智能電網(wǎng)中的電力設備狀態(tài)檢測技術(shù)及其進展

1智能電網(wǎng)中的電力設備形狀檢測技術(shù)及其進展董明嚴璋西安交通大學2021年4月2一、前言二、電力設備形狀檢測與在線監(jiān)測技術(shù)新進展三、智能電網(wǎng)中的形狀檢測特點與要求四、支持形狀檢測的高級算法和診斷系統(tǒng)五、小結(jié)目錄I前言3進入21世紀，隨著全球資源、環(huán)境壓力的不斷增大，用戶對電能可靠性和質(zhì)量要求的不斷提升，電力行業(yè)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。技術(shù)/規(guī)范提高設備老化智能計量/需求呼應環(huán)保壓力本錢上升電力需求增長4科學技術(shù)提高是根底智能電網(wǎng)根底技術(shù)產(chǎn)業(yè)開展電子計算機通訊分布電源蓄能技術(shù)智能設備智能電網(wǎng)特征智能電網(wǎng)現(xiàn)代電力技術(shù)現(xiàn)代測控技術(shù)計算機技術(shù)電力電子技術(shù)通訊技術(shù)傳統(tǒng)輸配電網(wǎng)6隨著電網(wǎng)資產(chǎn)規(guī)模的擴展、設備數(shù)量的添加、技術(shù)程度的提高以及運轉(zhuǎn)規(guī)范要求的日趨嚴厲，管理好、維護好、運轉(zhuǎn)好各級電網(wǎng)，提高設備的安康程度和運用壽命，降低電網(wǎng)運轉(zhuǎn)維護本錢，對于保證電網(wǎng)平安、改善電能質(zhì)量、提高供電可靠性和資產(chǎn)運營效率，都具有重要的作用——形狀檢修是智能電網(wǎng)建立中的關(guān)鍵一環(huán)。II電力設備形狀檢測與在線監(jiān)測技術(shù)新進展油中溶解氣體監(jiān)測部分放電監(jiān)測繞組測溫紅外與紫外振蕩波……78遠紅外法DGA監(jiān)測系統(tǒng)〔FTIR〕9FTIR現(xiàn)場安裝圖10FTIR的性能11UHF局放檢測傳感器1213UHF測局放實例——缺點之一局放量6000pC解體發(fā)現(xiàn)系由于靜電屏蔽焊接不良呵斥電位浮動產(chǎn)生1415在線測溫的關(guān)鍵部件

溫度計〔傳感器端部〕安裝16溫度計〔傳感器端部〕安裝在線圈或線圈套筒處置之前安裝改良支撐、適宜的支架以維護光纖電纜為了便于安裝，需求將套筒磁極尾的末端進展適當?shù)母膭油旰脫螚l必需安裝在臨近最熱點的撐條中，改換原有的盤式繞組。適宜尺寸的楔形撐條是必需的17溫度計〔傳感器端部〕安裝18溫度計〔傳感器端部〕安裝19溫度計〔傳感器端部〕安裝20油箱壁安裝方式21運轉(zhuǎn)——動態(tài)負荷HotspotTopOilLoad22光纖測溫的重要性與傳統(tǒng)方法的不同在線監(jiān)測油溫與繞組溫度不一致冷卻系統(tǒng)瞬時控制現(xiàn)場維修人員有效工具熱運轉(zhuǎn)實驗23紅外熱成像測試技術(shù)原理：用紅外線熱像儀來捕捉〔接納〕物體外表發(fā)出的紅外輻射，顯示物體外表輻射能量密度的分布情況〔紅外熱圖〕。經(jīng)過察看物體的紅外熱分布圖，并丈量所需位置的溫度，來判別設備缺點所在的位置及程度〔缺油，受潮，松動，絕緣老化等情況〕。特點：是被動的、非接觸式的檢測。在設備運轉(zhuǎn)形狀時測試。遠間隔、準確、實時、快速、簡便、平安、可靠、直觀。24紅外檢測實例——導線華中至上海500kV線路孝感段巡檢導線銜接處；間隔50m緊急缺陷〔256oC〕，現(xiàn)場帶電作業(yè)25紅外檢測實例——線路絕緣子26紅外檢測實例——隔分開關(guān)27紅外檢測實例——斷路器28紅外檢測實例——PT29紅外檢測實例——避雷器30紅外檢測實例——CTtand:3.1%

