高压设备智能化技术导则解析

高压设备智能化技术导则解析2010年4月22日北京智能电网技术定义的困惑三大领域绿色能源的接入技术需求侧管理技术应用电子与信息技术提升电网可靠性的相关技术在线监测技术在线监测技术在线监测技术的发展在线监测的系统结构在线监测技术的瓶颈限于报警的低效应用不能令人满意的可靠性数据整合的困局理论价值与实际效果智能高压设备智能高压设备的由来智能高压设备与智能电网国网关于智能高压设备的研究现状与动态智能高压设备-理想与现实智能高压设备理念的建立智能高压设备的标准智能高压设备的研究高压设备智能化的需求及目标提升电网的可靠性可感知的负荷控制可预报的设备故障可预知的保护动作提高运行绩效、减少占地，体现低碳理念冷却器智能控制，节能高效集成设计，节约占地在线自诊断，降低设备运维成本促进电工制造业技术升级高压设备智能化的设计理念大脑神经身体高压设备智能化示意图：变压器高压设备智能化的技术特征测量参量应用技术要求主油箱油面温度过热、冷却装置异常（不确定度）气体继电器节点信息内部严重放电、短路0差错压力释放器状态信号内部严重放电、短路0差错主油箱油位上限、下限（不确定度）分接开关油箱油位上限、下限（不确定度）风扇电机电流、电压风扇及风扇电机状态1.5%（不确定度）油流继电器信号（如有）油泵异常指示0差错有载分接开关驱动电源电压操动电源状态1.5%（不确定度）有载分接开关切换次数机械寿命0误差有载分接开关当前分接位置状态量0差错各侧负荷电流及中性点电流保护、状态感知符合设计要求测量数字化：变压器测量数字化：断路器/GIS设备_1测量参量应用技术要求CB就地/远方操作指示信号就地/远方操作指示0差错DS、ES、FES就地/远方位置信号位置指示0差错联锁/解锁位置信号联锁/解锁位置指示0差错CB、DS、ES、FES合位置信号位置指示0差错CB、DS、ES、FES分位置信号位置指示0差错CB、DS、ES、FES操作次数机械寿命0差错CB合、分控制回路断线信号控制回路断线故障指示0差错CB低油压分闸闭锁报警信号CB低油压分闸闭锁报警符合设计要求CB低油压合分闭锁报警信号CB低油压合分闭锁报警符合设计要求CB低油压分合分闭锁报警信号CB低油压分合分闭锁报警符合设计要求CB未储能报警信号CB未储能报警符合设计要求CB电机过流过时报警信号CB电机过流过时报警符合设计要求测量数字化：断路器/GIS设备_2测量参量应用技术要求CB三相不同期分闸双重化报警信号1CB三相不同期分闸报警符合设计要求CB三相不同期分闸双重化报警信号2CB气室SF6低气压闭锁双重化报警信号1CB气室低气压闭锁报警符合设计要求CB气室SF6低气压闭锁双重化报警信号2CB气室SF6低气压报警信号CB气室低气压报警符合设计要求其它气室SF6低气压报警信号其它气室低气压报警符合设计要求直流电源失电报警信号直流电源失电报警符合设计要求交流电源失电报警信号交流电源失电报警符合设计要求控制网络化电力变压器冷却器控制有载分接开关控制断路器间隔断路器分、合控制隔离、接地、快速接地开关分、合控制选相合闸控制顺序控制控制方式自备控制装置控制智能组件控制系统指令通过智能组件控制状态可视化：变压器_1监测项目电压等级应用建议技术要求局部放电110kV/220kV可采用第.2条500kV及以上宜采用油中溶解气体110kV/220kV可采用第.3条500kV及以上宜采用油中含水量220kV及以上可采用绕组光纤测温220kV~500kV可采用第.4条750kV可采用气体聚集量（轻瓦斯）110kV/220kV可采用10ml（不确定度）500kV及以上宜采用状态可视化：变压器_2监测项目电压等级应用建议技术要求主油箱底部油温220kV及以上宜采用1℃（不确定度）铁心接地电流110kV/220kV可采用2.5%（不确定度）500kV及以上宜采用侵入波500kV及以上可采用-电容式套管电容量220kV及以上可采用0.5%（不确定度）套管介质损耗因数220kV及以上可采用0.001（不确定度）变压器振动波谱500kV及以上可采用-变压器声学指纹500kV及以上可