智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展

智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展1第1页，共62页，2023年，2月20日，星期五一、前言二、电力设备状态检测与在线监测技术新进展三、智能电网中的状态检测特点与要求四、支持状态检测的高级算法和诊断系统五、小结目录2第2页，共62页，2023年，2月20日，星期五I前言进入21世纪，随着全球资源、环境压力的不断增大，用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，电力行业正面临前所未有的挑战和机遇。技术/标准进步设备老化智能计量/需求响应环保压力成本上升电力需求增长3第3页，共62页，2023年，2月20日，星期五科学技术进步是基础智能电网基础技术产业发展电子计算机通讯分布电源蓄能技术智能设备4第4页，共62页，2023年，2月20日，星期五智能电网特征智能电网

现代电力技术

现代测控技术计算机技术

电力电子技术通信技术

传统输配电网第5页，共62页，2023年，2月20日，星期五随着电网资产规模的扩大、设备数量的增加、技术水平的提高以及运行标准要求的日趋严格，管理好、维护好、运行好各级电网，提高设备的健康水平和使用寿命，降低电网运行维护成本，对于保证电网安全、改善电能质量、提高供电可靠性和资产运营效率，都具有重要的作用——状态检修是智能电网建设中的关键一环。6第6页，共62页，2023年，2月20日，星期五II

电力设备状态检测与在线监测技术新进展油中溶解气体监测局部放电监测绕组测温红外与紫外振荡波……7第7页，共62页，2023年，2月20日，星期五远红外法DGA监测系统（FTIR）8第8页，共62页，2023年，2月20日，星期五FTIR现场安装图9第9页，共62页，2023年，2月20日，星期五FTIR的性能

10第10页，共62页，2023年，2月20日，星期五UHF局放检测传感器11第11页，共62页，2023年，2月20日，星期五12第12页，共62页，2023年，2月20日，星期五UHF测局放实例——故障之一局放量6000pC解体发现系由于静电屏蔽焊接不良造成电位浮动产生13第13页，共62页，2023年，2月20日，星期五14第14页，共62页，2023年，2月20日，星期五在线测温的关键部件

温度计

（传感器端部）安装15第15页，共62页，2023年，2月20日，星期五温度计

（传感器端部）安装在线圈或线圈套筒处理之前安装改良支撑、合适的支架以保护光纤电缆为了便于安装，需要将套筒磁极尾的末端进行适当的改动完整撑条必须安装在临近最热点的撑条中，更换原有的盘式绕组。合适尺寸的楔形撑条是必须的16第16页，共62页，2023年，2月20日，星期五温度计

（传感器端部）安装17第17页，共62页，2023年，2月20日，星期五温度计

（传感器端部）安装18第18页，共62页，2023年，2月20日，星期五温度计

（传感器端部）安装19第19页，共62页，2023年，2月20日，星期五油箱壁安装方式20第20页，共62页，2023年，2月20日，星期五运行——动态负荷HotspotTopOilLoad21第21页，共62页，2023年，2月20日，星期五光纤测温的重要性与传统方法的不同在线监测油温与绕组温度不一致冷却系统瞬时控制现场维修人员有效工具热运行试验22第22页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外热成像测试技术原理：用红外线热像仪来捕捉（接收）物体表面发出的红外辐射，显示物体表面辐射能量密度的分布情况（红外热图）。通过观察物体的红外热分布图，并测量所需位置的温度，来判断设备故障所在的位置及程度（缺油，受潮，松动，绝缘老化等情况）。特点：是被动的、非接触式的检测。在设备运行状态时测试。远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。23第23页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——导线

华中至上海500kV线路孝感段巡检导线连接处；距离50m紧急缺陷（256oC），现场带电作业24第24页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——线路绝缘子25第25页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——隔离开关26第26页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——断路器27第27页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——PT28第28页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——避雷器29第29页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——CTtand:3.1%

超标(标准1.0%)DGA:(ppm)

H2:73714

CH4:13749

C2H6:1884

C2H4:125

C2H2:7

总烃:15766

严重超标30第30页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外检测实例——高压电缆31第31页，共62页，2023年，2月20日，星期五用吊舱进行线路航测32第32页，共62页，2023年，2月20日，星期五红外诊断的局限性1)由于环境因素的影响，设备散热、传热条件不同，这样所测得的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷判断的误差；

2)只能观察设备表面温度分布，对于设备内部过热点（电缆接头、GIS内部接头、断路器触头等），很难确定其警戒温升。3)不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条件下的允许温升应各不相同，以及测量的误差和参考点选取的随机性，所得相对温升存在很大误差，根据相对温升来分析热缺陷并不准确。目前的红外诊断技术侧重于红外图谱的定性分析，受人为因素的影响比较大第33页，共62页，2023年，2月20日，星期五GIS内部温度等值曲线图（设线芯温度为368.613℃）第34页，共62页，2023年，2月20日，星期五紫外线成像通过观察设备的“电晕”及“电气放电”

