220kV智能变电站过程层解决方案

1、 220kV智能变电站过程层解决方案目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280863767 一。智能一次性设备说明 PAGEREF _Toc280863767 h 3 HYPERLINK l _Toc280863768 1.1智能一次设备的概念 PAGEREF _Toc280863768 h 3 HYPERLINK l _Toc280863769 1.2装备智能化演进 PAGEREF _Toc280863769 h 3 HYPERLINK l _Toc280863770 1.3智能一次设备在智能电网中的作用 PAGEREF _Toc280863770 h 4 H

2、YPERLINK l _Toc280863771 1.4智能一次设备现状 PAGEREF _Toc280863771 h 4 HYPERLINK l _Toc280863772 1.5变压器智能 PAGEREF _Toc280863772 h 5 HYPERLINK l _Toc280863773 1.6断路器智能化 PAGEREF _Toc280863773 h 6 HYPERLINK l _Toc280863774 2. 智能一次设备解决方案与建议 PAGEREF _Toc280863774 h 10 HYPERLINK l _Toc280863775 2.1 PSSC600系列智能组件介

3、绍 PAGEREF _Toc280863775 h 11 HYPERLINK l _Toc280863776 2.2变压器及智能部件技术解决方案 PAGEREF _Toc280863776 h 17 HYPERLINK l _Toc280863777 2.2.1 220kV和110kV线路、母联电子变压器技术方案 PAGEREF _Toc280863777 h 17 HYPERLINK l _Toc280863778 2.2.2变压器220kV侧电子变压器技术方案 PAGEREF _Toc280863778 h 20 HYPERLINK l _Toc280863779 2.2.3变压器110k

4、V侧电子变压器技术方案 PAGEREF _Toc280863779 h 21 HYPERLINK l _Toc280863780 2.2.4变压器35kV侧电子变压器技术方案 PAGEREF _Toc280863780 h 21 HYPERLINK l _Toc280863781 2.2.5 35kV出线电子变压器技术方案 PAGEREF _Toc280863781 h 22 HYPERLINK l _Toc280863782 2.2.6 35kV母线电压技术方案 PAGEREF _Toc280863782 h 23 HYPERLINK l _Toc280863783 2.3 TDC - 05

5、室外机柜 PAGEREF _Toc280863783 h 23 HYPERLINK l _Toc280863784 2.3.1室外机柜技术特点 PAGEREF _Toc280863784 h 24 HYPERLINK l _Toc280863785 2.3.2室外机柜专利 PAGEREF _Toc280863785 h 25 HYPERLINK l _Toc280863786 三。群屏方案和即插即用方案 PAGEREF _Toc280863786 h 26 HYPERLINK l _Toc280863787 四。工艺级设备配置清单 PAGEREF _Toc280863787 h 37一。智能一

6、次性设备说明1.1 智能一次设备的概念智能一次设备：指变电站高压设备本体（主要包括断路器、隔离开关、变压器）和智能部件，具有自动测量、自动控制、自动调节、自状态监测预警、通讯功能。（1）在结构上：一次设备+智能部件的灵活解决方案；（2）功能方面：监控、控制和管理设备状态；(3)智能：使网格组件可观察可控。1.2装备智能化演进图1.1 装备智能化演进图 2.1 展示了设备智能化的演进趋势。设备层智能集成组件是包括各种设备的统一名称，即工艺层设备和间隔层设备可以组合、合并或外装。考虑到现有一次设备条件，设备层设备采用“传统一次设备本身+智能集成组件”的模式。它由智能综合组件组成，包括传统空间层的设

7、备，符合当前形势和未来发展。1.3 智能一次设备在智能电网中的作用（1）与设备管理交互：全面清晰地掌握设备运行状态，发现设备潜在故障，优化电网运行和设备维护决策，提高设备可用性，降低运行管理成本；（2）与调度系统交互：提供设备故障模式和发生概率预测，使设备状态对调度系统可观测，为电网调度增加新的决策维度；（3）智能化先进应用：从传统的注重设备可靠性转向电网可靠性，提升电网运行智能化水平。从电网的角度预期设备寿命，实现全生命周期成本管理。1.4 智能一次设备现状为适应智能变电站和智能电网发展的需要，需要将一次设备监控的相关数据信息集成到基于IEC61850通信的智能变电站系统中，提高通信、测量、

