高壓設備智能化技術導則解析

1、高壓設備智能化技術導則解析2010年4月22日 北京智能電網(wǎng)技術定義的困惑三大領域綠色能源的接入技術需求側(cè)管理技術應用電子與信息技術提升電網(wǎng)可靠性的相關技術在線監(jiān)測技術在線監(jiān)測技術在線監(jiān)測技術的發(fā)展在線監(jiān)測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測技術的瓶頸限于報警的低效應用不能令人滿意的可靠性數(shù)據(jù)整合的困局理論價值與實際效果智能高壓設備智能高壓設備的由來智能高壓設備與智能電網(wǎng)國網(wǎng)關于智能高壓設備的研究現(xiàn)狀與動態(tài)智能高壓設備-理想與現(xiàn)實智能高壓設備理念的建立智能高壓設備的標準智能高壓設備的研究高壓設備智能化的需求及目標提升電網(wǎng)的可靠性可感知的負荷控制可預報的設備故障可預知的保護動作提高運行績效、減少占地，體現(xiàn)低碳理念

2、冷卻器智能控制，節(jié)能高效集成設計，節(jié)約占地在線自診斷，降低設備運維成本促進電工制造業(yè)技術升級高壓設備智能化的設計理念大腦神經(jīng)身體高壓設備智能化示意圖：變壓器S9電壓、電流油中溶解氣體底層油溫OLTCC有載調(diào)壓冷卻系統(tǒng)智能組件注：1. S1、S2頂層油溫，S3、S4底層油溫2. S5、S6、S9、S10電壓、電流3. S7、S8局部放電4. S11氣體繼電器5. S12油中溶解氣體S5S66. S13油中水分7. S14鐵芯接地電流8. C冷卻系統(tǒng)9. OLTC有載調(diào)壓系統(tǒng)S1S2S3S4S7S12S14S8鐵芯接地電流局部放電頂層油溫局部放電電壓、電流系統(tǒng)網(wǎng)絡S13S11氣體繼電器油中水分S1

3、0高壓設備智能化的技術特征測量參量應用技術要求主油箱油面溫度過熱、冷卻裝置異常（不確定度）氣體繼電器節(jié)點信息內(nèi)部嚴重放電、短路0差錯壓力釋放器狀態(tài)信號內(nèi)部嚴重放電、短路0差錯主油箱油位上限、下限（不確定度）分接開關油箱油位上限、下限（不確定度）風扇電機電流、電壓風扇及風扇電機狀態(tài)1.5%（不確定度）油流繼電器信號（如有）油泵異常指示0差錯有載分接開關驅(qū)動電源電壓操動電源狀態(tài)1.5%（不確定度）有載分接開關切換次數(shù)機械壽命0誤差有載分接開關當前分接位置狀態(tài)量0差錯各側(cè)負荷電流及中性點電流保護、狀態(tài)感知符合設計要求測量數(shù)字化：變壓器測量數(shù)字化：斷路器/GIS設備_1測量參量應 用技術要求CB就地/

4、遠方操作指示信號就地/遠方操作指示0差錯DS、ES、FES就地/遠方位置信號位置指示0差錯聯(lián)鎖/解鎖位置信號聯(lián)鎖/解鎖位置指示0差錯CB、DS、ES、FES合位置信號位置指示0差錯CB、DS、ES、FES分位置信號位置指示0差錯CB、DS、ES、FES操作次數(shù)機械壽命0差錯CB合、分控制回路斷線信號控制回路斷線故障指示0差錯CB低油壓分閘閉鎖報警信號CB低油壓分閘閉鎖報警符合設計要求CB低油壓合分閉鎖報警信號CB低油壓合分閉鎖報警符合設計要求CB低油壓分合分閉鎖報警信號CB低油壓分合分閉鎖報警符合設計要求CB未儲能報警信號CB未儲能報警符合設計要求CB電機過流過時報警信號CB電機過流過時報警符

5、合設計要求測量數(shù)字化：斷路器/GIS設備_2測量參量應 用技術要求CB三相不同期分閘雙重化報警信號1CB三相不同期分閘報警符合設計要求CB三相不同期分閘雙重化報警信號2CB氣室SF6低氣壓閉鎖雙重化報警信號1CB氣室低氣壓閉鎖報警符合設計要求CB氣室SF6低氣壓閉鎖雙重化報警信號2CB 氣室SF6低氣壓報警信號CB 氣室低氣壓報警符合設計要求其它氣室SF6低氣壓報警信號其它氣室低氣壓報警符合設計要求直流電源失電報警信號直流電源失電報警符合設計要求交流電源失電報警信號交流電源失電報警符合設計要求控制網(wǎng)絡化電力變壓器冷卻器控制有載分接開關控制斷路器間隔斷路器分、合控制隔離、接地、快速接地開關分、合

