测试工具2019.11变电站高压设备绝缘在线监测的误差分析与处理朱益之（国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏淮安，223001）摘要：本文将会针对变电站高压设备在运行过程中，绝缘在线监测可能存在的误差环节进行分析，其中包括传感器自身的因素、信号传输的因素、温湿度以及采集装置等对变电站高压设备的影响下，并提供了相应解决的技术措施以及处理方法。关键词：变电站；在线监测；高压设备；绝缘；误差分析Error Analysis and treatment of Insulation on-line Monitoring of High Voltage equipment in SubstationZhu Yizhi(National Power Network Jiangsu Electric Power Co.,Ltd.,Maintenance Branch, Huaian Jiangsu,223001)Absrtact:This paper will analyze the possible error links of insulation on-line monitoring in the operation process of substation high voltage equipment, including the factors of sensor itself, the factors of signal transmission, temperature and humidity, and the influence of acquisition device on substation high voltage equipment, and provides the corresponding technical measures and processing methods.Key words: substation; on-line monitoring; high voltage equipment; insulation; error analysis1 绝缘在线监测系统简介
目前所存在的在线监测系统，大致形式为带电检测、集中式在线监测、分层分布多CPU式在线监测等三种形式。其中，带电检测具有的优点为成本较低、配置和安装过程简单、拆卸灵活，但其较为明显的缺点如对变电站不能够实现较为连续的检测手段以及自身的功能较为简单，不能够实现复杂功能的应用等亦暴露出来。相较于带电检测而言，分层分布多CPU检测主要分为四个管理模块，而不同的管理模块具有不同的功能划分。在较为完整的模块式分层管理模式下，对于故障的处理及解决具有很强的实时性，但分层分布多CPU的造价成本过高、内部构造及为复杂，在目前的变电站高压设备绝缘在线监测系统中不能够实现大范围的应用。
集中式绝缘在线监测系统的运行原理为：通过多层级多种类的传感器对电信号及非电信号进行收集，进而通过电缆进行信号的传输至数字波形采集装置，于此进行信号的种类转换过程以及滤波的全过程，进而将处理完毕的信号发送至计算机进行进一步的分析及处理。在屏幕上呈现的即为最终能被人类理解的信号的存在形式。集中式绝缘在线监测能够对变电站设备在运行过程中进行连续不间断的信号统计及集中化的管理，以及通过对于通信模块的结合便能够实现分布多CPU系统。而现今变电站高压设备绝缘在线监测系统大多采用集中式绝缘的方法，并逐层向多CPU的方向发展。
无源的电流传感器，而有源放大电路在对电压进行放大的过程中，会对传感器的系统性能造成一定程度的影响，所以电流采样大多采取无源电流传感器。
而在采用无源电流传感器的过程中，若需要获取角误差的最优解以保证系统的稳定性最高，需要进行较度数据层面的考量，而并非角误差越小，系统的稳定性能最优越，通过考虑表征磁化特性的μ和ψ两个参数使变电站设备随温度的变化敏感程度浮动较小，才能够保证系统的最佳稳定性。
2.2 信号的传输
信号在传输的过程中，一方面传感器处于短路状态，而另一方面电流信号具有较强的抗干扰能力，总是或多或少存在着信号衰减的现象。一方面，电压传感器长时间处于空载状态，信号虽然不受连线阻抗的干扰，但受电磁场的阻碍因素较重，而另一方面变电站自身如果处于强磁场状态，信号线的设置便需要及其之长。所以在无法对电磁场干扰作出强有力的干预措施时，通过采用屏蔽电缆的方法构建屏蔽层以及将屏蔽层进行合理的接地操作能够充分降低电磁场对于信号的干扰。最后，若要进一步提升信号传输过程的抗干扰性，可将电缆传输的方式转变为数字传输。
2.3 温度对电容型设备介损检测值的影响
环境温度对于变电站设备的干预因素较大，具体表现为介损检测值与环境温度成明显的正比关系。而介损的检测结果并不完全受制于环境温度的变化以及设备自身的介损温度特性，因为在具有容性特性的设备中，充油套管的介损值随着温度的升高而升高，但耦合电容器以及互感器的介损值
2 误差环节分析
2.1 传感器的角误差
在信号取样的过程中，通过对信号的部分采集能够完成系统在初启阶段的测试过程。对电流的采集可以通过有源或