8、控制、保护、测量等功能。和主要设备的监控。由多个单元组成的智能集成组件。目前，采用新原理的电子变压器技术已经越来越成熟，但开关柜、变压器、电抗器的智能化仍处于起步阶段。在智能变电站中，只有通过构建智能终端和GOOSE网络交换机和间隔层来实现。设备之间的数字化传输，但一次设备本身，包括开关柜在内，并没有做太多的数字化、智能化改造，远未达到一次设备智能化的目标。同时，目前断路器、变压器等一次设备状态监测信息的应用并不理想，这也制约了一次设备制造商在智能化技术方面的技术进步。因此，应推动这项工作的进展，实现智能变电站相关技术的协调发展。开关和变压器是数量最多、应用最广的最重要的电力设备。如果它们能够

9、灵活可控，将为电网带来显着收益。例如，如果能在规定的相位接通和断开开关，就可以基本消除电力系统的运行过电压，大大降低设备的绝缘水平，带来显着的效益；如果电力变压器能够实现智能化，无疑会给电网带来重大问题。种类。但是，传统的一次电气设备要实现“智能化”，还有很多技术问题亟待解决。变压器由铁芯和初级/次级绕组组成。比例是固定的，不能灵活控制。断路器的操动机构仍为机械式，操作速度与电子开关相差2-3个数量级，不具备灵活控制的条件。 .如果不能灵活控制变压器、断路器等重要设备，“智能电网”的功能就会大打折扣。因此，“智能断路器”和“智能变压器”将成为研究的重点。1.5变压器智能图 1.2 智能变压器智

10、能变压器由变压器本体和智能元件柜组成。变压器本体植入所需的各种传感器，一次完成与变压器本体的安装。在线监测部分包括：变压器定位在线监测、变压器油色谱在线监测、变压器铁芯电流在线监测、变压器套管在线监测、变压器温度在线监测，各模块相互独立，可选择根据需要，除油色谱除单独设置分析柜外，其余在线监测子IED均集成安装在智能元件柜内。智能组件部分：在线监测主IED完成对主变在线监测信息的计算、分析和汇总，并通过标准IEC 61850网络致至专家分析系统。主变压器智能部件包括合并单元功能、智能终端功能和主变压器本体测控功能。1.6 智能断路器图 2.3 智能断路器智能组件集成了合并单元和智能终端的功能：

11、汇流单元接收变压器电流，将处理后的电流送至间隔的保护测控装置，为跨间隔的保护、自动化设备和计量装置预留数据输出接口；智能终端：可接收断路器、隔离开关等机构发出的断路器位置信号和设备状态信号；可发出跳闸、合闸指令，支持联锁功能等；支持分相脱扣、三相脱扣、重合闸保护等GOOSE指令；支持遥控拆分、关闭等GOOSE命令。断路器控制电路一体化设计，简化电路实现集约化，提高设备稳定性；智能终端回路的简化思路高压组合电器：通过智能终端和过程层网络的GOOSE信息组播共享机制，可减少断路器、刀开关辅助触点、辅助继电器、主接线端子的数量主体，通过智能终端设备的面板状态指示灯可以取消主体状态的显示。光子卡，利用

12、站控层的GOOSE水平联锁功能，取消本地水平电气联锁接线。高压断路器：采用智能终端和过程层网络的GOOSE信息组播共享机制，可减少断路器、刀闸辅助触点、辅助继电器、主体接线端子的数量。一次设备的断路器控制二次回路和断路器操作箱可以为一体化设备，可消除防跳、三相不齐、低压闭锁等冗余二次接线，简化断路器控制回路.主变：主变冷却器和有载分接开关的控制可以利用本体的智能部件来实现，可以简化或取消冷却器和有载分接开关的独立控制回路.在线测试开关本体内置或外置的状态监测传感器均由一次设备制造商根据设计单位的要求要求。在设计制造一次设备时，统一考虑在线监测传感器的安装和选型，使其寿命匹配，布线合理。与高压设

13、备内部绝缘介质相连接的外接传感器的密封性能、机械性能、杂质含量等应达到或超过一次设备的相应要求。各种传感器在工厂安装，并与一次设备一起交付。在线监测机械性能分闸、合闸时间和同步性是SF6断路器机械特性的重要参数。分合闸时间直接影响断路器的分合闸性能。断路器只有在保证适当的分合闸时间的情况下，才能充分发挥其分断电流的能力。分闸时间过长，起弧时间会增加，特别是在排除短路故障后，过长的燃烧时间可能会导致触点烧毁甚至爆炸。如果分合闸次数严重不同，会导致电路或变压器全相接通或切断，造成过电压损坏绝缘。可见，分合闸时间和同步性是断路器性能的重要保证。为了监测断路器的分合闸速度和同步性，一些智能一次设备制造