6、控制選相合閘控制順序控制控制方式自備控制裝置控制智能組件控制系統(tǒng)指令通過智能組件控制狀態(tài)可視化：變壓器_1監(jiān)測項目電壓等級應用建議技術要求局部放電110kV/220kV可采用第.2條500kV及以上宜采用油中溶解氣體110kV/220kV 可采用第.3條500kV及以上宜采用油中含水量220kV及以上可采用繞組光纖測溫220kV500kV可采用第.4條750kV 可采用氣體聚集量（輕瓦斯）110kV/220kV可采用10ml（不確定度）500kV及以上宜采用狀態(tài)可視化：變壓器_2監(jiān)測項目電壓等級應用建議技術要求主油箱底部油溫220kV及以上宜采用1（不確定度）鐵心接地電流110kV/220kV

7、可采用2.5%（不確定度）500kV及以上宜采用侵入波500kV及以上可采用-電容式套管電容量220kV及以上可采用0.5%（不確定度）套管介質(zhì)損耗因數(shù)220kV及以上可采用0.001（不確定度）變壓器振動波譜500kV及以上可采用-變壓器聲學指紋500kV及以上可采用狀態(tài)可視化：斷路器/GIS設備檢測部位自檢測參量診斷價值所有氣室局部放電放電性缺陷氣體壓力密封缺陷氣體含水量受潮絕緣漏電流絕緣缺陷氣體分解物局部放電/電?。℅IS/罐式）斷路器氣室行程-時間特性操動機構(gòu)缺陷分合閘線圈電流波形脫扣機構(gòu)缺陷/開關類儲能電機工作狀態(tài)儲能機構(gòu)缺陷氣室溫度電氣接觸不良（GIS）聲學指紋斷路器機械缺陷隔離開

8、關氣室氣室溫度電氣接觸不良（GIS）功能一體化傳感器與一次設備的一體化設計內(nèi)置型：如光纖繞組測溫傳感器、油溫傳感器連通型：如油壓、油中溶解氣體傳感器外置型：如鐵心電流傳感器、超聲傳感器測量裝置與一次設備的一體化設計套管集成電流互感器套管設計成兼做電壓互感器測、控、檢、計、保趨向融合信息互動化與設備管理系統(tǒng)的互動獲取宿主設備的指紋信息、非自檢測信息發(fā)送宿主設備的狀態(tài)信息、檢修建議信息與調(diào)度系統(tǒng)互動發(fā)送設備故障模式及幾率預報信息發(fā)送繞組溫度等信息接收狀態(tài)咨詢請求/接收負荷預報信息智能高級應用從傳統(tǒng)關注設備可靠性轉(zhuǎn)變?yōu)殛P注電網(wǎng)的可靠性預期設備壽命，從電網(wǎng)的大視角實現(xiàn)壽命周期成本管理智能組件的硬件結(jié)構(gòu)

9、合并單元非電量保護裝置DGA IED局放監(jiān)測IED主IED冷卻裝置控制IED控制參量測量IEDOLTC IED站控層通信網(wǎng)絡過程層通信網(wǎng)絡監(jiān)測功能組 主變各側(cè)開關控制器合并單元系統(tǒng)測控裝置開關設備控制器SF6壓力、水分IED局放監(jiān)測IED主IED站控層通信網(wǎng)絡過程層通信網(wǎng)絡監(jiān)測功能組繼保指令至繼電保護(a) 變壓器智能組件功能示意圖(b) 開關智能組件功能示意圖變壓器檢測項目及原理：局部放電局部放電診斷價值局部絕緣缺陷（材質(zhì)缺陷、雷擊、短路沖擊、過熱起泡等）絕緣耐受局放能力下降（受潮、老化）反映絕緣局部缺陷最靈敏、響應最快的診斷技術局部放電測量技術電磁耦合式天線感應式超聲接收式應用情況案例在數(shù)

