智能化一次設備與狀態(tài)監(jiān)測思源電氣

1、變電站智能化設備與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案,花小健 2010年04月09日,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved. Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,主要內容,變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案概述 變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)詳細設計,1,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案概述,整體方案 站內系統(tǒng)結構 方案概述 系統(tǒng)特點,2,Copyr

2、ight SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,整體方案,智能變電站狀態(tài)監(jiān)測中心系統(tǒng)由監(jiān)測中心系統(tǒng)軟件和各變電站的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)共同組成。中心通過電力通信網(wǎng)絡連接各變電站（應用IEC61850標準或104規(guī)約或B/S結構訪問服務），獲取各變電站的實時信息，和評價結果，同時可以調用各變電站內的設備歷史數(shù)據(jù)、特征曲線等信息。 各變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還可以通過電力通信網(wǎng)絡及路由器實現(xiàn)信息共享，為智能電網(wǎng)的互動性、共享性要求做好有力的支撐。,3,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved

3、.,狀態(tài)監(jiān)測中心系統(tǒng)結構框圖,IEEE1588網(wǎng)絡對時方式,4,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,站內系統(tǒng)結構,智能設備系統(tǒng)框圖,5,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,方案概述,本方案采用思源電氣的智能組件平臺，接入思源電氣在市場上成熟的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)；鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng)；避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)；斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其中包括斷路器分合閘線圈電流波形、儲能電機工作狀態(tài)；斷路器網(wǎng)絡化操控、數(shù)字化測量等智能化設備。 思源電氣作為智能變電

4、站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的集成供應商，能夠提供較為完備的站級智能設備狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)解決方案。,6,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變電站設備需求,表1.變壓器智能化項目,7,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變電站設備需求,表2.GIS智能化項目,8,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變電站設備需求,表3.10kV開關柜,9,Copyright SHR Automatio

5、n Co., Ltd. All Rights Reserved.,變電站設備需求,表4.狀態(tài)監(jiān)測平臺,10,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,系統(tǒng)特點,我們提供的變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方案，充分結合了公司自身技術、生產(chǎn)、市場優(yōu)勢，提供國際先進的TROM-600HW-SD智能油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)、TIC-I-SD智能鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng)、JC1-10/800避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)、SD-CB-CBM斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，同時可以方便地接入市場上成熟的ECOM公司的SF6微水監(jiān)測系統(tǒng)，而且該變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對于加拿

6、大OPSENS公司的光纖壓力監(jiān)測系統(tǒng)同樣可以方便接入。該變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)提供了其他站內在線監(jiān)測子系統(tǒng)的接入兼容接口，使系統(tǒng)擴展及升級非常便利。,11,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,系統(tǒng)特點,思源電氣變電站智能設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，由功能傳感變送器、智能組件柜、系統(tǒng)層網(wǎng)絡、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件有機組成。通信協(xié)議完全符合IEC61850標準，模型符合IEC61850-90-3的標準框架。遵循Q/GDW XXX-2009高壓設備智能化技術導則，融合了數(shù)學模型、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘等先進工具的專家系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有“測量數(shù)

7、字化、控制網(wǎng)絡化、分析就地化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化”的特征。,12,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,系統(tǒng)詳細設計,智能組件設計 組網(wǎng)方案設計 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),13,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能組件平臺,可靈活擴展，具備下列功能： 接入電子式PT、CT； 模擬量輸入（420mA,05V）及可編程的485/CAN接口，可方便接入各式傳感器； 可監(jiān)視并控制斷路器、隔離開關、接地開關、快速接地開關等； 集成保護、測控、計量功

8、能； 具有PT并列、電壓切換功能； 智能組件與系統(tǒng)層間實時傳輸SMV、GOOSE報文，支持站域保護； 網(wǎng)絡滿流量時保證GOOSE響應的實時性，可靠抵御網(wǎng)絡風暴； 支持IEEE1588-2008或秒脈沖對時； 能夠適應戶外運行環(huán)境，工作溫度范圍-40+85；,14,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能組件柜的環(huán)境適應能力,電磁兼容能力，可適應智能組件柜內強電磁干擾環(huán)境；,15,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,IEC61850標準服務支持,