1302019.11却随着温度的升高而降低或无明显差异。所以鉴于传感器的角误差随着温度的变化而受影响的前提下，电流传感器自身也同样存在着角误差以至于其能够应用到介损的监测值中。通过实验探究，我们得到了这样的结论：传感器的角误差与变电站高压设备的介损变化之间存在着较为完整的线性联系，甚至可以推断出介损值的变化，由电流传感器角误差的温度变化决定。为了充分减少上述对于在温度变化的前提下对介损值的影响，电容型设备的选用应当基于角误差小的传感器的前提下，切传感器应当具有随着温度升高，稳定性不易被破坏的特点。而在同一环境变量下，可以针对同一温度值对不同的变电站设备做纵向的比较，以区分监测数据随温度变化的具体指标。2.4 湿度对MOA在线监测值的影响水的气液形态均能导电，而水蒸气在浓度低于一定限度的情况下，只有通过高压的方式才能够真正实现导电。在MOA在线监测的过程中，在考虑到环境的相对湿度和绝对湿度均会对MOA的表面泄漏电流造成一定程度影响的前提下，通过对所泄漏电流的测量便可以了解到变电站设备的综合性能。一般而言，环境的相对湿度越大，MOA表面所泄漏的电流就越大，但实际上，泄漏电流的总量并不会因为湿度的增加而有较为明显的涨幅，所以在对泄漏电流的总量进行测量时，要选取精度较高的电流测量器。最后，在对MOA在线监测指标以及电流泄漏量进行测量时，同样需要通过横向以及纵向的比较以得到变电站设备的运行年限、综合性能以及是否需要检修等多方面的信息。
2.5 采集装置采样位数与采样速率的影响
采集装置的采样位数以及在采样过程中的采样速率都影响着信号在形式转变的过程中出现转变层次的误差。而伴随着采样位数的提升，误差将会降低。当采样位数控制在10+时，便能够相对而言处于较为稳定的状态。以及将采样位数提升至12+时，一方面虽然仍能够保证采样装置的相对稳定状态，但此时会出现性能泄漏以及增加成本的缺点。所以在综合考量对信号形式转变过程中误差降低的目标时，需要对已经选定的采集装置进行采样位数的提前确定以及固定运行的操作，以充分判断采样装置的状态变化。
3 系统误差的基本处理方法
3.1 优先选用稳定性好的元器件
稳定性具体指代物质在化学因素的作用下，仍能够保持原有的物化性质的能力。在元器件的选择上则要充分考量变电站周围环境的相关因素。首先是高温高压，物质在高温高压的条件下易与空气中的氧气、二氧化碳甚至是氮气结合生成新物质，破坏原有的分子结构。其次是高温高压所导致的水蒸气具有导电的特性，对于元器件的选择需要充分将绝缘的因素考虑在内。以及电场所产生的磁场，磁场对于电流的
测试工具影响以及元器件在测量过程中对精度的影响都决定着元器件需要具有一定的磁性阻力。总之，元器件的选用需要保证其自身具有良好的化学稳定性性能，以充分减少外界因素的变化给监测结果带来的不同种类的影响。3.2 利用正、负误差的互补性由于绝缘在线监测系统所涉及到的无论是传感器的种类亦或是收集到的信号的表现形式，在信号最终展现到大屏幕的整个过程中，能够影响信号的种类也较多。但在考虑每一个误差能够给信号带来的影响形式的前提下，如果能够考虑将对于信号正方面的影响以及负方面的影响相互结合，便能够从某种程度上充分减少误差的种类以及减小误差处理的过程。3.3 采用数理分析综合的方法理论上的绝缘在线监测系统涉及到的均为直截了当的数算，但实际的计算以及考量过程中，在将大气内部的因素以及电磁场相关的因素充分考虑在内时，便需要用到物理分析法。以及如果大气对于绝缘在线监测系统的影响呈线性且较为稳定，加之电磁场不具有大幅度不可抗波动的情况下，便可以通过相应的软件对绝缘在线监测系统做更深层次的数据分析、数据挖掘以及后续的数据处理过程。进而通过相应软件得到绝缘在线监测系统中信号的运行曲线，以及相应软件的处理方法能够给人类提供较传统的屏幕显示以更易于理解的图表和更度更深层次数据的处理方案，对监测数据的横纵向比较都是非常之有利的。
不同形式的干扰能够对测量结果造成不同影响，但测量值往往能够进行自我恢复，但硬件设备所产生的测量误差只能通过人工校对以进行误差的减小，在日常的绝缘在线监测系统的使用中，对于硬件设备的日常维护则是至关重要的。
参考文献
[1]关根志,蒋玉红,徐小宇.变电站高压设备绝缘在线监测
的误差分析与处理[J].高电压技术,2003,29(2):34-37.[2]陈孔阳.变电站电气设备绝缘性能在线监测数据处理算
法的研究[D].中南大学,2011.
[3]仇新亮.变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探析[J].
设备管理与维修,2017(16):41-42.
[4]冯锦添.变电站高压设备绝缘在线监测技术的应用分析
[J].装备制造,2009(11):192-192.
[5]路长禄,林刚.变电站高压电气设备绝缘在线监测技术探
析[J].电子技术与软件工程,2015(9):122-122.
[6]芦春阳,王沾,杨柳青,等.智能变电站容性设备绝缘远
程在线监测装置研究[J].电力学报,2014(4):356-360.[7]李锐,李德家.全光纤电流互感器在智能变电站中的校验
及误差分析[C]//全国冶金自动化信息网年会.2014.[8]王建伟,张丽瑾,张双.变电站推广绝缘在线监测应注意
的几个问题[J].现代电力,2003,20(2):41-45.
131