10、十至百例之間抗干擾、可靠性是關鍵問題變壓器檢測項目及原理：DGADGA診斷價值局部放電絕緣過熱（鐵心絕緣等缺陷，冷卻系統(tǒng)故障、過負荷等）絕緣受潮約40%的缺陷是通過DGA發(fā)現(xiàn)的DGA檢測技術色譜柱+半導體檢測技術復合膜+燃料電池檢測技術光聲光譜檢測技術、近紅外光譜吸收技術應用情況國內(nèi)有數(shù)百應用案例安全接入、可靠性是關鍵問題變壓器檢測項目及原理：絕緣溫度檢測診斷價值繞組熱點溫度檢測（熱點溫度控制）絕緣壽命評估冷卻器效率評估運行優(yōu)化控制絕緣溫度檢測技術鉑電阻/4-20mA變送器 頂層油溫、底層油溫檢測技術繞組光纖測溫技術應用情況繞組光纖測溫目前已應用到500kV等級，百余案例頂層油溫/底層油溫技術

11、成熟，大量應用變壓器檢測項目及原理：鐵心絕緣檢測診斷價值鐵心絕緣缺陷（多點接地）與DGA、負荷水平一起綜合判斷鐵心絕緣檢測技術鐵心接地引線電流檢測技術應用情況大量應用，技術成熟注意鐵心接地安全變壓器檢測項目及原理：侵入波檢測診斷價值過電壓引起的繞組絕緣損傷（特別是低壓繞組）與DGA一起應用侵入波檢測技術通過新型頻率響應特性好的OVT檢測通過套管末屏組成電容分壓器檢測（入口）數(shù)據(jù)壓縮存儲技術應用情況百余案例可靠性、頻率和記憶長度問題變壓器檢測項目及原理：高壓套管檢測診斷價值套管絕緣受潮、劣化套管屏蔽層擊穿高壓套管檢測技術硬件鎖相環(huán)+FFT檢測技術正交檢測技術應用情況數(shù)百案例可靠性問題受制于CVT

12、相位測量誤差，介質(zhì)損耗因數(shù)不穩(wěn)定變壓器檢測項目及原理：OLTC檢測診斷價值OLTC機械性缺陷OLTC觸頭壽命OLTC檢測技術操動時聲學指紋檢測（大約10Hz30kHz）操動時電機電流波形檢測操動時負荷電流值和操動次數(shù)應用情況聲學指紋CIGRE推薦電機電流波形檢測容易實現(xiàn)負荷電流值可以共享國內(nèi)未見案例幾個問題_1為什么要就地自診斷？數(shù)據(jù)流量控制需要實時診斷實時預報的需要（集中計算-分布式計算）實時負荷控制的需要兼容各種監(jiān)測技術（數(shù)據(jù)解析）的需要如何進行綜合診斷?各參量獨立診斷各參量相互驗證性診斷診斷結(jié)果要其他系統(tǒng)可識別自診斷報告異常時，如何查看原始數(shù)據(jù)？采用數(shù)據(jù)召喚的方式多個系統(tǒng)，但不同時運行，

13、與在線監(jiān)測有區(qū)別智能設備=數(shù)值變電站+在線監(jiān)測?_2理念和目標不同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同數(shù)據(jù)處理方式不同數(shù)據(jù)分析方式不同信息互動方式不同幾個問題_3電子產(chǎn)品壽命短，應用到電力設備上不合適？電子產(chǎn)品的壽命真的就幾年？在線監(jiān)測可靠性低是因為沒有技術標準？什么原因?qū)t的故障？哪家有智能組件或智能設備？智能設備與在線監(jiān)測技術如何融合？相同的數(shù)據(jù)處理方式不論變電站是否數(shù)字化，通訊均按智能組件要求設計高壓設備智能化示意圖：變壓器S9電壓、電流油中溶解氣體底層油溫OLTCC有載調(diào)壓冷卻系統(tǒng)智能組件注：1. S1、S2頂層油溫，S3、S4底層油溫2. S5、S6、S9、S10電壓、電流3. S7、S8局部放電4. S11氣體繼電器5. S12油中溶解氣體S5S66. S13油中水分7. S14鐵芯接地電流8. C冷卻系統(tǒng)9. OLTC有載調(diào)壓系統(tǒng)S1S2S3S4S7S12S14S8鐵芯接地電流局部放電頂層油溫局部放電電壓、電流系統(tǒng)網(wǎng)絡S13S11氣體繼電器油中水分S10高壓設備智能化示