9、基于SISCO通信標準庫開發(fā)的IEC61850-8-1的站層通信協(xié)議標準MMS； 支持過程層實時狀態(tài)量采集和命令控制的IEC61850-8-1的GOOSE協(xié)議標準； 支持過程層模擬量電流、電壓的采樣值服務IEC61850-9-2標準格式；,16,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,IEC61850標準互操作,工具支撐最新IEC61850變電站配置文件Schema語法校驗功能保證了模型、服務的配置文件互操作性； 靈活的映射規(guī)則管理方案保證了應用模型的標準互操作（模型標準化存在地區(qū)差異）； 各種開入、開出虛端子設計使得裝置

10、之間的信號連接配置的標準化； 系統(tǒng)配置工具一、二次一體化設計，SSD和FUN； KEMA一致性認證是滿足IEC61850互操作的基本要求；,17,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,KEMA認證,18,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能變壓器建模實例,邏輯節(jié)點 智能變壓器模型,19,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,邏輯節(jié)點,變壓器：(power transfo

11、rmer),(這里將YEFN及YPSH都列了出來，其中YEFN為消弧線圈，YPSH為避雷器),20,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能變壓器模型,變壓器獨立建立間隔。一次設備用PTR、PTW等建模。 過程層接口LN固定包括YPTR、YLTC。 如下為示例： ,21,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,組網(wǎng)方案,智能組件柜 變壓器智能組件柜方案 斷路器智能組件柜方案 測量數(shù)字化方案 避雷器監(jiān)測方案,22,Copyright SHR Auto

12、mation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變壓器智能組件柜方案,狀態(tài)監(jiān)測項目 智能組件柜設計方案 狀態(tài)監(jiān)測設備介紹 變壓器監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖,23,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變壓器狀態(tài)監(jiān)測項目,監(jiān)測內容： 電子式互感器：電流數(shù)字化 主油箱氣體壓力：光纖壓力傳感器 頂層油溫和底層油溫：鉑電阻 油中氣體分析及油中微水：油色譜（8氣+微水） 鐵芯接地電流 ：選用穿心CT檢測技術,24,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reser

13、ved.,智能組件的設計原則,各功能模塊完全電氣隔離 內部信息只在智能組件內部 站域共享信息連接至網(wǎng)絡 根據(jù)功能裝置獨立,25,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變壓器智能組件柜設計方案一,僅含一次設備的狀態(tài)監(jiān)測,26,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變壓器智能組件柜設計方案二,含控制、保護、跳閘，提供完整的一體化智能設備解決方案,27,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reser

14、ved.,智能組件柜方案說明,智能單元：完成冷卻器、有載分接開關等控制功能； 合并單元：負責接入套管CT(電子式互感器或傳統(tǒng)互感器); 通用檢測單元：負責接入溫度、壓力、液位等通用接口的信號，及瓦斯等非電量信號；此通用檢測單元可作為監(jiān)測功能組主IED。 專業(yè)檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB 高壓套管絕緣在線監(jiān)測等專業(yè)性較強，數(shù)據(jù)分析較為復雜的監(jiān)測項目；各專業(yè)檢測單元裝置物理獨立。如果專業(yè)檢測單元輸出信號不符合IEC61850標準，則需要經(jīng)過通用檢測單元來建模和轉換，此通用檢測單元功能可由監(jiān)測功能組主IED完成。 智能組件通過間隔數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)與系統(tǒng)

15、層的IEC61850通信； 智能組件通過過程層數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)智能組件之間的IEC61850通信；,28,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,監(jiān)測設備介紹,從原理、實物圖、技術參數(shù)、接口等4個方面進行簡單描述,29,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,TROM-600HW-SD智能油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng),原理： 系統(tǒng)有強制油循環(huán)功能，保證對變壓器中的流動油實時取樣。變壓器中的油通過強制循環(huán)裝置進入油氣分離裝置，通過高效的真空油氣分離裝置將變壓器油中的特

16、征氣體完全分離。被分離的氣體進入檢測系統(tǒng)，通過色譜柱、傳感器，將氣體濃度值轉換成相應的電信號。 技術參數(shù) 接口 輸入：循環(huán)油管 輸出：RS485,30,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,TIC-I-SD智能鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng),原理 穿心CT 技術參數(shù) 測量范圍：1mA10A； 不確定度：2.5% 密封等級：IP55 接口 輸出：RS485,31,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,JC1-10/800避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng),原理 對阻性電流進行

17、在線監(jiān)測：利用數(shù)字采樣處理方法要從阻容共生的總泄漏電流中分離出微弱的阻性電流 技術參數(shù) 泄漏電流100A10mA5% 動作次數(shù)0999 阻性電流100A10mA5% 接口 輸出：RS485,32,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,頂層油溫、底層油溫,原理： 熱電阻的熱阻變化效應 接口： 輸入：鉑電阻（PT100，Cu50等） 接入UDM-502合并單元 輸出：電阻值,33,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,OPSENS的變壓器光纖溫度、壓力