14、商开发了相应的监测装置，以实现断路器这一功能的智能化。该装置通过内置的分合闸电流互感器监测分合闸的启动时间，并通过断路器的辅助开关触点确定分合闸时间和合闸状态，从而确定分合闸时间和分闸和关闭状态。确定断路器的行程，并监测速度、行程和超程以反映同步性问题。综上所述，断路器的分合闸时间和同步性是断路器性能的重要保证，实现对断路器分合闸时间和同步性的监测是比较简单可行的。开合速度及同步性监控。智能断路器的一体化设计思路如下：图 1.3 集成设计智能一次设备结构上：智能部件为外置式（维护、升级、扩展），传感器可内置或外置，通过光纤与外部系统连接，智能部件从主机采集信息传感器，智能组件复制PMS的设备指

15、纹信息（生产管理系统（ PMS ）自动复制主要设备其他状态信息的能力，包括指纹信息、家庭缺陷信息、现场测试信息等。 ) .2 、智能一次设备解决方案与建议智能一次设备由一次设备本体和智能部件组成，具有数字化测量、网络化控制、状态可视化、功能集成和信息交互等特点。智能变电站工程实践中使用的智能终端、汇流装置、测控装置、计量装置等设备，使主机设备具备了数字化测控网络的特点。我们了解智能一次设备的发展。在该领域长期使用的功能相对单一的IED基础上的升级改造主要体现在： eq oac(,1)功能配置：现有合并单元、智能终端、测试装置等的集成配置., 对外体现为功能高度集成的单元，但具有可选功能。 eq

16、 oac(,2)设计一体化：装置与一次设备本体共同设计。在保证稳定运行的前提下，适当减少一次辅助开关和继电器的数量。控制逻辑由设备软硬件资源实现，一次设备和二次设备整体实现。电路被简化。 eq oac(,3)利用技术上的深度合作，实现同步合闸等先进功能，最大程度避免系统干扰。2.1 PSSC600系列智能组件介绍Q/ GDW 383-2009 智能变电站技术导则和Q/GDW 410-20 10 高压设备智能技术导则提出智能部件的概念，提出智能高压设备应用于实现智能变电站的目标，根据国家电网智能电网规划，2011-2015年是智能电网的全面建设阶段。深远的研究计划。国电南子以适合长期项目的数字电

17、站系列产品储备为基础，进入智能组件快速试产期。 PSSC 600系列一次主机设备智能元件产品，其中PSSC 601适用于GIS开关和分相动作的开式开关，PSSC 602适用于各种电压等级的主变，PSSC 621适用于三相动作GIS开关和Open switch等，PSSC 641适用于开关设备，该组件仅包括一台智能电子设备、集成开关控制器、合路器、在线监控等功能。目前，应用于数字变电站系统的电子变压器合流单元、断路器智能单元、变压器智能单元可以看作是单级智能部件。但由于设计阶段过于关注应用背景，不符合国家电网公司对智能部件通用性的要求。因此，我们需要在以往数字化变电站研发的基础上，融合保护测控技

18、术、在线监测技术、高压电气技术，开发出满足未来应用需求的新型智能部件。该系列智能组件具有以下功能单元：计量单位实现全站仪遥测信息和遥信信息的采集（包括刀开关、变压器分接头等）；对于测量精度要求高的模拟量，采用高精度数据采集技术；针对绝对时间尺度和同步要求精确的电网数据，实现统一截面实时数据的同步采集；采用基于三态数据（稳态数据、瞬态数据、动态数据）的综合测控技术，对全站数据进行统一采集和标准输出；测量系统具有良好的光谱响应特性；具有电能质量数据测量功能。控制链路支持全站防误电闭锁功能；支持此区间序列控制功能；遥控回路采用二级开路抗干扰措施；支持紧急运行模式功能；支持网络控制功能。保护链接预留保

19、护链路的能力；状态监测单元通过传感器自动收集设备状态信息（可收集部件）的能力；来自相关系统；具有综合分析设备状态的功能，并具有分析结果与其他相关系统进行信息交换的功能；逐步扩大设备自诊断范围，提高自诊断的准确性和速度；能够从远处访问原始数据。计量单元预留测量链路的能力；通讯单元站点中的信息和模型的交换是通过完全自描述的方式实现的。具有丢包和数据完整性筛选功能。网络上的数据应分级，具有优先传输功能，并进行流量计算和控制，以满足全站电力系统发生故障时保护和控制设备正常运行的需要。根据IEC 62351的要求，采用信息加密、数字签名、身份认证等安全技术，满足信息通信安全的要求。可见，上述单元的功能基

