存在系統(tǒng)主機，這就要求系統(tǒng)主機連續(xù)運行，且要保證主機內數(shù)據(jù)傳輸軟件和數(shù)據(jù)分析軟件連續(xù)運行。一旦主機故障或網絡故障，都將導致數(shù)據(jù)丟失。初期的數(shù)據(jù)傳輸軟件不支持現(xiàn)地監(jiān)測儀器連續(xù)測量方式，只能安照主機指令定期采集數(shù)據(jù)，最高頻率為每小時1次。圖4 發(fā)電機局部放電數(shù)據(jù)變化趨勢Fig.4 Trend of Generator Partial Discharge Data3運

13、行模式優(yōu)化針對系統(tǒng)初期運行模式中出現(xiàn)的問題，進行了如下優(yōu)化。（1）現(xiàn)地監(jiān)測儀改為連續(xù)測量模式，數(shù)據(jù)存現(xiàn)地。在此模式下，只要發(fā)電機運行，監(jiān)測儀器就連續(xù)測量發(fā)電機局部放電信號，并分析對比，記錄每天的最大值、最小值和平均值。現(xiàn)地監(jiān)測儀器最多可以存儲24個月的數(shù)據(jù)，存儲的數(shù)據(jù)將按照先進先出的原則保存。（2）重新安裝數(shù)據(jù)傳輸軟件，采用定期下載數(shù)據(jù)模式。在上位機重新安裝了數(shù)據(jù)傳輸軟件，此軟件可以根據(jù)需要隨時下載現(xiàn)地監(jiān)測儀器內的數(shù)據(jù)，并進行趨勢分析。只是此軟件不能進行數(shù)據(jù)的二維展示?，F(xiàn)地監(jiān)測儀器上有報警指示燈，在沒有報警時每月下載一次發(fā)電機局放測量的數(shù)據(jù)。（3）定期拷貝數(shù)據(jù)。針對數(shù)據(jù)傳輸軟件中數(shù)據(jù)多導致死機

14、問題，采取了定期導出數(shù)據(jù)并備份的辦法。在專用的數(shù)據(jù)拷貝程序中，可以定期將數(shù)據(jù)傳輸軟件中的數(shù)據(jù)拷貝備份，然后刪除傳輸軟件內的數(shù)據(jù)，保留適當量數(shù)據(jù)，以保證軟件的正常運行。（4）聯(lián)合應用。優(yōu)化后的系統(tǒng)安裝了兩套數(shù)據(jù)傳輸軟件，一套用于配合數(shù)據(jù)存現(xiàn)地定期下載，其缺點是每天只留一組數(shù)據(jù)，且采集過程無法控制；一套用于實時采集數(shù)據(jù)，可以設定每小時自動采集一次，或者根據(jù)需要隨時手動采集。將兩者聯(lián)合應用可以使系統(tǒng)功能更完善，在沒有發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)明顯變化時，可以利用每天一組的數(shù)據(jù)進行分析，一般取平均值；在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化較大時，可以切換到監(jiān)測頻次較高的模式，實時采集數(shù)據(jù)，進行二維分析，必要時借助更高級的儀器系統(tǒng)進行三維分析。

15、4系統(tǒng)優(yōu)化后的效果分析2011年7月完成了對此發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)分析優(yōu)化，此后的一年里系統(tǒng)運行正常，沒有再出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失問題。系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化趨勢見圖5。圖5 系統(tǒng)優(yōu)化后發(fā)電機局部放電變化趨勢Fig5 Trend of Generator Partial Discharge After Optimization圖中從上到下分別展示的是A、B、C三相數(shù)據(jù)的平均值，分布較稀疏的點是因為系統(tǒng)正常停機或者停機檢修，沒有采集數(shù)據(jù)。優(yōu)化后的系統(tǒng)每天保留一組監(jiān)測數(shù)據(jù)，這組數(shù)據(jù)包含最大值、最小值和平均值，根據(jù)需要可以通過軟件分別查看或者同時查看。從長期分析看，軟件還可以每月形成一組數(shù)據(jù)，然后進行趨勢展示。5

