一种电力少油设备绝缘缺陷在线监测方法与流程

本发明涉及电力设备状态监测，尤其涉及一种电力少油设备绝缘缺陷在线监测方法。

背景技术：

1、变压器套管、油浸式电流互感器、油浸式电压互感器、油浸式电抗器、油浸式电容器以及少油断路器等电力少油设备，在电力系统中数量庞大、分布广泛，是变电站内数量占比最高的一类充油设备。此类设备在长期运行过程中，可能因制造工艺缺陷、密封失效、局部场强畸变、绝缘受潮等原因，在其内部产生局部放电、油中火花放电、油过热、油中电弧等绝缘缺陷。绝缘缺陷在早期阶段所引起的电气量与化学量变化十分微弱，若不能被及时发现，缺陷将持续劣化，最终导致绝缘击穿，并可能引发设备破裂、爆炸、起火等事故，危及电网安全运行。

2、现阶段，运行部门对电力少油设备的检测仍主要依靠停电试验与人工定期巡检，所采用的手段包括绝缘油色谱分析、局部放电检测、红外测温、脉冲电流法等。上述手段普遍存在检测效率低、检测周期长、需要停电或需要人员到场的问题，难以对缺陷的发展过程实施连续跟踪。在数量有限的在线监测手段中，油中溶解气体在线监测与末屏接地电流监测应用相对较多，但用于电力少油设备时均存在明显不足。

3、其一，常规油中溶解气体在线监测装置需要通过油泵将设备内的绝缘油抽出，送入油气分离单元完成脱气后再进行色谱或光谱分析，脱气后的油还需回注设备。而电力少油设备的储油量通常仅为数升至数十升，远小于电力变压器，反复抽油、回油极易引起设备密封失效与内部负压；同时，此类装置包含油泵、油路管道、脱气单元、色谱柱及载气系统，体积大、造价高、维护量大，按台配置于数量庞大的电力少油设备上，在经济性与工程可行性上均不可行。

4、其二，末屏接地电流监测虽然实施简便，但其测量结果同时受到系统运行电压波动、环境温湿度变化、站内开关操作、相邻间隔电磁耦合以及接地网杂散电流的影响，抗干扰能力差，灵敏度与准确性低；并且该方法所获取的仅为反映介质整体电气特性的宏观量，无法辨识缺陷的具体性质，实际应用中误报率高。

5、其三，若为提高灵敏度而对每台电力少油设备均采用多种传感器进行高频次、全时段的精细监测，则监测终端的功耗、数据量以及关键元器件（如红外辐射源、气体敏感元件）的损耗将大幅增加，装置在无人值守条件下的长期稳定性与使用寿命难以保证，同样不适于在数量庞大的电力少油设备上推广应用。

6、因此，如何在不取油、不停电的前提下，以较小的体积与较低的成本对电力少油设备实施长期稳定的绝缘缺陷在线监测，并在抑制外部干扰的同时准确辨识缺陷类型，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电力少油设备绝缘缺陷在线监测方法，以解决上述技术问题。

