发电机局部放电在线监测系统运行优化
发电机局部放电在线监测系统运行优化探讨
李宪栋,李 强,薛恩泽121
（1.黄河水利水电开发总公司,河南 济源459017；2.长春工程学院，吉林 长春 130012）
摘要：发电机局部放电在线监测系统运行中重点关注系统运行的稳定性和采集数据的有效性。系统运行稳定可以保证数据采集的完整，这是数据分析整理的前提。针对某厂局部放电在线监测系统运行中监测数据丢失的现象，从系统运行模式和数据存储情况进行了分析，找到了软件存储数据太多运行慢进而导致死机的原因，采取了数据分散存储、定期下载备份整理的优化措施，使问题得到了解决。在此基础上提出了针对不同情况采用不同的数据采集分析频次的方案，对分析对象选择和系统功能层次化进行了探讨，这有利于进一步减少系统数据存储量，从而提高系统运行效率和稳定性。
关键词：发电机；局部放电；在线监测；运行；优化
中图分类号：TM312 文献标识码：B
Discuss on Optimization about Operation Mode of Generator Partial
Discharge Online Monitoring System
LI Xiandong1，LI Qiang2 ，XUE Enze1
(1.Yellow River Water Hydroelectric Development Corporation, Jiyuan Henan 459017,China, 2.Changchun
Institute of Technology，Changchun Jilin 130012,China)
Abstract: 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 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 scheme 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：Generator; Partial Discharge; Online Monitoring；Operation; Optimization
0引言
电力设备状态监测是目前各发电企业关注的热点，研究的热点也集中在发电机和变压器等价值高寿命周期长的主设备上。借助状态监测技术可以合理安排设备检修周期，延长设备的检修间隔时间，从而为发电企业创造更多效益。状态监测的基础是在线监测技术，文献[1-3]对发电机的在线监测技术进行了研究。发电机在线监测技术是目前正在推广应用的技术，还没有统一的技术标准和分析标准，各系统的监测指标也不尽相同。如何分析处理在线监测系统数据以及利用在线监测系统监测数据为设备状态监测提供依据就成为运行单位重点关注的问题。文献[4-6]对发电机在线监测在现场的应用情况进行了研究，但对在线
监测系统运行情况的分析研究不多。本文试结合某厂发电机局部放电在线监测系统的数据管理情况中发现的问题对发电机局部放电在线监测系统的运行模式进行探讨。
1发电机局部放电在线监测系统框架
1.1硬件系统
发电机局部放电在线监测系统主要包括局部放电传感器、在线监测仪、系统主机和在线监测网络。传感器完成发电机局部放电信号的采集，并将局部放电信号通过在线监测网络传给在线监测仪器。在线监测仪器完成在线监测信号的初步处理，并进行简单分析。系统主机完成多台发电机局部放电数据的采集汇总分析，形成分析报告。典型的发电机局部放电在线监测系统硬件系统结构示意图如图1所示。
本文讨论的发电机局部放电在线监测系统局部放电传感器采用EMC型电容耦合器（即局放仪耦合器），每相安装两个，安装在发电机定子汇流排出口处（见图2）。
图1 发电机局放在线监测系统
Fig1 Generator Partial Discharge Online Monitoring System
系统采用定时噪声分离技术，通过比较2个传感器所在支路的局部放电信号到达监测仪器时间相同与否，可以有效地将发电机局部放电信号与外部干扰信号分离[7]。在线监测仪即局放仪，可以连续对发电机局部放电信号进行监测，每台机组配一台局放仪，安装在发电机出口励磁变压器旁的墙上（见图3），可存储数据；也可以根据远程主机控制指令采集信号，初步处理，然后通过网络传送到主机。系统主机即局放仪控制机，是一台普通的工控机，实现对多台机组局放仪的控制，完成对发电机局部放电在线监测数据的综合分析。在线监测网络包括连接传感器、局放仪和系统主机的网络，是标准以太网。
1.2软件系统
本文讨论的发电机局部放电在线监测系统软件主要包括在线监测仪内部数据分析处理软件、数据传输软件和主机高级数据分析软件。数据传输软件根据需要可以选择传输一维数据软件和传输二维数据软件。高级数据分析软件可以完成对多台局部放电数据的集中处理，如表格展示、二维展示和趋势分析。
图2 发电机局部放电传感器安装位置 图3 发电机局部放电监测仪安装位置
Fig2 Installation Position of Fig3 Installation Position of
Generator Partial Discharge Sensors Generator Partial Discharge Device
1.3系统运行模式
本文讨论的发电机局部放电在线监测系统在投入运行初期，采用了定时采集局部放电信号的运行模式。在此模式下，现地监测仪器运行在远程控制方式，系统主机每小时向监测仪器发出一次采集指令，监测仪器接到指令开始采集发电机局部放电信号，并将采集到的信号初步处理后及时通过网络传送到系统主机。
本系统采集的发电机局部放电信号指标包括放电强度q和放电次数n，对应交流电的正负半周分别采集各自的指标。系统同时采集了两个传感器所在支路的八个指标。
2运行中发现的问题