18、在線監(jiān)測設備,原理： 光纖溫度傳感器 光纖壓力傳感器 技術參數(shù) 溫度：-30120C 精度：0.5C 壓力范圍：5mbar - 700bar 工作溫度：-40C up to 125C 測量精度：0.05% 接口 輸出：4-20mA,34,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,PD-TM500A系列局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),原理： 系統(tǒng)采用的傳感器分別為 超聲波傳感器（AE）， 高頻電流傳感器（HFCT）， AE傳感器用于測量伴隨局部 放電產(chǎn)生的超聲波信號， HFCT 傳感器則用于監(jiān)測高頻脈沖泄漏電流。 技術參數(shù) - AE：頻

19、率：80KHz300KHz - HFCT：頻率：100KHz30MHz 最低局放監(jiān)測量：20pC 最低局放監(jiān)測量：1pC 采樣速度：16 MHz(最大) 采樣速度：20MHz (最大) 使用壽命：大于10年 使用壽命：大于10年 - 數(shù)字化：最小可在三個電源周波內進行五通道同時數(shù)字轉換 接口 輸出：4-20mA,35,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,變壓器監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖,36,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS智能組件柜方案,狀態(tài)監(jiān)

20、測項目 智能組件柜設計方案 狀態(tài)監(jiān)測設備介紹 GIS監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖,37,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS狀態(tài)監(jiān)測項目,監(jiān)測內容： SF6氣室：微水、壓力、溫度 組合型電子式互感器：電流、電壓信號數(shù)字化 斷路器：分合閘時間、速度、分合閘線圈電流，儲能電機工作狀態(tài)（工作時的直流電流、電壓 波形），操作次數(shù)（含偷跳），開斷電流加權值統(tǒng)計等 局部放電：采用超高頻原理，可實現(xiàn)局放定位 避雷器狀態(tài)：泄漏電流、動作次數(shù),38,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Re

21、served.,GIS智能組件的設計方案一,僅含一次設備的狀態(tài)監(jiān)測,39,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS智能組件的設計方案二,含控制、保護、跳閘，提供完整的一體化智能設備解決方案,40,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,智能組件柜方案說明,智能單元：完成開關、刀閘等分合控制功能； 合并單元：負責接入套管CT(電子式互感器或傳統(tǒng)互感器); 通用檢測單元：負責接入溫度、壓力、液位等通用接口的信號，及瓦斯等非電量信號；此通用檢測單元可作

22、為由監(jiān)測功能組主IED。 專業(yè)檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB 高壓套管絕緣在線監(jiān)測等專業(yè)性較強，數(shù)據(jù)分析較為復雜的監(jiān)測項目；各專業(yè)檢測單元裝置物理獨立。如果專業(yè)檢測單元輸出信號不符合IEC61850標準，則需要經(jīng)過通用檢測單元來建模和轉換，此通用檢測單元功能可由監(jiān)測功能組主IED完成。 智能組件通過間隔數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)與系統(tǒng)層的IEC61850通信； 智能組件通過過程層數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)智能組件之間的IEC61850通信；,41,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,監(jiān)測設備介紹,

23、從原理、實物圖、技術參數(shù)、接口等4個方面進行簡單描述,42,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,SD-CB-CBM斷路器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),原理： 分合閘電流、電機工作電流電壓：霍爾傳感器 斷路器行程：光電碼盤 技術參數(shù) 霍爾傳感器 額定測量范圍：25A 線性范圍：050A 額定輸出電壓：4V1% 零點失調電流：0.04V以下at IPN=0 光電碼盤 輸出方式：格雷2進； 輸出上升下降時間：1S以下； 最高響應頻率：20kHz； 環(huán)境溫度范圍：工作時：-10+70，保存時：-25+85（不結冰）； 環(huán)境濕度范圍：工作時、保

24、存時：35%85%RH(不結露)； 絕緣電阻：20M以上（DC500V兆歐表）充電部整體和外殼之間； 耐電壓：AC500V、50/60Hz、1min、充電部整體和外殼之間； 振動（耐久）：10500Hz 復振幅2mm 150m/s2 X、Y、Z各方向3次； 沖擊（耐久）：1000 m/s2 X、Y、Z各方向3次； 保護結構：IEC規(guī)格 IP65。 接口： 4-20mA（模擬量采樣接口） RS485（傳輸碼值）,43,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,SF6氣體密度、壓力、微水,原理 微水:露點原理傳感器 技術參數(shù) S