16、系統(tǒng)運行模式優(yōu)化探討5.1數(shù)據(jù)分散儲存功能在線監(jiān)測系統(tǒng)應該采用數(shù)據(jù)分散儲存模式，即在現(xiàn)地監(jiān)測儀器和系統(tǒng)主機同時存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)的模式，并在需要時可以通過網絡進行數(shù)據(jù)下載。這種模式降低了對系統(tǒng)網絡的依賴性，不再要求系統(tǒng)網絡和上位機每時每刻都保證處于良好運行狀態(tài)，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。5.2數(shù)據(jù)分析對象局部放電在發(fā)電機運行時就存在，在線監(jiān)測首先應該關注的是其發(fā)展趨勢，作為趨勢分析而言，應該取數(shù)據(jù)平均值。目前常用的數(shù)據(jù)分析指標包括放電強度和放電次數(shù)8，一般認為，在放電強度和放電次數(shù)同時增大時，預示著絕緣問題惡化可能性大9，因此將兩者結合分析可以增強判斷的有效性。在保證數(shù)據(jù)采集對象有效性的前提下，合理選

17、擇數(shù)據(jù)分析對象可以減少數(shù)據(jù)處理量，這有利于提高系統(tǒng)運行效率和穩(wěn)定性。5.3系統(tǒng)功能層次化系統(tǒng)應該具備趨勢分析和診斷分析功能。首先進行的是趨勢分析，如果趨勢分析發(fā)現(xiàn)需要重點關注時，應能發(fā)出預警并根據(jù)需要進行實時采集，增加采集的頻次，并對采集到的數(shù)據(jù)進行二維或三維分析，以便進一步分析放電模式和放電位置。6結語發(fā)電機局部放電數(shù)據(jù)的分散存儲和定期下載備份有效提高了發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，從而可以保證發(fā)電機局部放電系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的完整性。根據(jù)發(fā)電機局放數(shù)據(jù)的變化趨勢合理確定采集頻次可以減少系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理量，這有利于提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在對發(fā)電機局放數(shù)據(jù)的采集分析中確定合理的分析對象是對數(shù)據(jù)

18、簡化處理的前提，分析對象應保證分析的有效性。系統(tǒng)功能的層次化有利于提高系統(tǒng)運行的效率和穩(wěn)定性，在滿足基本要求的前提下將系統(tǒng)預警和診斷功能層次化是一個考慮的方向。如何根據(jù)發(fā)電機局放數(shù)據(jù)的變化趨勢來合理評估發(fā)電機的絕緣狀態(tài)是需要長期分析研究的工作，這需要在實踐中逐步積累經驗。參考文獻1 崔東君，劉念.大型電機局部放電在線監(jiān)測方法研究J. 四川電力技術, 2009, 32(10): 50-53.2 劉娟，潘羅平，桂中華，等.國內水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術現(xiàn)狀J. 大電機技術, 2010, 208(2): 45-49.3 萬元，李朝暉，薛松.等.水輪發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測中的脈沖識別方法 J. 高電壓技術, 2009, 35(9): 2169-2175.4 徐陽，胡曉，楊楚明，等.發(fā)電機局部放電甚高頻在線監(jiān)測現(xiàn)場試驗分析J.高壓電器, 2009, 45(2): 48-53.5 付海濤，肖榮，余維坤.在線實測的水輪發(fā)電機局部放電圖譜分析J. 大電機技術, 2010, 208(10): 16-19.6 李憲棟, 唐新文, 石月春, 等. 發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)應用探討J. 水電能源科學, 2011, 29(10): 150-154.7 馮義，王凱，徐陽，等. 水輪發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測中的抗干擾研究J. 高電壓技