超標(規(guī)范1.0%)DGA:(ppm)

H2:73714

CH4:49

C2H6:1884

C2H4:125

C2H2:7

總烴:15766

嚴重超標31紅外檢測實例——高壓電纜32用吊艙進展線路航測紅外診斷的局限性1)由于環(huán)境要素的影響，設備散熱、傳熱條件不同，這樣所測得的發(fā)熱點相對環(huán)境溫度的溫升存在誤差，必然帶來熱缺陷判別的誤差；

2)只能察看設備外表溫度分布，對于設備內(nèi)部過熱點〔電纜接頭、GIS內(nèi)部接頭、斷路器觸頭等〕，很難確定其警戒溫升。3)不同設備、不同資料的發(fā)熱特性各不一樣，在不同條件下的允許溫升應各不一樣，以及丈量的誤差和參考點選取的隨機性，所得相對溫升存在很大誤差，根據(jù)相對溫升來分析熱缺陷并不準確。目前的紅外診斷技術(shù)偏重于紅外圖譜的定性分析，受人為要素的影響比較大GIS內(nèi)部溫度等值曲線圖〔設線芯溫度為368.613℃〕35紫外線成像經(jīng)過察看設備的“電暈〞及“電氣放電〞“電弧〞來判別設備的缺點所在位置斷股，污染，裂紋等景象與紅外互補36紫外成像——雙光譜在白天、日光下檢測紫外光的放射景象太陽盲區(qū)濾片+紫外光探測器檢測電暈及電氣放電用可見光圖像顯示被測物體的實物外形光源紫外圖像可見光圖像圖像重疊雙光譜圖像37紫外成像——污染、破損絕緣子38用紫外法監(jiān)測帶電水沖洗電介質(zhì)呼應丈量方法油箱維護高壓繞組低壓繞組高壓電源主絕緣~電流表物理性質(zhì)丈量:紙板及絕緣油的導電率界面極化影響要素:絕緣幾何尺寸溫度受潮程度可導電的老化產(chǎn)物40時域及頻域的方法時域：回復電壓(RVM)極化/去極化電流(PDC)頻域：頻域譜法(FDS)缺陷：低頻段水分估計

測試時間0,0010,010,11100,00010,0010,010,11101001000頻率(Hz)tan高低高高低低紙板中的水分絕緣幾何尺寸油電導率0,1101001000110100100010000時間(s)I((nA)1低highlow油電導率高IdepIpol絕緣幾何尺寸

碳納米管SF6分解氣體檢測CNT氣體傳感器對GIS中PD的根本呼應特性0.1MPaSF6尖-板電極施加電壓:10kV-30kV運用CNT氣體傳感器可以檢測出SF6中發(fā)生的部分放電PD發(fā)生傳感器導納添加43新型振蕩波測試系統(tǒng)OWTSM2828kVpeakvoltageOWTSM6060kVpeakvoltage44電力設備形狀檢測新的開展方向氣候信息的結(jié)合地理信息系統(tǒng)合并單元與二次維護系統(tǒng)結(jié)合III智能電網(wǎng)中的形狀檢測

