1、Application 创新应用250 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月够及时发现问题设备或者老化设备，并及时关闭或更换。2 高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的原理如图1所示，为GIS设备SF6在线监测系统的原理图。高压绝缘设备具有高密封性、高气压等特点，根据预留的接口，借助力学进行分析，保证预留接口的安全，对SF6气体取样的不同方式进行评估，判断是否可行，依据结果，设计出最佳的在线取样气路结构。SF6分解气体成分主要为二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等，浓度较低，杂质气体比较多，对于二氧化硫、硫化氢，通过紫外光谱分析，优选气体的紫外吸收波长。对于一氧
2、化碳，通过红外光谱分析，优选适合的微流红外探测器结构，避免对一氧化碳测量产生较大的干扰；依据气体吸收光谱数据，从而确定气室光程长度，有效解决其尺寸小、光程长的问题1。依据SF6在线监测的实际需求，在气室密封性设计中，选择强度0 引言变电站容易出现故障的GIS设备，采用现场离线检测方式，很难在第一时间进行检测，从而导致检修工作量增加、检修成本增加。建立重点检修机制，实时监测设备中SF6分解气体的状态非常重要，设备异常时，借助系统能够确定故障点，保证检修的及时性，并且还能够延长设备使用寿命，在一定程度上减少维护的成本。由此可见，高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的应用意义重大。1 研究背景SF
3、6在线监测的意义。SF6充气类设备在高压电力系统中的应用较为广泛，若该设备发生故障现象，其内部出现局部放电或过热现象，使得SF6气体分解，生成许多分解产物。在高压变电站GIS设备中，对于SF6气体分解物，通过定性、定量分析，可以确定设备潜在的故障，进而确保设备的稳定运行，而SF6在线监测成为电力安全生产的一项例行工作。SF6分解气体在线监测具有重大意义。（1）借助SF6在线监测系统可以及时发现隐患，有效避免安全事故的出现，并依据监测数据，可以判断电力系统是否存在异常。（2）SF6在线监测设备的应用有利于提升效率，对于电力设备停电实验，需要耗费大量时间与费用，而SF6在线监测系统的应用，可以规避
4、这些问题。（3）针对电力设备的老化情况，人们很难及时发现，而SF6在线监测系统的应用，能作者简介：欧阳德刚，国网湖北省电力有限公司超高压公司，工程师；研究方向：超、特高压输变电设备运维检修及科研。收稿日期：2022-09-20；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述SF6在线监测的意义，高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的原理、依据、应用，包括测量装置合理设计、紫外+红外复合光学原理测量方法、干扰修正算法、并离网切换模式。关键词：高压变电站，GIS设备，在线监测系统。中图分类号：TM63文章编号：1000-0755(2023)06-0250-02文献引用格式：欧阳德刚，张家瑞，罗浪，吴
5、军，肖斐.高压变电站GIS设备SF6在线监测系统分析J.电子技术,2023,52(06):250-251.高压变电站GIS设备SF6在线监测系统分析欧阳德刚，张家瑞，罗浪，吴军，肖斐（国网湖北省电力有限公司超高压公司，湖北 430030）Abstract This paper describes the significance of SF6 online monitoring,the principle,basis,and application of SF6 online monitoring system for GIS equipment in high-voltage substat
6、ions,including reasonable design of measurement devices,measurement methods based on ultraviolet and infrared composite optical principles,interference correction algorithms,and parallel and offline switching modes.Index Terms high-voltage substation,GIS equipment,online monitoring system.Analysis o
7、f SF6 Online Monitoring System for GIS Equipment in High Voltage SubstationOUYANG Degang,ZHANG Jiarui,LUO Lang,WU Jun,XIAO Fei(State Grid Hubei Electric Power Co.,Ltd.Ultra High Voltage Company,Hubei 430030,China.)图1 GIS设备SF6在线监测系统的原理图Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 251较高的不锈钢材料
