智能变电站的一次设备

智能变电站的一次设备第1页/共36页主要内容电力系统一次设备的基本概念变电站主要一次设备介绍变压器断路器隔离开关接地开关电容器电抗器互感器常见电压互感器举例电子式电压互感器优缺点介绍常见电流互感器举例电子式电流互感器优缺点介绍组合电器（GIS）概念及优点变电站一次设备智能化一次设备智能化的概念及意义常见的一次设备智能化简介第2页/共36页变电站一次设备的概念电力系统是集电力能源的生产、变换、输送、分配和使用于一体的综合系统，电力系统的一次设备直接连接于电力系统的高压电网中，参与电力能源的生产、变换、输送、分配和使用。第3页/共36页变电站主要一次设备介绍——变压器

变压器是电力系统交流电力能源实现转换的主要设备，能够实现不同电压等级的电力能源的相互转换以便于电力系统的连接，优化电力能源的传输。第4页/共36页变电站主要一次设备介绍——常见的几种断路器第5页/共36页变电站主要一次设备介绍——断路器断路器概念：接通或断开电力系统各设备连接的重要设备。断路器特点：它配置有相对完善的熄灭电弧的装置，具备断开电力系统的负荷电流和故障电流能力。断路器作用：系统正常运行时根据需要改变电力系统的连接关系，调节潮流；系统故障时断开故障电流切断故障设备与系统的电气连接。第6页/共36页变电站主要一次设备介绍——常见的隔离开关第7页/共36页变电站主要一次设备介绍——隔离开关隔离开关概念：改变电力系统各设备连接方式（运行方式）的主要设备。隔离开关特点：它没有熄灭电弧的装置，不具备断开电力系统的大负荷电流和故障电流能力；断路器断开回路后、等电位和设备空载的情况下操作。隔离开关作用：系统正常运行时根据需要改变电力系统的运行方式；断开检修设备与系统的电气连接，形成明显的断开点，隔离检修设备。第8页/共36页变电站主要一次设备介绍——常见的接地开关第9页/共36页变电站主要一次设备介绍——接地开关接地开关特点：它的一端直接与变电站的接地网相连，另一端（静触头）安装在带电设备上；除了特殊需求，接地开关应处于断开状态。接地开关的分类：系统工作接地开关；设备检修接地开关。接地开关的作用：设备检修接地开关检修设备残余电荷释放；形成检修设备各个可能来电侧的设备短路接地状态，保障检修人员的人身安全。系统工作接地开关；保护设备运行安全；优化系统的接地网络，简化继电保护配置。第10页/共36页变电站主要一次设备介绍——电容器电容器主要作用：无功功率补偿，改善无功分布,优化系统运行状态及电能质量;改善高压输电线路运行参数，提高输电线路功率极限;与电抗器并联形成高频滤波装置，限制高频信号在电力系统的传播。第11页/共36页变电站主要一次设备介绍——电抗器电抗器主要作用：与容器并联形成高频滤波装置，限制高频信号在电力系统的传播。限制短路电流，保障设备安全。改善高压输电线路运行参数，限制空载过电压。第12页/共36页变电站主要一次设备介绍——电抗/电容器在电力系统的应用高频阻波器结合滤波器耦合电容器串联电容器并联电抗器无功补偿电容器组第13页/共36页变电站主要一次设备介绍——互感器互感器概念：互感器是测量电网电气参数的重要装置，是继电保护、自动装置、计量设备、测量仪表等二次设备感知电力系统运行状态的关键设备。互感器作用：能够将电力系统的大电流高电压转换成变电站二次设备能够使用的小电流低电压信息供二次设备使用。第14页/共36页变电站主要一次设备介绍——互感器分类按功能作用：电流互感器；电压互感器。按工作原理：电压互感器：电感分压电磁感应式电容分压电磁感应式电容分压电子式电阻分压电子式电流互感器：电磁感应式（罗氏线圈电流互感器、常规压电磁感应）光学电子式第15页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电流互感器举例光学电流互感器：磁旋光效应原理——当一束光通过一个磁场后其偏振面就会发生偏转，其偏转角ϕ是对被测电流i周围磁场强度的线积分成正比。第16页/共36页变电站主要一次设备介绍——光学电流互感器举例第17页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电流互感器举例罗氏线圈电流互感器：采用电磁感应原理，只不过采用了空心线圈（或低功率线圈）。它由罗氏线圈、积分器、模数转换、光电转换等元件组成。罗氏线圈两端产生的感应电势e(t)经过积分器处理后得到与被测电流成比例的电压信号，经处理、变换后，即可得到与一次电流成比例的模拟量输出，再模数转换、光电转换处理转换为光数字信号输出至合并单元。