20、本可以通过现有的数字变电站产品测控装置、保护装置、计量装置、在线监测产品来实现。智能组件是一个新概念，但其功能基本上都离不开这些设备。整体集合的功能，所以智能组件系列是新产品的研发，不如说是现有数码产品的功能在智能变电站的要求下进行了分类分类。 ，管理系统，是智能部件必须慎重考虑的问题。开关现代化在欧洲国家已有多年历史，并不是什么新鲜事物，西门子、 ABB 、 MG 、 GEC等主要制造企业。 Alsthon 、 AEG 、 T&D等都在竞相研究二次现代化技术，并已推出产品。除了就地综合保护测控装置外，智能开关或智能变压器的智能核心更为重要。应用正常工作的优质传感器，从而减少辅助开关和触点的数

21、量，显着减少接线电缆的数量，包括实现高可靠性软件联锁逻辑，预留软件故障应急操作通道，而不是仅仅依靠大量的电缆接线的跳闸电路和接触器来实现。此外，它还包括开关本体的电控磁力操作，而不是当前智能控制装置与有源静触点之间庞大复杂的机械系统，这也是电力系统实现精密同步的必要条件。打开和关闭。阿海珐的SICU4是交换机现代化改造中典型的具有代表性的智能元件设备。它有两个主要功能：控制和监视。具有测控功能和在线监测功能的合理划分和协调。在电缆结构的设计中也是值得的。基于以上产品思路，PSSC 600系列智能组件新增功能或单元有：监控功能组主控 IED：主要任务是利用IEC 61850标准提供的变电站数据标

22、准化模型，通过对主IED的在线监测，确保为变电站内的主要业主设备建立一个全面、标准化的数据库。一次设备信息的无缝共享和对导致故障或性能下降的参数的了解有助于优化维护流程和优化关键设备规格，智能变电站中一次设备的服务和信息的持续集成将推动上述监控系统更深层次的全球专业知识水平和资产管理系统或计算机化维护和管理系统（CMMS） ，可以有效地处理与主要设备相关的所有过程（培训、维护、修理、修理、更换、升级等）。 ) 修复的意思。功能单元之间的集成：目前，变电站内有多个自称系统的闭环信息系统，如在线监控系统、测控系统等。从智能变电站的角度来看，两者的合作尤为重要。这就导致了布线复杂等问题。此外，在线监

23、控后台分析系统与变电站自动化后台系统的集成也是一种趋势。国电南子智能变电站后台系统PS6000+集成了在线监控专业后台分析系统。在线监控后台分析系统基于COM控制，其他类型直接并入PS6000+系统，该实践已应用于西开252 GIS智能项目。使用重型终端并力求单个组件从源头本地处理信息。目前工程中，一个隔间的隔离和接地开关的控制集中到阀芯控制柜中，由智能单元统一控制。辅助开关位置电缆等 在GIS开关中，强调重载端子的应用。重型终端是多条电缆的组合。通过标准化设计统一多根电缆的定义。重载终端，从而减少布线工作量，易于与不同型号的GIS匹配等。实现隔离开关的直接过程数字化。数字通讯实现控制、分控等

24、，减少刀闸机构箱与中央控制柜之间的电缆连接。智能组件强调与主机设备的集成设计。该系列智能部件通过灵活配置的设计与车身融为一体。在环境温湿度控制上，采用专利技术“智能组件温湿度一体化系统”，软件联锁逻辑代替硬电缆接线的联锁方式。采用“智能组件逻辑可视化”专利技术。P SSC 600系列智能部件在上述描述中已经明确表达了设计理念。通过设备功能模块的配置结构，充分利用IEC 61850标准模型，遵循国网智能变电站技术导则和相应的智能变电站设计规范，实现了测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能集成化、信息化高压设备的相互作用元件。PSSC600系列智能元件示意图如下：PSSC621 智能组件：PSS

25、C601 智能组件：2.2变压器及智能部件技术解决方案2.2.1220kV和110kV线路、母联电子变压器技术方案220kV线路侧配备电子式电流互感器、电子式电压互感器、电子式电压互感器，从线路中提取电压。电流互感器包含双重保护和测量线圈，并配置了相应的双重智能元件。 （包括合并单元和智能终端） ，如下图：所有采集模块和智能组件都放置在GIS控制柜中，光纤配线架配置在汇丰银行中。出厂调试时，采集单元到智能组件、智能组件到光纤配线架的连接工作完成，间隔完成。所有调试工作，现场工作只需完成从光纤配线架到被保护光纤配线架的光纤连接工作，做到“最大工厂工作量，最小化现场调试工作量”，缩短调试周期，这个