25、F6氣體水分指標：-60+20 露點，精度：2； SF6氣體水分顯示范圍： 1020000ppm； SF6氣體水分報警值：300ppm預設，（可根據(jù)用戶實際要求需要設定） 壓力檢測范圍：01.000Mpa； 壓力報警點：任意設置； 壓力精度：1% 或更優(yōu)； 溫度：-40+80，（OLED液晶屏溫度：-30+120）； 溫度精度：1； 密封性能：漏氣率1*10-8mbar.l/s ( 氦氣檢漏)； 傳輸方式：CAN/或RS485 （主干線）； 傳輸距離：1000米 （加中繼器可延長傳輸距離）； 檢測點的數(shù)量：無限量； 接口 RS485,44,Copyright SHR Automation Co

26、., Ltd. All Rights Reserved.,GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),原理 捕捉GIS 設備發(fā)生局部放電時的，從低頻到數(shù)百 MHz 甚至 1 GHz 以上頻譜信號 通過局放信號到不同UHF傳感器的時差，局放的信號通過電磁波進行傳遞，不同傳感器接收到局放信號會有時間差，系統(tǒng)通過時差法來準確確定局部放電源的位置。 技術參數(shù) 靈敏度5pC 檢測帶域0.51.5GHz 接口 輸入：UHF信號； 輸出：IEC61850標準，狀態(tài)信息。,45,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng),圖-局放

27、傳感器安裝位置示意圖圖-局放本地數(shù)據(jù)處理單元,圖-局放專用檢測單元(CCU Unit 通訊單元) 圖-綜合后臺服務器,46,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖,47,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,10kV開關柜測溫,48,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,QS-Safe1000光纖光柵在線監(jiān)測系統(tǒng),系統(tǒng)由溫度感應部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和主控部分

28、組成。溫度感應部分由光纖光柵溫度傳感器及光纖尾纖組成；數(shù)據(jù)傳輸部分為主光纜；主控部分由QSA01光纖傳感分析儀和QS-Safe1000光纖光柵在線監(jiān)測智能工作站（工控機1臺、顯示屏1臺、短信報警模塊一只、聲光報警器一只、智能監(jiān)控軟件1套）組成。 由光纖光柵在線監(jiān)測智能工作站接入智能組件，進行IEC61850建模，并上送監(jiān)測平臺。,49,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包含3方面功能： 狀態(tài)可視化 基本告警功能 可編程專家診斷系統(tǒng),50,Copyright SHR Automation C

29、o., Ltd. All Rights Reserved.,狀態(tài)可視化,對于各種狀態(tài)監(jiān)測，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以實時查看各種狀態(tài)量的當前值、并可根據(jù)時間段選擇生成各種歷史數(shù)據(jù)的趨勢圖，且提供數(shù)據(jù)的報表導出功能，以方便使用分析。,51,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,油色譜在線監(jiān)測,圖-油色譜氣體濃度趨勢圖 圖-三比值分析,圖-大衛(wèi)三角形分析 圖-立體圖示法分析,52,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,SF6微水,53,Copyright SHR

30、 Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,基本告警功能,依據(jù)Q/GDW 170-2008 油浸式變壓器（電抗器）狀態(tài)檢修導則和Q-GDW 171-2008 SF6高壓斷路器狀態(tài)評價導則等標準。 通過與標準值的比較、模式比較（如分合閘線圈電流波形）、特征分析等診斷分析方法進行預警、報警。 在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)均支持閥值預警，通過系統(tǒng)預設閥值，在數(shù)據(jù)值超過閥值時使用用戶預選的報警方式向用戶發(fā)出視覺、短信、郵件告警，并綜合相關數(shù)據(jù)進行故障診斷和分析，提高故障分析判斷的準確度。及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的異常和故障預兆并進行檢修，保證設備的正常運行，保證電網(wǎng)的可靠供電。,54,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,油色譜告警,55,Copyright SHR Automation Co., Ltd. All Rights Reserved.,可編程專家系統(tǒng),提供一個可編寫規(guī)則的專家系統(tǒng)，供用戶或行業(yè)內有經(jīng)驗的專家來編寫規(guī)則，大大增強了系統(tǒng)的擴展能力和學習能力，配合數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，不斷增強系統(tǒng)的狀態(tài)檢修能力。,56,Copyri