“电弧”来判断设备的故障所在位置断股，污染，裂纹等现象与红外互补35第35页，共62页，2023年，2月20日，星期五紫外成像——双光谱在白天、日光下检测紫外光的放射现象太阳盲区滤片+紫外光探测器检测电晕及电气放电用可见光图像显示被测物体的实物形状光源紫外图像可见光图像图像重叠双光谱图像36第36页，共62页，2023年，2月20日，星期五紫外成像——污染、破损绝缘子37第37页，共62页，2023年，2月20日，星期五用紫外法监测带电水冲洗38第38页，共62页，2023年，2月20日，星期五电介质响应测量方法油箱保护高压绕组低压绕组高压电源主绝缘~电流表物理性质测量:纸板及绝缘油的导电率界面极化影响因素:绝缘几何尺寸温度受潮程度可导电的老化产物第39页，共62页，2023年，2月20日，星期五时域及频域的方法时域：回复电压(RVM)极化/去极化电流(PDC)频域：频域谱法(FDS)缺点：低频段水分估计

测试时间0,0010,010,11100,00010,0010,010,11101001000频率(Hz)tan高低高高低低纸板中的水分绝缘几何尺寸油电导率0,1101001000110100100010000时间(s)I((nA)1低highlow油电导率高IdepIpol绝缘几何尺寸

40第40页，共62页，2023年，2月20日，星期五碳纳米管SF6分解气体检测第41页，共62页，2023年，2月20日，星期五CNT气体传感器对GIS中PD的基本响应特性0.1MPaSF6尖-板电极施加电压:10kV-30kV使用CNT气体传感器能够检测出SF6中发生的局部放电PD发生传感器导纳增加第42页，共62页，2023年，2月20日，星期五新型振荡波测试系统

OWTSM2828kVpeakvoltageOWTSM6060kVpeakvoltage43第43页，共62页，2023年，2月20日，星期五电力设备状态检测新的发展方向气象信息的结合地理信息系统合并单元与二次保护系统结合44第44页，共62页，2023年，2月20日，星期五III

智能电网中的状态检测

特点与要求实现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通信技术分析与辅助决策技术可视化展现与操作2023/4/104545第45页，共62页，2023年，2月20日，星期五我国智能电网的发展目标全面建设阶段，建成发、输（配）、用互动式交易、运行平台，为发电厂、用户提供在线定制服务。推广运用阶段，总结试点经验，提出智能电网建设标准，逐步推广智能电网建设。规划试点阶段，重点开展智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。第一阶段第二阶段第三阶段我国应分三个阶段推进智能电网的建设：46第46页，共62页，2023年，2月20日，星期五智能电网对状态检测技术具体要求大量的智能分析算法数据就地存储与判断，再逐层综合分析同类设备相互比较稳定性与可靠性要求大幅提高自动化程度提高技术有效性要求提高经济性47第47页，共62页，2023年，2月20日，星期五IV支持状态检测的高级算法和诊断系统数据预处理滤波、平滑趋势预测“指纹”识别技术人工神经网络援例推理基于统计的隐含马尔可夫模型（HMM）专家系统48第48页，共62页，2023年，2月20日，星期五指纹识别——指纹库49第49页，共62页，2023年，2月20日，星期五指纹识别——识别结果50第50页，共62页，2023年，2月20日，星期五DGA中的ANN例

Y1Y2Y3Y451第51页，共62页，2023年，2月20日，星期五对某油浸变压器DGA的分析

正常过热火花电弧52第52页，共62页，2023年，2月20日，星期五单神经网络和组合神经网络分类能力的比较

53第53页，共62页，2023年，2月20日，星期五援例推理综合诊断模型的结构示意54第54页，共62页，2023年，2月20日，星期五不同检索方法在援例检索中的正判率(％)

55第55页，共62页，2023年，2月20日，星期五一种综合诊断神经网络框图例

56第56页，共62页，2023年，2月20日，星期五CLP油中溶解气体分析专家系统

国际标准CigreWG1501IEC60599DL/T722-2000IEEEC57.104基于CLP数据及经验提出知识规则每年分析超过7000条样本WarningLevelAnalysisTrendingAnalysis57第57页，共62页，2023年，2月20日，星期五一种已实现的诊断专家系统框图Y过热放电导电回路

过热导磁回路

过热涉及

固体绝缘不涉及

固体绝缘三比值法、神经网络、

援例分析作第二次判断三比值法、神经网络、

援例分析作第二次判断三比值法、神经网络、

援例分析作第一次判断输入电气试验、附件及

外观检查等异常信息N附件故障内部故障判断套管、风扇、

油泵等附件故障基于粗糙集的

故障诊断较详细的故障类型、

相关案例与建议色谱异常？输入油色谱试验数据综合诊断58第58页，共62页，2023年，2月20日，星期五为建设智能电网，必须总结经验，找出薄弱及不足处。方向I积极引用有效、性价比高的各类检测手段，特别是对关键设备及薄弱环节。高压一次设备的数字化转换提高在线监测的效果，使得数字电网更加智能化V小结59第59页，共62页，2023年，2月20日，星期五方向II研发状态分析诊断系统，逐步实现自我智能诊断、自我智能调整等能力。60第60页，共62页，2023年，2月20日，星期五方向III掌握设备状况还要为运行、扩改建等服务，即努力实现全寿命优化、为全局性的资产管理服务。61第61页，共62页，2023年，2月20日，星期五方向IV对在线监测技术发展过程中的认识不足问题将某些设备、某些技术在推广过程中的薄弱环节误认为在线监测的先天缺陷，难以克服提高，以至于部分人对该技术发展、推广抱