第18页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电流互感器举例第19页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电流互感器优点电子式电流互感器的优点：电流变换的线性度更好；频响范围更宽；没有铁磁畸变和饱和问题；抗干扰性好；二次开路时不会产生高电压，运行安全性更高；采样回路的中间环节少，采样精度高。负载能力强。重量轻便于集成化安装。绝缘介质稳定，维护量小；第20页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电流互感器存在的问题存在的问题：罗氏线圈互感器电子元件的供能可靠性问题；罗氏线圈互感器抗干扰问题；光学互感器工作光源寿命问题；光学互感器光源系统温度稳定性问题；光学互感器磁光感应元件安装位置对测量精度影响大，设备运输要求高。第21页/共36页变电站主要一次设备介绍——常见电压互感器举例电容分压式电磁型互感器第22页/共36页变电站主要一次设备介绍——常见电压互感器举例电容分压式电子互感器第23页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电压互感器优点电子式电压互感器的优点：采用0-5V的小信号输出，便于与数字电路进行接口。光数字信号传输，不存在传输的电压损耗，精度更高。电压变换的线性度更好，频响范围更宽；不存在铁磁畸变和饱和问题。光数字信号输出没有二次短路烧坏电压互感器的问题，运行可靠性更高。设备重量轻便于集成化安装。第24页/共36页变电站主要一次设备介绍——电子式电压互感器问题电子式电压互感器的问题：采用0-5V的小信号输出，抗干扰能力差。采用0-5V的模拟小信号输出，不能长距离传输；模数及A/D转化元件需要供能，受供能可靠性影响。模数及A/D转化元件与互感器一体化设计，电子元件工作环境恶劣，影响设备稳定；第25页/共36页变电站主要一次设备介绍——新型组合式一次设备GIS气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedmetal-enclosedSwitchgear，简称GIS）将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器、套管、电缆终端、油气套管等主要元件组合封闭在接地的金属壳体内，并充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质。第26页/共36页变电站主要一次设备介绍——GIS优点第27页/共36页变电站主要一次设备介绍——GIS优点结构紧凑，占用空间小，节省占地。模块化设计，运输方式灵活，现场安装、调试周期短；内部元件设备密封于高压SF6气体中，不受外部环境的影响，运行稳定可靠，维护工作量极小。元件设备集中安装便于进行在线监测。全部设备均采用电动操作机构，便于实现远程自动控制。各设备间除设置机械连锁外还设置操作电气回路连锁回路，操作安全性好。第28页/共36页变电站一次设备智能化——一次设备智能化概念一次设备的智能化就是在常规变电站运行监控系统的基础上增加监测反映设备运行状态和健康状况在线监测系统。在线监测系统主IED（监测主机）接收各监测子IED设备数据，完成数据分析、诊断、存储功能，并将数据及诊断结果上传监控主站。第29页/共36页变电站一次设备智能化——一次设备智能化意义在常规变电站运行监控的基础上完善了变电站设备的监控措施；提高了变电站一次设备的监控质量；为设备状态检修和变电站远方巡视提供技术依据。第30页/共36页变电站一次设备智能化——常见设备智能化举例断路器智能化分合闸线圈监测：分合闸波形数据；分合闸时间数据；三相同期数据；触头机械特性监测：行程曲线数据；分合闸速度数据；储能电机监测：储能电机运行电流数据；储能电机运行状态数据；气室局部放电监测：监测最大放电量、单位时间放电次数和放电相位SF6密度微水监测。第31页/共36页变电站一次设备智能化——常见设备智能化举例避雷器智能化：避雷器泄漏电流避雷器放电次数第32页/共36页变电站一次设备智能化——常见设备智能化举例变压器智能化：变压器油在线监测：H2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H2、CO2和微水数据局放在线监测：监测最大放电量、单位时