26、间隔光纤配线架光纤定义如下：220kV间隔光纤配线架定义110kV线路侧装有电子式电流互感器。电子电压互感器用于从线路中提取电压。电流互感器包含单组保护和测量线圈，并相应配置单组智能元件（包括合并单元和智能终端）。 ，如下所示：该间隔光纤配线架中的光纤定义如下：110kV间隔光纤配线架定义2.2.2变压器220kV侧电子变压器技术方案该间隔光纤配线架中的光纤定义如下：主变高压侧光纤配线架定义2.2.3变压器110kV侧电子变压器技术方案主变中压侧光纤配线架定义2.2.4变压器35kV侧电子变压器技术方案为满足220kV变压器保护双配置的要求，35kV侧的就地采集单元也按双要求配置。主变低压侧光

27、纤配线架定义2.2.535kV出线电子变压器技术方案35kV低压保护测控装置具有集中合路器和智能单元功能，可直接向电能表输出9-2个数字量。2.2.635kV母线电压技术方案35kV母线电压通过PT智能终端在本地采样后，通过FT3传输通过光纤环路传输到PT并机装置，装置完成并机功能并传输到保护测控装置。2.3 TDC05室外机柜TDC-05室外机柜的设计目标是为自动化设备和其他在室外条件下运行的常见电气设备提供接近室内的工作环境，同时为这些设备提供必要的保护。这种户外柜对外界环境有一定的隔离作用。双层机柜设计，防尘、防水、防太阳辐射。其工作方式是当柜内湿度达到一定水平（可设定）时，温湿度传感器

28、控制器启动电加热器和柜顶风机，将柜内湿气排出室外。内阁;当柜内温度上升到一定温度时，柜内风机启动，柜外新鲜空气经过滤后从柜下层进入柜内，将柜内热风排出从柜子的上部。室外机柜的设计要求符合GB/T 19183系列标准。2.3.1户外机柜的技术特点1）防护等级高：不依赖额外的防护条件，仅通过通风散热，柜体可为柜内自动化设备提供IP56防护等级，为柜内设备提供更清洁的运行环境。柜对柜温控满足下面第二条的要求。这种简单、低成本的方式满足高防护等级双温控要求，国内外没有第二家公司。2）柜内智能温控系统：在极端自然环境温度- 40+ 40（有强烈阳光照射）下，柜内必须采取必要的隔热通风措施，然后在柜内配备

29、温控。该系统能有效隔离机柜内外的热传导，将机柜内设备产生的热量及时排至机柜外，使机柜内环境温度在0+之间45。3）高水平的EMC性能：柜体结构的EMC设计包括电磁屏蔽、功能接地和静电放电保护。为满足电气抗干扰要求，整体柜体必须具备可靠接地的能力，柜体的整体电磁屏蔽性能要好。每个重要设备必须用电磁屏蔽板隔开，电磁屏蔽板必须与机柜达到可靠的电气连接（即等电位要求）。4) 持久的耐腐蚀性和抗生化性：除隔绝有害气体和物质进入机柜外，机柜还防止动物（啮齿动物、白蚁）和真菌进入机柜，保护功能设备免受这些生物的侵害。5）坚固耐用的柜体和模块化结构设计：柜体采用双层外壳设计，由内柜、防水顶盖、底座、双层侧板和

30、双层正面组成和后柜门。柜体采用组装与焊接相结合的方式。公式结构。柜门与柜体通过多点铰链连接，柜门锁与柜体采用多点锁定。6) 制造工艺精良，外形美观：好的设计也需要过硬的加工工艺来保证，尤其是不锈钢的加工和焊接工艺极为讲究。不锈钢板的加工和焊接要求比普通碳钢更高，难度也更高，尤其是橱柜外部使用的不锈钢板是装饰拉丝板。板材的钣金加工痕迹和不锈钢焊缝不能影响板材的拉丝质感。加工后的无涂层不锈钢还必须能够防止灰尘和油污的污染，以及人类手指的指纹。发生上述污染时，应容易清除。野外室外机柜正面图2.3.2户外柜专利目前已申请的专利有：空气过滤器积尘自动除尘系统多个防水户外机柜一种基于电缆沟内气流换热的可控

