高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則解析

1、高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則解析2010年4月22日 北京智能電網(wǎng)技術(shù)定義的困惑三大領(lǐng)域綠色能源的接入技術(shù)需求側(cè)管理技術(shù)應(yīng)用電子與信息技術(shù)提升電網(wǎng)可靠性的相關(guān)技術(shù)在線監(jiān)測技術(shù)在線監(jiān)測技術(shù)在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展在線監(jiān)測的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測技術(shù)的瓶頸限于報(bào)警的低效應(yīng)用不能令人滿意的可靠性數(shù)據(jù)整合的困局理論價(jià)值與實(shí)際效果智能高壓設(shè)備智能高壓設(shè)備的由來智能高壓設(shè)備與智能電網(wǎng)國網(wǎng)關(guān)于智能高壓設(shè)備的研究現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)智能高壓設(shè)備-理想與現(xiàn)實(shí)智能高壓設(shè)備理念的建立智能高壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)智能高壓設(shè)備的研究高壓設(shè)備智能化的需求及目標(biāo)提升電網(wǎng)的可靠性可感知的負(fù)荷控制可預(yù)報(bào)的設(shè)備故障可預(yù)知的保護(hù)動(dòng)作提高運(yùn)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(shè)計(jì)，節(jié)約占地在線自診斷，降低設(shè)備運(yùn)維成本促進(jìn)電工制造業(yè)技術(shù)升級(jí)高壓設(shè)備智能化的設(shè)計(jì)理念大腦神經(jīng)身體高壓設(shè)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(luò)S13S11氣體繼電器油中水分S1

3、0高壓設(shè)備智能化的技術(shù)特征測量參量應(yīng)用技術(shù)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(diǎn)信息內(nèi)部嚴(yán)重放電、短路0差錯(cuò)壓力釋放器狀態(tài)信號(hào)內(nèi)部嚴(yán)重放電、短路0差錯(cuò)主油箱油位上限、下限（不確定度）分接開關(guān)油箱油位上限、下限（不確定度）風(fēng)扇電機(jī)電流、電壓風(fēng)扇及風(fēng)扇電機(jī)狀態(tài)1.5%（不確定度）油流繼電器信號(hào)（如有）油泵異常指示0差錯(cuò)有載分接開關(guān)驅(qū)動(dòng)電源電壓操動(dòng)電源狀態(tài)1.5%（不確定度）有載分接開關(guān)切換次數(shù)機(jī)械壽命0誤差有載分接開關(guān)當(dāng)前分接位置狀態(tài)量0差錯(cuò)各側(cè)負(fù)荷電流及中性點(diǎn)電流保護(hù)、狀態(tài)感知符合設(shè)計(jì)要求測量數(shù)字化：變壓器測量數(shù)字化：斷路器/GIS設(shè)備_1測量參量應(yīng) 用技術(shù)要求CB就地/

4、遠(yuǎn)方操作指示信號(hào)就地/遠(yuǎn)方操作指示0差錯(cuò)DS、ES、FES就地/遠(yuǎn)方位置信號(hào)位置指示0差錯(cuò)聯(lián)鎖/解鎖位置信號(hào)聯(lián)鎖/解鎖位置指示0差錯(cuò)CB、DS、ES、FES合位置信號(hào)位置指示0差錯(cuò)CB、DS、ES、FES分位置信號(hào)位置指示0差錯(cuò)CB、DS、ES、FES操作次數(shù)機(jī)械壽命0差錯(cuò)CB合、分控制回路斷線信號(hào)控制回路斷線故障指示0差錯(cuò)CB低油壓分閘閉鎖報(bào)警信號(hào)CB低油壓分閘閉鎖報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB低油壓合分閉鎖報(bào)警信號(hào)CB低油壓合分閉鎖報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB低油壓分合分閉鎖報(bào)警信號(hào)CB低油壓分合分閉鎖報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB未儲(chǔ)能報(bào)警信號(hào)CB未儲(chǔ)能報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB電機(jī)過流過時(shí)報(bào)警信號(hào)CB電機(jī)過流過時(shí)報(bào)警符

5、合設(shè)計(jì)要求測量數(shù)字化：斷路器/GIS設(shè)備_2測量參量應(yīng) 用技術(shù)要求CB三相不同期分閘雙重化報(bào)警信號(hào)1CB三相不同期分閘報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB三相不同期分閘雙重化報(bào)警信號(hào)2CB氣室SF6低氣壓閉鎖雙重化報(bào)警信號(hào)1CB氣室低氣壓閉鎖報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求CB氣室SF6低氣壓閉鎖雙重化報(bào)警信號(hào)2CB 氣室SF6低氣壓報(bào)警信號(hào)CB 氣室低氣壓報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求其它氣室SF6低氣壓報(bào)警信號(hào)其它氣室低氣壓報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求直流電源失電報(bào)警信號(hào)直流電源失電報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求交流電源失電報(bào)警信號(hào)交流電源失電報(bào)警符合設(shè)計(jì)要求控制網(wǎng)絡(luò)化電力變壓器冷卻器控制有載分接開關(guān)控制斷路器間隔斷路器分、合控制隔離、接地、快速接地開關(guān)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(xiàng)目電壓等級(jí)應(yīng)用建議技術(shù)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(xiàng)目電壓等級(jí)應(yīng)用建議技術(shù)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(dòng)波譜500kV及以上可采用-變壓器聲學(xué)指紋500kV及以上可采用狀態(tài)可視化：斷路器/GIS設(shè)備檢測部位自檢測參量診斷價(jià)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(shí)間特性操動(dòng)機(jī)構(gòu)缺陷分合閘線圈電流波形脫扣機(jī)構(gòu)缺陷/開關(guān)類儲(chǔ)能電機(jī)工作狀態(tài)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)缺陷氣室溫度電氣接觸不良（GIS）聲學(xué)指紋斷路器機(jī)械缺陷隔離開