8、、圆柱形气室结构，设计尺寸较小的气室，以减少取样气量，并进行密封。借助在线监测系统，验证方案是否可行，开发嵌入式处理器控制系统，实现实时在线监测，以确保数据的可靠性，在具体应用中，获取不同GIS设备分解气体成分、浓度，对比该数据与传统监测方式获得的数据，从而得到系统可行性报告。3 高压变电站GIS设备SF6在线监测的依据测量装置合理设计。由于SF6分解物气体较多，浓度不确定，部分分解气体可能会与目标气体吸收波长相重合，出现互相干扰的情况，浓度不同，产生的干扰情况也不相同，很难精准进行测量，所以，设计合理的测量装置十分重要，以保证满足相应的精度需求。（1）使用紫外波段测量气体，依据气体吸收光谱数
9、据构建模型，然后选择最佳吸收波段，待其确定之后，获得高精度、重复性好的测量数据。（2）借助质谱分析仪，扫描SF6分解气体典型样本成本，然后，借助色谱分析仪，获得相应的浓度数据，找到成分标准吸收光谱数据库，构建背景气体光谱数据库，通过对照，查证组分的敏感红外、紫外波长，建立测量模型。紫外+红外复合光学原理测量方法。SF6分解气体的类型比较多，部分气体需要借助红外法进行测量，还有部分气体需要采取紫外测量法，将SF6的干扰消除掉。借助MEMS微流量传感器芯片封装技术+隔半气室技术+探测器防水干扰技术，对SF6分解气体一氧化碳进行测量，借助紫外差分吸收光谱法，对SF6分解气体硫化氢、二氧化硫进行测量。
10、干扰修正算法。通过构建SF6分解气体数据模型，运用UVDOAS算法、红外气体算法，应用上述技术，对一氧化碳进行低浓度测量，减小SF6气体对一氧化碳的影响。4 高压变电站GIS设备SF6在线监测系统的应用并网模式。高压变电站GIS设备SF6在线监测系统可以划分为多个运行模式，在并网运行模式下，如果电网侧三相电压具有对称特性，采取坐标转换的方式，能够将基波正弦变量转为直流变量，将在线监测系统阶次降低，有效进行整流器控制。在线监测系统在应用中，需借助在线监测技术，监测电网的振动，通过运用时域仿真的方式，能够有效进行监测。该方式在电力系统扰动的分析中较为常用，对于机电振荡的研究也比较适用。通过进行数值
11、理论分析，借助仿真软件，模拟电力系统的扰动反应。然后对机电振荡过程中的频率特性、阻尼进行分析。虽然该方式可以全方位考虑系统的非线性，但是，在应用中也存在一定的限制，当电网规模过大时，机电振荡频率比较低。并且，对于仿真精度、参量等有一定的要求，计算量会有所增加，从而耗时较久，接入端口参数会传输至监控系统，系统对参数进行分析，对在线监测系统运行具有较大的辅助作用。离网模式。在离网模式下，在线监测系统会以微网主电源来运行，并且以负荷供电主要因素，满足其他电源接入。所以，应以电压、频率支撑维护其稳定性。在线监测系统主要是对状态进行监测，系统包括自动装置、就地远动、监控等，在线监测系统的安全运行，对电力
12、系统设备的安全有着重要作用。因此，预估在线监测系统的寿命非常重要，能够保证监测的准确性。在线监测系统主要对多个系统进行状态监测，如交流测量、屏蔽接地等。状态监测的对象不是单独一个元件，而是单元或者系统，在监测元件的性能、状态时，对于部分元件而言，离线监测十分有必要。所以，通过在线监测系统的离线监测结果，能够进行状态监测与诊断。并离网切换模式。在并离网切换运行模式下，在线监测系统的运行会经过400V/10kV，接入10kV电网之内。若主网发生故障，或者在其运行期间发生断电。因此，主网开关k1会跳开，而在线监测系统会出现故障预警，经过周波调节后，在线监测系统的运行模式就会转为离网模式。在运行模式的
13、切换中，光伏逆变器会把其运行状态当作并网发电的运行状态，一旦电网运行正常，k1会被系统关合，微网系统则会依据并网运行要求，从离网转为并网运行模式，完成状态切换。对于微网监控系统，在向PCS、并网运行传输指令时，并网同期装置，会在接受指令后，将电压频率信号传输给PCS。然后PCS依据系统输出功率有效进行调节。此时，微电网与配电网电压输出幅值保持一致。不过，微电网的频率比配电网低，低0.1Hz左右。对于微电网、配电网电压，并网同期装置会对其诊断，若其差值与并网运行模式的实际需求相符。那么，并网开关会合闸，且并网开关辅助节点也会发布合闸的信号。这个时候，在线监测系统便从离网转为并网模式。之后，进入并网待机状态，当监控发出指令后，系统则开始运转。5 结语针对高压变电站GIS设备SF6在线监测系统，对其在并网、离网、并离网切换模式中的应用进行分析，提出相应的控制措施，表明其应用效果比较好，对于变电站的稳定运行有着积极作用。该项工作具有较高的复杂性，对用户用电体验有着较大的影响，必须要结合实际情况，采取有效的控制测量，形成稳定在线监测系统，才能够保障变电站顺利运行。参考文献1 杨祺金.110kV变电站GIS设备SF6在线监测系统分析及应用J.中国高新科技,2020(06):40-41.