31、通风室外机柜三。群屏方案和即插即用方案本项目一次设备采用GIS组合电器，二次设备采用集装箱式组装方式。按照这个思路进行总体规划，进行设备的配置和设计。采用航空插头方式，中控柜与集装箱设备之间采用统一的即插即用光纤接口，所有链路均可复制。该方案可缩短工程调试周期，最大限度地提高工厂工作量，现场调试工作量接近零模式。变电站过程层设备包括一次设备本体与GIS控制柜的连接，如下图所示：群屏即插即用解决方案：每个区间设置一个GIS控制柜，包括两套智能组件和在线监控装置（可选）。 GIS控制包括过程层开关和站控层开关。GIS控制柜内设置航空插头接口模块，主机控制箱与GIS控制柜之间的所有连接均采用航空插头

32、连接，方便现场施工；光纤配线架布置在GIS控制柜内，用于连接集装箱的光纤配线架和站控层的光纤配线架。由于集装箱配备了统一的光纤接口，工艺层的每个区间只需要通过一个大型光纤配线架。芯光缆可直接接入统一光纤接口装置，可节省光纤数量，优化光纤排列。全站220kV部分配备6个GIS汇控柜，110kV部分配备8个GIS汇控柜，主变配备统一智能元件柜。35kV部分没有单独的控制柜，所有设备都安装在开关柜上，所有设备出厂前都经过调试。GIS控制柜按IP56防护等级设计，满足现场抗电磁干扰、抗辐射、防尘、防水等要求。四。在线监测方案分析4.1 概述随着电网的快速发展，新变电站不断建设投产，所辖设备急剧增加，而

33、相关人员不增反减。如何减少设备的盲目维修，保证设备运行的可靠性，是当前经济高速发展对设备运行维护的新要求。在线监测和状态维护是智能变电站智能化水平和智能变电站发展趋势的体现。设备在线监测是状态维护的基础。为此，本课题对长春南500kV变电站在线监测与状态检修系统的配置方案及经济效益进行了综合分析。4.2 在线监测与状态维护系统配置的必要性和可行性分析a) 应用在线监测与状态维护系统的必要性分析设备状态信息对于整个电网的高效、高质量运行极为宝贵。在线监测持续、随时对运行状态的电力设备进行监测和判断，为电力设备的状态维护提供必要的判断依据。在线监测使电力设备从定期停电检修转变为状态检修成为可能，可

34、以有条件地延长定期检修周期，简化检修项目，降低检修成本，减少停电时间，提高劳动生产率，提高系统运行安全性，并改善供应和分配。电能质量。b) 在线监测系统应用可行性分析从国内外在线监测技术的发展水平和应用情况来看，国内对电力设备在线监测的应用比较成熟。如沉阳仪表厂、广东昊智公司等传感器、局部放电在线监测装置等。国内主流电气设备厂家与各在线监测厂家合作，将各种检测传感器嵌入高压设备中，成为高压设备的一部分。 -电压电力设备。国内省网公司在电力设备在线监测装置方面的成功经验也验证了该在线监测系统的应用是完全可行的，不会对高压设备造成损坏，准确度高。c) 状态维护系统应用可行性分析国内多家厂商如南子、

35、许继、南瑞、上海思源、福建合盛等公司都开发了状态维修系统软件。根据在线监测设备的检测数据，应用人工智能技术进行状态维护工作。利用先进应用软件中的知识源，进行跨学科综合推理分析，得出设备状态评价结论，最终为状态维修提供决策建议。国内部分网络和省级公司的状态维护系统已投入使用，运行状况良好。综上所述，在线监测系统的各种传感器等设备可以由高压设备制造商在工厂内集成，在浙江智能变压器中应用在线监测与状态维护系统是完全可行的。4.3 主变在线监测范围及参数选择的必要性分析4.3.1主变压器油色谱在线监测配置的必要性分析4.3.2主变局放在线监测配置的必要性分析局部放电主要是变压器内部绝缘在高压作用下发生

36、的放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，不会立即形成整个绝缘击穿或闪络，故称为局部放电。局部放电的原因是：某点电场太集中，或某点电场强度过大，如固体介质有气泡，杂质没有去除；油中含有水、气体和悬浮颗粒； ，界面处存在严重的电场畸变。局部放电痕迹通常只在固体绝缘上留下一个小点或树枝状烧伤。在油中，出现一些分解的小气泡。虽然局部放电时间短，能量小，但危害很大。它的长期存在将对绝缘材料产生较大的破坏作用。首先，与局部放电相邻的绝缘材料会直接受到放电粒子的轰击。一是造成局部绝缘损坏，二是放电产生的热量、臭氧、氮氧化物等反应性气体的化学作用，使局部绝缘腐蚀老化，电导增大，最终导致到热击穿。在运行中的变压