8、關(guān)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(shè)備的一體化設(shè)計(jì)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(shè)備的一體化設(shè)計(jì)套管集成電流互感器套管設(shè)計(jì)成兼做電壓互感器測、控、檢、計(jì)、保趨向融合信息互動(dòng)化與設(shè)備管理系統(tǒng)的互動(dòng)獲取宿主設(shè)備的指紋信息、非自檢測信息發(fā)送宿主設(shè)備的狀態(tài)信息、檢修建議信息與調(diào)度系統(tǒng)互動(dòng)發(fā)送設(shè)備故障模式及幾率預(yù)報(bào)信息發(fā)送繞組溫度等信息接收狀態(tài)咨詢請求/接收負(fù)荷預(yù)報(bào)信息智能高級(jí)應(yīng)用從傳統(tǒng)關(guān)注設(shè)備可靠性轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注電網(wǎng)的可靠性預(yù)期設(shè)備壽命，從電網(wǎng)的大視角實(shí)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(hù)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(luò)過程層通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能組 主變各側(cè)開關(guān)控制器合并單元系統(tǒng)測控裝置開關(guān)設(shè)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(luò)過程層通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測功能組繼保指令至繼電保護(hù)(a) 變壓器智能組件功能示意圖(b) 開關(guān)智能組件功能示意圖變壓器檢測項(xiàng)目及原理：局部放電局部放電診斷價(jià)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(yīng)最快的診斷技術(shù)局部放電測量技術(shù)電磁耦合式天線感應(yīng)式超聲接收式應(yīng)用情況案例在數(shù)

10、十至百例之間抗干擾、可靠性是關(guān)鍵問題變壓器檢測項(xiàng)目及原理：DGADGA診斷價(jià)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(fù)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(shù)色譜柱+半導(dǎo)體檢測技術(shù)復(fù)合膜+燃料電池檢測技術(shù)光聲光譜檢測技術(shù)、近紅外光譜吸收技術(shù)應(yīng)用情況國內(nèi)有數(shù)百應(yīng)用案例安全接入、可靠性是關(guān)鍵問題變壓器檢測項(xiàng)目及原理：絕緣溫度檢測診斷價(jià)值繞組熱點(diǎn)溫度檢測（熱點(diǎn)溫度控制）絕緣壽命評(píng)估冷卻器效率評(píng)估運(yùn)行優(yōu)化控制絕緣溫度檢測技術(shù)鉑電阻/4-20mA變送器 頂層油溫、底層油溫檢測技術(shù)繞組光纖測溫技術(shù)應(yīng)用情況繞組光纖測溫目前已應(yīng)用到500kV等級(jí)，百余案例頂層油溫/底層油溫技術(shù)

11、成熟，大量應(yīng)用變壓器檢測項(xiàng)目及原理：鐵心絕緣檢測診斷價(jià)值鐵心絕緣缺陷（多點(diǎn)接地）與DGA、負(fù)荷水平一起綜合判斷鐵心絕緣檢測技術(shù)鐵心接地引線電流檢測技術(shù)應(yīng)用情況大量應(yīng)用，技術(shù)成熟注意鐵心接地安全變壓器檢測項(xiàng)目及原理：侵入波檢測診斷價(jià)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(yīng)用侵入波檢測技術(shù)通過新型頻率響應(yīng)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(chǔ)技術(shù)應(yīng)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(xiàng)目及原理：高壓套管檢測診斷價(jià)值套管絕緣受潮、劣化套管屏蔽層擊穿高壓套管檢測技術(shù)硬件鎖相環(huán)+FFT檢測技術(shù)正交檢測技術(shù)應(yīng)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(xiàng)目及原理：OLTC檢測診斷價(jià)值OLTC機(jī)械性缺陷OLTC觸頭壽命OLTC檢測技術(shù)操動(dòng)時(shí)聲學(xué)指紋檢測（大約10Hz30kHz）操動(dòng)時(shí)電機(jī)電流波形檢測操動(dòng)時(shí)負(fù)荷電流值和操動(dòng)次數(shù)應(yīng)用情況聲學(xué)指紋CIGRE推薦電機(jī)電流波形檢測容易實(shí)現(xiàn)負(fù)荷電流值可以共享國內(nèi)未見案例幾個(gè)問題_1為什么要就地自診斷？數(shù)據(jù)流量控制需要實(shí)時(shí)診斷實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)的需要（集中計(jì)算-分布式計(jì)算）實(shí)時(shí)負(fù)荷控制的需要兼容各種監(jiān)測技術(shù)（數(shù)據(jù)解析）的需要如何進(jìn)行綜合診斷?各參量獨(dú)立診斷各參量相互驗(yàn)證性診斷診斷結(jié)果要其他系統(tǒng)可識(shí)別自診斷報(bào)告異常時(shí)，如何查看原始數(shù)據(jù)？采用數(shù)據(jù)召喚的方式多個(gè)系統(tǒng)，但不同時(shí)運(yùn)行，

13、與在線監(jiān)測有區(qū)別智能設(shè)備=數(shù)值變電站+在線監(jiān)測?_2理念和目標(biāo)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(dòng)方式不同幾個(gè)問題_3電子產(chǎn)品壽命短，應(yīng)用到電力設(shè)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?yàn)闆]有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？什么原因?qū)t的故障？哪家有智能組件或智能設(shè)備？智能設(shè)備與在線監(jiān)測技術(shù)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(shè)計(jì)高壓設(shè)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(luò)S13S11氣體繼電器油中水分S10高壓設(shè)備智能化示