本文讨论的发电机局部放电在线监测系统2009年10月投入运行， 2010年下半年发现了数据丢失现象，见图4。需要说明的是，监测的发电机是调峰电站的发电机组，启停频繁，且采取了定期检修方式，分析数据是否丢失需要核对机组运行情况。图中显示，2010年5月7日至5月17日为机组检修时间，在2010年7月30日至8月10日间系统数据丢失，同样的情况发生在2011年1月29日至2月10日和2011年4月15日至4月25日。定期的数据拷贝中发现，有时系统会出现死机现象，有时有网络通信故障记录。经过深入分析，发现导致数据丢失的原因是系统数据传输软件有时出现假死现象，导致数据不能及时采集。导致数据传输软件死机的原因是该软件中存储数据量太大，导致软件运行越来越慢，甚至死机。而在系统当前运行模式下，现地监测仪器内不储存数据，数据储存在系统主机，这就要求系统主机连续运行，且要保证主机内数据传输软件和数据分析软件连续运行。一旦
主机故障或网络故障，都将导致数据丢失。初期的数据传输软件不支持现地监测仪器连续
测量方式，只能安照主机指令定期采集数据，最高频率为每小时1次。
图4 发电机局部放电数据变化趋势
Fig.4 Trend of Generator Partial Discharge Data
3运行模式优化
针对系统初期运行模式中出现的问题，进行了如下优化。
（1）现地监测仪改为连续测量模式，数据存现地。在此模式下，只要发电机运行，监测仪器就连续测量发电机局部放电信号，并分析对比，记录每天的最大值、最小值和平均值。现地监测仪器最多可以存储24个月的数据，存储的数据将按照先进先出的原则保存。
（2）重新安装数据传输软件，采用定期下载数据模式。在上位机重新安装了数据传输软件，此软件可以根据需要随时下载现地监测仪器内的数据，并进行趋势分析。只是此软件不能进行数据的二维展示。现地监测仪器上有报警指示灯，在没有报警时每月下载一次发电机局放测量的数据。
（3）定期拷贝数据。针对数据传输软件中数据多导致死机问题，采取了定期导出数据并备份的办法。在专用的数据拷贝程序中，可以定期将数据传输软件中的数据拷贝备份，然后删除传输软件内的数据，保留适当量数据，以保证软件的正常运行。
（4）联合应用。优化后的系统安装了两套数据传输软件，一套用于配合数据存现地定期下载，其缺点是每天只留一组数据，且采集过程无法控制；一套用于实时采集数据，可以设定每小时自动采集一次，或者根据需要随时手动采集。将两者联合应用可以使系统功能更完善，在没有发现数据明显变化时，可以利用每天一组的数据进行分析，一般取平均值；在发现数据变化较大时，可以切换到监测频次较高的模式，实时采集数据，进行二维分析，必要时借助更高级的仪器系统进行三维分析。
4系统优化后的效果分析
2011年7月完成了对此发电机局部放电在线监测系统分析优化，此后的一年里系统运行正常，没有再出现数据丢失问题。系统数据变化趋势见图5。
图5 系统优化后发电机局部放电变化趋势
Fig5 Trend of Generator Partial Discharge After Optimization
图中从上到下分别展示的是A、B、C三相数据的平均值，分布较稀疏的点是因为系统正常停机或者停机检修，没有采集数据。优化后的系统每天保留一组监测数据，这组数据包含最大值、最小值和平均值，根据需要可以通过软件分别查看或者同时查看。从长期分析看，软件还可以每月形成一组数据，然后进行趋势展示。
5系统运行模式优化探讨
5.1数据分散储存功能
在线监测系统应该采用数据分散储存模式，即在现地监测仪器和系统主机同时存储监测数据的模式，并在需要时可以通过网络进行数据下载。这种模式降低了对系统网络的依赖性，不再要求系统网络和上位机每时每刻都保证处于良好运行状态，提高了系统运行的可靠性。
5.2数据分析对象
局部放电在发电机运行时就存在，在线监测首先应该关注的是其发展趋势，作为趋势分析而言，应该取数据平均值。目前常用的数据分析指标包括放电强度和放电次数[8]，一般认为，在放电强度和放电次数同时增大时，预示着绝缘问题恶化可能性大[9]，因此将两者结合分析可以增强判断的有效性。在保证数据采集对象有效性的前提下，合理选择数据分析对象可以减少数据处理量，这有利于提高系统运行效率和稳定性。
5.3系统功能层次化
系统应该具备趋势分析和诊断分析功能。首先进行的是趋势分析，如果趋势分析发现需要重点关注时，应能发出预警并根据需要进行实时采集，增加采集的频次，并对采集到的数据进行二维或三维分析，以便进一步分析放电模式和放电位置。
6结语
发电机局部放电数据的分散存储和定期下载备份有效提高了发电机局部放电在线监测系统运行的稳定性，从而可以保证发电机局部放电系统采集数据的完整性。根据发电机局放数据的变化趋势合理确定采集频次可以减少系统数据处理量，这有利于提高系统运行的稳定性。在对发电机局放数据的采集分析中确定合理的分析对象是对数据简化处理的前提，分析对象应保证分析的有效性。系统功能的层次化有利于提高系统运行的效率和稳定性，在满足基本要求的前提下将系统预警和诊断功能层次化是一个考虑的方向。如何根据发电机局放数据的变化趋势来合理评估发电机的绝缘状态是需要长期分析研究的工作，这需要在实践中逐步积累经验。
参考文献
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【作者简介】李宪栋（1977-），男，汉族，河南林州人，高级工程师，工程硕士，研究方向为电力设备状态评估、电力系统李强（1973--），男，汉族，吉林靖宇县人，实验师，工学学士，主要从事电气设备试验教学与研究工作。E-mail: [email protected]。 自动化。联系方式：[email protected]。河南济源黄河水利水电开发总公司生产调度部，邮编459017。
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