37、器中，内绝缘的老化和损坏大多是从局部放电开始的。大量的故障统计表明，绝缘故障一直占电气设备故障的很大比例。绝缘故障的主要原因是绝缘老化和弱绝缘局部放电引起的故障，最终导致绝缘击穿。局部放电检测可以提前反映变压器的绝缘状态，及时发现设备内部的绝缘缺陷，从而防止潜在事故和突发事故的发生。变压器设备局部放电在线监测技术主要有以下几种：(1) 脉冲电流法。局部放电引起电荷的移动，在外围测量回路中产生脉冲电流，通过检测脉冲电流即可实现局部放电的测量。检测变压器套管端屏接地线、套管接地线、中性点接地线、铁芯接地线（见图4.1-1）及局部放电引起的脉冲电流在绕组中获得表观放电量。该方法总则是检测脉冲电流信号

38、，通常为几kHz至数百kHz（最高可达许多MHz）。目前，脉冲电流法已得到广泛应用，其特点是局部放电检测速度快、测量灵敏度高、放电容量可标定、外置于变压器上的监测装置不会损坏变压器的结构。脉冲电流法的问题在于：抗干扰能力差，不能有效用于现场监测；对于绕组结构的变压器，校准时会产生较大的误差。图4.1-1 500kV变压器电脉冲CT安装接线示意图(2)超高频检测法。 UHF检测方法属于高频局部放电测量，其检测频段已达到甚高频（VHF）范围，测量频率高达30MHz。该方法使用 Rogowski 线圈测量来自变压器中性点的局部放电信号。射频检测方式使用方便，检测系统不会影响变压器的运行方式。超宽带（

39、UWB）局部放电检测技术（上限频率可达GHz）具有测量频率带宽和信息量大的优点，可以全面研究局部放电的特性。 UHF法以其抗干扰能力强、灵敏度高、实时性好和故障定位等优点成为当前局部放电检测技术中的主要方法。变压器油和油/绝缘纸中的局部放电信号频谱很宽，放电过程可以激发出数百甚至数千兆赫兹的超高频电磁波信号。该电磁波安装在变压器箱的窗口处。用于局部放电检测的传感器采集。 UHF法是一种比较成熟的局部放电测量方法。(3)气相色谱法。这是一种基于油中气体成分分析（DGA）的化学检测方法。变压器中发生的局部放电会导致各种绝缘材料的分解和破坏，产生新产品。通过检测各种气体产物的成分和浓度，可以判断局部

40、放电的状态。目前，该方法广泛应用于变压器故障类型和故障程度的诊断，IEC为此制定了三比法推荐标准。气相色谱的优点是不受外界电磁干扰，准确度高，对早期潜在故障更敏感，但不能反映突发故障，不能定位故障。(4)超声波检测法。局部放电的判断和分析是根据超声波信号进行的，典型的超声波传感器的频带大多为50-200 kHz。光纤技术已应用于局部放电的超声波检测。变压器中局部放电产生的超声波挤压光纤，使光波在光纤中传播时受到调制。局部放电的超声信号可以通过使用合适的调制解调器来提取，避免了传统的方法。油钢复合路径的影响。这种方法的优点是不影响主要电气设备的安全运行，受电磁干扰影响较小；缺点是放电源与超声波探

41、头之间的波阻抗极其复杂，而且由于传播路径复杂、衰减严重，常常检测到超声波信号。灵敏度低。光学设备成本高，检测稳定性不高。图4.1-2 超声波安装示意图(5)红外检测。这是基于局部放电点的温度升高，利用红外探测器的热成像原理实现热点测量。但由于变压器结构和传热过程的复杂性，电流互感器红外检测主要针对一些外部变压器故障（包括导体连接不良、漏磁引起的箱体涡流、冷却装置故障和变压器套管故障等） .)。目前最常用的监测技术有脉冲电流法、超声波法和超高频检测法。图 4.1-3 宽带电流互感器安装示意图国内局部放电检测常用的三种检测方式：脉冲电流、超声波、超高频的配置原理及投资经济分析如下：超声波检测方式：

42、一套三相变压器需要配备4个超声波传感器。每个传感器成本1.6万元，现场超声波检测分析装置约126万元；一台变压器为一台分析仪；对一套三相变压器进行超声波检测，共需资金133万元。脉冲电流检测方法：一组三相变压器需要配备6个脉冲电流传感器。每个传感器成本6000元，现场脉冲电流分析仪约10万元；一组变压器有一个分析装置；一组变压器安装脉冲电流共需13.6万元。超高频检测方法：一套三相变压器需要配备6个超高频传感器。每个传感器成本3万元，现场UHF分析仪约35万元；一组变压器需要一套现场UHF分析仪；为一组变压器安装超高频传感器共需53万元。表 4.1-1一组500kV 变压器（万元）各种局部离线