2、本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

3、一种电力少油设备绝缘缺陷在线监测方法，包括：

4、在电力少油设备的油路接口处设置气室，气室经渗透膜与电力少油设备内的绝缘油连通；

5、按第一频次检测气室内的特征气体，得到气体特征量；

6、检测电力少油设备的接地引下线电流，得到电气特征量；

7、在电气特征量满足预设触发条件时，将气体特征量的检测频次由第一频次提高至第二频次，第二频次高于第一频次；

8、根据按第二频次得到的气体特征量与电气特征量的对应关系，确定电力少油设备的绝缘缺陷类型。

9、优选的，还包括将气室的温度控制在设定温度，设定温度高于电力少油设备所处环境的最高温度，且低于绝缘油的允许运行温度；

10、气体特征量为在设定温度下检测得到的各特征气体的浓度以及浓度在设定时间窗内的变化速率。

11、优选的，检测电力少油设备的接地引下线电流，得到电气特征量，包括从接地引下线电流中分别提取工频分量与高频脉冲分量；

12、根据工频分量与电力少油设备的一次电压之间的相位关系，得到相对介质损耗因数增量与电容量变化率；

13、根据高频脉冲分量，得到局部放电脉冲的幅值、重复率以及以一次电压为基准的相位分布；

14、电气特征量包括相对介质损耗因数增量、电容量变化率、幅值、重复率与相位分布。

15、优选的，从接地引下线电流中提取高频脉冲分量，包括对同一变电站内接于同一母线段的至少三台电力少油设备的接地引下线电流进行同步采集；

16、将在其中两台以上电力少油设备上同时出现、且出现时刻之差小于设定时差阈值的高频脉冲，判定为外部干扰脉冲并予以剔除；

17、将仅在单台电力少油设备上出现的高频脉冲，作为该台电力少油设备的高频脉冲分量。

18、优选的，触发条件包括以下至少一项：

19、相对介质损耗因数增量相对于基线值的增量不小于第一阈值；

20、电容量变化率不小于第二阈值；

21、幅值不小于基线值的设定倍数，且重复率不小于第三阈值；

22、其中，基线值为电力少油设备在投运后的设定期间内所记录的电气特征量按油温区间与运行电压区间分箱后的统计值，且电气特征量与基线值的比较在同一油温区间且同一运行电压区间内进行。

23、优选的，根据按第二频次得到的气体特征量与电气特征量的对应关系，确定电力少油设备的绝缘缺陷类型，包括根据气体特征量中氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳与二氧化碳的浓度及其变化趋势，得到第一判定结果；

24、根据电气特征量，得到第二判定结果；

25、在第一判定结果与第二判定结果一致时，将一致的缺陷类型确定为电力少油设备的绝缘缺陷类型；

26、在第一判定结果与第二判定结果不一致时，维持按第二频次检测并延长观察时段，在观察时段内气体特征量持续上升时，以第一判定结果确定绝缘缺陷类型，在观察时段内气体特征量无变化时，判定电气特征量的异常源于外部干扰，并将气体特征量的检测频次恢复至第一频次。

27、优选的，对应关系包括氢气与甲烷的浓度上升、未检出乙炔，且相位分布在工频电压的正负半周呈对称双簇分布时，判定绝缘缺陷类型为局部放电；

28、氢气与乙炔的浓度上升，且幅值离散、相位分布分散时，判定绝缘缺陷类型为油中火花放电；

29、甲烷与乙烷的浓度上升、未检出乙炔，且相对介质损耗因数增量上升而重复率未增加时，判定绝缘缺陷类型为油过热；

30、乙炔与乙烯的浓度上升，且工频分量突增并伴随幅值不小于设定值的高频脉冲时，判定绝缘缺陷类型为油中电弧；

31、一氧化碳与二氧化碳的浓度上升，且相对介质损耗因数增量随绝缘油的温度上升而增大时，判定绝缘缺陷类型为固体绝缘受潮或老化。

32、优选的，还包括每间隔设定周期，或在气体特征量的检测结果超出量程时，向气室内通入经净化干燥的零点气体进行吹扫，记录吹扫过程中各特征气体检测通道的输出作为零点漂移量，并以零点漂移量修正后续得到的气体特征量；

33、吹扫结束后关闭气室，在经过设定的渗透平衡时长后恢复对特征气体的检测。

34、一种电力少油设备绝缘缺陷在线监测系统，包括：

35、气体检测装置，包括安装于电力少油设备的油路接口处的渗透膜组件、与渗透膜组件密封连通的气室、设置于气室的恒温单元以及设置于气室内的气体检测单元，渗透膜组件用于伸入电力少油设备内的绝缘油中；

36、电流检测装置，包括套装于电力少油设备的接地引下线上的高频电流传感器与工频电流传感器；

37、采集控制单元，分别与气体检测装置和电流检测装置连接，用于执行电力少油设备绝缘缺陷在线监测方法。

38、优选的，气体检测单元包括多通道非分光红外探测组件以及设置于气室内的氢敏元件，多通道非分光红外探测组件的各通道共用同一红外辐射源与同一多次反射光程池；

39、多通道非分光红外探测组件包括分别对应甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳与二氧化碳的六个测量通道和一个参考通道，参考通道的中心波长位于六个测量通道所对应的气体均无吸收的波段。

40、本发明的有益效果是：

41、本发明以免取油的方式获取油中溶解气体信息，以低功耗的电气量监测作为常态触发环节，并通过气体特征量与电气特征量的交叉确认辨识缺陷类型，从而在保证监测灵敏度与缺陷辨识能力的同时，兼顾监测装置的小型化、经济性与长期运行可靠性。