智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展

1智能电网中的电力设备形状检测技术及其进展董明严璋西安交通大学2021年4月2一、前言二、电力设备形状检测与在线监测技术新进展三、智能电网中的形状检测特点与要求四、支持形状检测的高级算法和诊断系统五、小结目录I前言3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/规范提高设备老化智能计量/需求呼应环保压力本钱上升电力需求增长4科学技术提高是根底智能电网根底技术产业开展电子计算机通讯分布电源蓄能技术智能设备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讯技术传统输配电网6随着电网资产规模的扩展、设备数量的添加、技术程度的提高以及运转规范要求的日趋严厉，管理好、维护好、运转好各级电网，提高设备的安康程度和运用寿命，降低电网运转维护本钱，对于保证电网平安、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——形状检修是智能电网建立中的关键一环。II电力设备形状检测与在线监测技术新进展油中溶解气体监测部分放电监测绕组测温红外与紫外振荡波……78远红外法DGA监测系统〔FTIR〕9FTIR现场安装图10FTIR的性能11UHF局放检测传感器1213UHF测局放实例——缺点之一局放量6000pC解体发现系由于静电屏蔽焊接不良呵斥电位浮动产生1415在线测温的关键部件

温度计〔传感器端部〕安装16温度计〔传感器端部〕安装在线圈或线圈套筒处置之前安装改良支撑、适宜的支架以维护光纤电缆为了便于安装，需求将套筒磁极尾的末端进展适当的改动完好撑条必需安装在临近最热点的撑条中，改换原有的盘式绕组。适宜尺寸的楔形撑条是必需的17温度计〔传感器端部〕安装18温度计〔传感器端部〕安装19温度计〔传感器端部〕安装20油箱壁安装方式21运转——动态负荷HotspotTopOilLoad22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转实验23红外热成像测试技术原理：用红外线热像仪来捕捉〔接纳〕物体外表发出的红外辐射，显示物体外表辐射能量密度的分布情况〔红外热图〕。经过察看物体的红外热分布图，并丈量所需位置的温度，来判别设备缺点所在的位置及程度〔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。在设备运转形状时测试。远间隔、准确、实时、快速、简便、平安、可靠、直观。24红外检测实例——导线华中至上海500kV线路孝感段巡检导线衔接处；间隔50m紧急缺陷〔256oC〕，现场带电作业25红外检测实例——线路绝缘子26红外检测实例——隔分开关27红外检测实例——断路器28红外检测实例——PT29红外检测实例——避雷器30红外检测实例——CTtand:3.1%

超标(规范1.0%)DGA:(ppm)

H2:73714

CH4:49

C2H6:1884

C2H4:125

C2H2:7

总烃:15766

严重超标31红外检测实例——高压电缆32用吊舱进展线路航测红外诊断的局限性1)由于环境要素的影响，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，必然带来热缺陷判别的误差；

2)只能察看设备外表温度分布，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、不同资料的发热特性各不一样，在不同条件下的允许温升应各不一样，以及丈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偏重于红外图谱的定性分析，受人为要素的影响比较大GIS内部温度等值曲线图〔设线芯温度为368.613℃〕35紫外线成像经过察看设备的“电晕〞及“电气放电〞“电弧〞来判别设备的缺点所在位置断股，污染，裂纹等景象与红外互补36紫外成像——双光谱在白天、日光下检测紫外光的放射景象太阳盲区滤片+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外形光源紫外图像可见光图像图像重叠双光谱图像37紫外成像——污染、破损绝缘子38用紫外法监测带电水冲洗电介质呼应丈量方法油箱维护高压绕组低压绕组高压电源主绝缘~电流表物理性质丈量:纸板及绝缘油的导电率界面极化影响要素:绝缘几何尺寸温度受潮程度可导电的老化产物40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)缺陷：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

碳纳米管SF6分解气体检测CNT气体传感器对GIS中PD的根本呼应特性0.1MPaSF6尖-板电极施加电压:10kV-30kV运用CNT气体传感器可以检测出SF6中发生的部分放电PD发生传感器导纳添加43新型振荡波测试系统OWTSM2828kVpeakvoltageOWTSM6060kVpeakvoltage44电力设备形状检测新的开展方向气候信息的结合地理信息系统合并单元与二次维护系统结合III智能电网中的形状检测

特点与要求45实现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通讯技术分析与辅助决策技术可视化展现与操作2024/1/1945我国智能电网的开展目的2024/1/1946全面建立阶段，建成发、输〔配〕、用互动式买卖、运转平台，为发电厂、用户提供在线定制效力。推行运用阶段，总结试点阅历，提出智能电网建立规范，逐渐推行智能电网建立。规划试点阶段，重点开展智能电网开展规划任务，制定技术和管理规范，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点任务。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立：智能电网对形状检测技术详细要求47大量的智能分析算法数据就地存储与判别，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48IV支持形状检测的高级算法和诊断系统数据预处置滤波、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49指纹识别——指纹库50指纹识别——识别结果51DGA中的ANN例Y1Y2Y3Y452对某油浸变压器DGA的分析正常过热火花电弧53单神经网络和组合神经网络分类才干的比较54援例推理综合诊断模型的构造表示55不同检索方法在援例检索中的正判率(％)56一种综合诊断神经网络框图例57CLP油中溶解气体分析专家系统国际规范CigreWG1501IEC60599DL/T722-2000IEEEC57.104基于CLP数据及阅历提出知识规那么每年分析超越7000条样本WarningLevelAnalysisTrendingAnalysis58一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别三比值法、神经网络、

援例分析作第二次判别三比值法、神经网络、

援例分析作第一次判别输入电气实验、附件及

外观检查等异常信息N附件缺点内部缺点判别套管、风扇、

油泵等附件缺点基于粗糙集的

缺点诊断较详细的缺点类型、

相关案例与建议色谱异常？输入油色谱实验数据综合诊断59为建立智能电网，必需总结阅历，找出薄弱及缺乏处。方向I积极援用有效、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60方向II研发形状分析诊断系统，逐渐实现自我智能诊断、自我智能调整等才干。61方向III掌握设备情况还要为运转、扩改建等效力，即努力实现全寿命优化、为全局性的资产管理效力。62方向IV对在线监测技术开展过程中的认识缺乏问题将某些设备、某些技术在推行过程中的薄弱环节误以为在线监测的先天缺陷，难以抑制提高，以致于部分人对该技术开展、推行抱有张望、否认甚至抵抗等态度。根据国内近年来的研讨，已突破了大部分影响在线监测推行运用的技术瓶颈〔避雷器、变压器、GIS、套管、CT、视频等在智能检测、数据处置及诊断技术领域〕，到达了技术适用化和智能化的效益。目前针对个别技术难题，正在集中人力、物力进展技术攻关，并趋于处理。目前在线监测安装的投资价钱限制其开展和推行，但随着技术的成熟化、产品化、国产化，投资价钱会大幅度下降；投入与产出绩效比较宜以长久的目光来着