特點與要求45實現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)智能計量技術(shù)傳感與通訊技術(shù)分析與輔助決策技術(shù)可視化展現(xiàn)與操作2024/1/1945我國智能電網(wǎng)的開展目的2024/1/1946全面建立階段，建成發(fā)、輸〔配〕、用互動式買賣、運轉(zhuǎn)平臺，為發(fā)電廠、用戶提供在線定制效力。推行運用階段，總結(jié)試點閱歷，提出智能電網(wǎng)建立規(guī)范，逐漸推行智能電網(wǎng)建立。規(guī)劃試點階段，重點開展智能電網(wǎng)開展規(guī)劃任務，制定技術(shù)和管理規(guī)范，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設備研制，開展各環(huán)節(jié)的試點任務。第一階段第二階段第三階段我國應分三個階段推進智能電網(wǎng)的建立：智能電網(wǎng)對形狀檢測技術(shù)詳細要求47大量的智能分析算法數(shù)據(jù)就地存儲與判別，再逐層綜合分析同類設備相互比較穩(wěn)定性與可靠性要求大幅提高自動化程度提高技術(shù)有效性要求提高經(jīng)濟性48IV支持形狀檢測的高級算法和診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)預處置濾波、平滑趨勢預測“指紋〞識別技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡援例推理基于統(tǒng)計的隱含馬爾可夫模型〔HMM〕專家系統(tǒng)49指紋識別——指紋庫50指紋識別——識別結(jié)果51DGA中的ANN例Y1Y2Y3Y452對某油浸變壓器DGA的分析正常過熱火花電弧53單神經(jīng)網(wǎng)絡和組合神經(jīng)網(wǎng)絡分類才干的比較54援例推理綜合診斷模型的構(gòu)造表示55不同檢索方法在援例檢索中的正判率(％)56一種綜合診斷神經(jīng)網(wǎng)絡框圖例57CLP油中溶解氣體分析專家系統(tǒng)國際規(guī)范CigreWG1501IEC60599DL/T722-2000IEEEC57.104基于CLP數(shù)據(jù)及閱歷提出知識規(guī)那么每年分析超越7000條樣本W(wǎng)arningLevelAnalysisTrendingAnalysis58一種已實現(xiàn)的診斷專家系統(tǒng)框圖Y過熱放電導電回路

過熱導磁回路

過熱涉及

固體絕緣不涉及

固體絕緣三比值法、神經(jīng)網(wǎng)絡、

援例分析作第二次判別三比值法、神經(jīng)網(wǎng)絡、

援例分析作第二次判別三比值法、神經(jīng)網(wǎng)絡、

援例分析作第一次判別輸入電氣實驗、附件及

外觀檢查等異常信息N附件缺點內(nèi)部缺點判別套管、風扇、

油泵等附件缺點基于粗糙集的

缺點診斷較詳細的缺點類型、

相關(guān)案例與建議色譜異常？輸入油色譜實驗數(shù)據(jù)綜合診斷59為建立智能電網(wǎng)，必需總結(jié)閱歷，找出薄弱及缺乏處。方向I積極援用有效、性價比高的各類檢測手段，特別是對關(guān)鍵設備及薄弱環(huán)節(jié)。高壓一次設備的數(shù)字化轉(zhuǎn)換提高在線監(jiān)測的效果，使得數(shù)字電網(wǎng)更加智能化V小結(jié)60方向II研發(fā)形狀分析診斷系統(tǒng)，逐漸實現(xiàn)自我智能診斷、自我智能調(diào)整等才干。61方向III掌握設備情況還要為運轉(zhuǎn)、擴改建等效力，即努力實現(xiàn)全壽命優(yōu)化、為全局性的資產(chǎn)管理效力。62方向IV對在線監(jiān)測技術(shù)開展過程中的認識缺乏問題將某些設備、某些技術(shù)在推行過程中的薄弱環(huán)節(jié)誤以為在線監(jiān)測的先天缺陷，難以抑制提高，以致于部分人對該技術(shù)開展、推行抱有張望、否認甚至抵抗等態(tài)度。根據(jù)國內(nèi)近年來的研討，已突破了大部分影響在線監(jiān)測推行運用的技術(shù)瓶頸〔避雷器、變壓器、GIS、套管、CT、視頻等在智能檢測、數(shù)據(jù)處置及診斷技術(shù)領(lǐng)域〕，到達了技術(shù)適用化和智能化的效益。目前針對個別技術(shù)難題，正在集中人力、物力進展技術(shù)攻關(guān)，并趨于處理。目前在線監(jiān)測安裝的投資價錢限制其開展和推行，但隨著技術(shù)的成熟化、產(chǎn)品化、國產(chǎn)化，投資價錢會大幅度下降；投入與產(chǎn)出績效比較宜以長久的目光來著