43、监测方案的投资和经济比较费用项目超声波检测脉冲电流法超高频检测方法本期投资费用133.0 _13.653.0 _国内很多厂家都采用高频电脉冲法进行局部放电监测。在实际工程中，由于其易受干扰，工程应用效果较差。如果变压器内部发生局部放电，C 2 H 2 、H 2 、CO、CO 2 、C 2 H 6等气体成分会发生变化，虽然油色谱监测也可以判断局部放电的状态，但反应速度是缓慢的; UHF和超声波检测方法可以快速检测局部放电，但超声波检测方法易受干扰且设备昂贵。考虑到各种可以快速判断局部放电的在线监测方式的性价比，现阶段建议配置UHF检测方式进行局部放电在线监测。4.3.3主变套管介损在线监测配置的

44、必要性分析主变压器套管是典型的容性设备。电容设备是指绝缘结构采用电容屏的电气设备。通过测量介损tan和电容，可以更灵敏地发现电容设备的绝缘缺陷。目前的预防措施 本试验也以这两个参数为主要测量对象。如果在设备运行过程中采用在线监测的方式对这两个参数进行实时监测，不仅可以及时发现运行设备的绝缘缺陷，而且可以达到延伸甚至替代常规预防性测试的目的。取得成就。据国家电网公司智能电网部高压设备智能技术分析报告显示，主变套管故障仅占主变故障的15%。目前这类状态监测设备价格较高，前端采集总则采用磁耦合方式。从一些安装了主变压器套管在线监测的变电站和中试机构来看，这类状态监测设备技术还不是很成熟，误报率高，不

45、能准确反映主变压器套管的绝缘缺陷。不建议使用。根据以上原因，套管介质损耗状态监测装置是一种可选的解决方案。4.3.4主变绕组光纤测温在线监测配置的必要性分析电力变压器的绕组温度与变压器的寿命有很大关系。变压器绕组的年平均温度具有正常寿命。当超过或达不到时9898，变压器的寿命每增减一倍，寿命减半或加倍。6对于大型电力变压器，绕组热点温度的内容极限120为100，但当绕组热点温度超过时140，附近的油会分解成气体，如油中CO和CO2的含量会增加;它会使绝缘纸破裂，产生糠醛。 (C4H3O-CHO)，此时通过绝缘油的油色谱分析可以发现可燃气体和糠醛含量的变化，但是当140出现低温过热时，色谱分析无

46、法发现变化。此时热点温度如超过内容限值，不仅会影响变压器的使用寿命，还会威胁到变压器的安全运行。因此，变压器绕组温度的监测对于保证安全运行和延长设备寿命具有重要意义。光纤测温技术是将测温光纤植入绕组线圈，通过光纤将绕组温度传输到采集装置。该方法可以直接测量变压器绕组的实时温度，改进变压器的预测建模技术，达到实时互测变压器绕组温度状态的目的，提高测量精度。但这种方法在变压器制造过程中要嵌入测量点，需要多嵌入几个点才能遇到真正的最热点，测量结果更准确。但由于传感器嵌入绕组中，对主变压器的内绝缘设计影响很大；另一方面，光纤传感器的使用寿命总则为十到十二年，如果光纤传感器在设备投入运行后出现故障，则无

47、法更换。 ，残留在设备本体中会影响主变压器的运行寿命。为了变压器主要设备的安全，本项目变压器绕组温度监测采用传统的铂电阻测温系统，不建议配置光纤绕组测温。4.4 断路器三相分合闸同步监测的必要性分析分合闸时间和同步性是SF 6 断路器机械特性的重要参数。分合闸时间直接影响断路器的分合闸性能。断路器只有在保证适当的分合闸时间的情况下，才能充分发挥其分断电流的能力。分闸时间过长，起弧时间会增加，特别是在排除短路故障后，过长的燃烧时间可能会导致触点烧毁甚至爆炸。如果分合闸次数严重不同，会导致电路或变压器全相接通或切断，造成过电压损坏绝缘。可见分合闸时间和同步性是断路器性能的重要保证。为了监测断路器的分合闸速度和同步性，一些智能一次设备制造商开发了相应的监测装置，以实现断路器这一功能的智能化。该装置通过内置的分合闸电流互感器监测分合闸的启动时间，并通过断路器的辅助开关触点确定分合闸时间和合闸状态，从而确定分合闸时间和分闸。和关闭状态。确定断路器的行程，并监测速度、行程和超程以反映同步性问题。断路器三相分合闸同步性监测是一次设备