采用状态可视化：断路器/GIS设备检测部位自检测参量诊断价值所有气室局部放电放电性缺陷气体压力密封缺陷气体含水量受潮绝缘漏电流绝缘缺陷气体分解物局部放电/电弧（GIS/罐式）断路器气室行程-时间特性操动机构缺陷分合闸线圈电流波形脱扣机构缺陷/开关类储能电机工作状态储能机构缺陷气室温度电气接触不良（GIS）声学指纹断路器机械缺陷隔离开关气室气室温度电气接触不良（GIS）功能一体化传感器与一次设备的一体化设计内置型：如光纤绕组测温传感器、油温传感器连通型：如油压、油中溶解气体传感器外置型：如铁心电流传感器、超声传感器测量装置与一次设备的一体化设计套管集成电流互感器套管设计成兼做电压互感器测、控、检、计、保趋向融合信息互动化与设备管理系统的互动获取宿主设备的指纹信息、非自检测信息发送宿主设备的状态信息、检修建议信息与调度系统互动发送设备故障模式及几率预报信息发送绕组温度等信息接收状态咨询请求/接收负荷预报信息智能高级应用从传统关注设备可靠性转变为关注电网的可靠性预期设备寿命，从电网的大视角实现寿命周期成本管理智能组件的硬件结构变压器检测项目及原理：局部放电局部放电诊断价值局部绝缘缺陷（材质缺陷、雷击、短路冲击、过热起泡等）绝缘耐受局放能力下降（受潮、老化）反映绝缘局部缺陷最灵敏、响应最快的诊断技术局部放电测量技术电磁耦合式天线感应式超声接收式应用情况案例在数十至百例之间抗干扰、可靠性是关键问题变压器检测项目及原理：DGADGA诊断价值局部放电绝缘过热（铁心绝缘等缺陷，冷却系统故障、过负荷等）绝缘受潮约40%的缺陷是通过DGA发现的DGA检测技术色谱柱+半导体检测技术复合膜+燃料电池检测技术光声光谱检测技术、近红外光谱吸收技术应用情况国内有数百应用案例安全接入、可靠性是关键问题变压器检测项目及原理：绝缘温度检测诊断价值绕组热点温度检测（热点温度控制）绝缘寿命评估冷却器效率评估运行优化控制绝缘温度检测技术铂电阻/4-20mA变送器顶层油温、底层油温检测技术绕组光纤测温技术应用情况绕组光纤测温目前已应用到500kV等级，百余案例顶层油温/底层油温技术成熟，大量应用变压器检测项目及原理：铁心绝缘检测诊断价值铁心绝缘缺陷（多点接地）与DGA、负荷水平一起综合判断铁心绝缘检测技术铁心接地引线电流检测技术应用情况大量应用，技术成熟注意铁心接地安全变压器检测项目及原理：侵入波检测诊断价值过电压引起的绕组绝缘损伤（特别是低压绕组）与DGA一起应用侵入波检测技术通过新型频率响应特性好的OVT检测通过套管末屏组成电容分压器检测（入口）数据压缩存储技术应用情况百余案例可靠性、频率和记忆长度问题变压器检测项目及原理：高压套管检测诊断价值套管绝缘受潮、劣化套管屏蔽层击穿高压套管检测技术硬件锁相环+FFT检测技术正交检测技术应用情况数百案例可靠性问题受制于CVT相位测量误差，介质损耗因数不稳定变压器检测项目及原理：OLTC检测诊断价值OLTC机械性缺陷OLTC触头寿命OLTC检测技术操动时声学指纹检测（大约10Hz~30kHz）操动时电机电流波形检测操动时负荷电流值和操动次数应用情况声学指纹CIGRE推荐电机电流波形检测容易实现负荷电流值可以共享国内未见案例几个问题_1为什么要就地自诊断？数据流量控制需要实时诊断实时预报的需要（集中计算-分布式计算）实时负荷控制的需要兼容各种监测技术（数据解析）的需要如何进行综合诊断?各参量独立诊断各参量相互验证性诊断诊断结果要其他系统可识别自诊断报告异常时，如何查看原始数据？采用数据召唤的方式多个系统，但不同时运行，与在线监测有区别智能设备=数值变电站+在线监测?_2理念和目标不同系统的结构不同数据处理方式不同数据分析方式不同信息互动方式不同几个问题_3电子产品寿命短，应用到电力设备上不合适？电子产品的寿命真的就几年？在线监测可靠性低是因为没有技术标准？什么原因导则的故障？哪家有智能组件或智能设备？智能设备与在线监测技术如何融合？相同的数据处理方式不论变电站是否数字化，通讯均按智能组件要求设计高压设备智能化示意图：变压器高压设备智能化示意图：断路器/GIS设备智能设备在智能电网