电力设备状态检测技术及其进展.pptx
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电力设备状态检测技术及其进展.pptx
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XJTUEE智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展董明严璋西安交通大学2010年4月1XJTUEE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、小结目录目录2XJTUEEI前言前言进入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3XJTUEE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4XJTUEE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XJTUEE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。
6XJTUEEII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油中溶解气体监测局部放电监测局部放电监测绕组测温绕组测温红外与紫外红外与紫外振荡波振荡波7XJTUEE远红外法DGA监测系统(FTIR)8XJTUEEFTIR现场安装图9XJTUEEFTIR的性能10项目H2C2H2C2H4CH4C2H6COCO2水份测量浓度(ppm)10131205105%FTIR重复性(+/-,ppm)50.30.60.25253%测量范围(ppm)1020011000315001150020150052000108000595XJTUEEUHF局放检测传感器11XJTUEE12XJTUEEUHF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13XJTUEE14XJTUEE在线测温的关键部件温度计(传感器端部)安装15XJTUEE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适尺寸的楔形撑条是必须的16XJTUEE温度计(传感器端部)安装17XJTUEE温度计(传感器端部)安装18XJTUEE温度计(传感器端部)安装19XJTUEE油箱壁安装方式20XJTUEE运行动态负荷02004006008001000120009:
0012:
0015:
0018:
0021:
0000:
0003:
0006:
00MVA0102030405060708090100110120DGRUDDT230H5003AMVA/DG(Sun2004-07-0408:
00-Mon2004-07-0508:
00)MVATDG-ATDG-BTDG-CTDGHDG-AHDG-BHDG-CHDGHotspotTopOilLoad21XJTUEE光纤测温的重要性1.1.与传统方法的不与传统方法的不同同2.2.在线监测在线监测3.3.油温与绕组温度油温与绕组温度不一致不一致4.4.冷却系统瞬时控冷却系统瞬时控制制5.5.现场维修人员有现场维修人员有效工具效工具6.6.热运行试验热运行试验22HeatRunTestResultsforODFS-133000KVA/500KVTransformer0102030405060708090100123456789Time(hrs)Temperature(DegC)HVHVMVMVLeadHVLeadMVLeadRWTopOilXJTUEE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。
23XJTUEE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24XJTUEE红外检测实例线路绝缘子25XJTUEE红外检测实例隔离开关20.074.2203040506070AR0116.892.020406080AR0126XJTUEE红外检测实例断路器27XJTUEE红外检测实例PT28XJTUEE红外检测实例避雷器29XJTUEE红外检测实例CT28.132.729303132AR01AR02LI01LI02tand:
3.1%超标(标准1.0%)DGA:
(ppm)H2:
73714CH4:
13749C2H6:
1884C2H4:
125C2H2:
7总烃:
15766严重超标30XJTUEE红外检测实例高压电缆31XJTUEE用吊舱进行线路航测32XJTUEE红外诊断的局限性红外诊断的局限性1)1)由于环境因素的影响,设备散热、传热条件不同,这样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;缺陷判断的误差;2)2)只能观察设备表面温度分布,对于设备内部过热点(电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、缆接头、GISGIS内部接头、断路器触头等),很难确定其警戒内部接头、断路器触头等),很难确定其警戒温升。
温升。
3)3)不同设备、不同材料的发热特性各不相同,在不同条件不同设备、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。
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性分析,受人为因素的影响比较大XJTUEEGIS内部温度等值曲线图(设线芯温度为内部温度等值曲线图(设线芯温度为368.613)XJTUEE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35XJTUEE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36XJTUEE紫外成像污染、破损绝缘子37XJTUEE用紫外法监测带电水冲洗38XJTUEE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XJTUEE时域及频域的方法时域:
时域:
回复电压(RVM)极化/去极化电流(PDC)频域:
频域:
频域谱法(FDS)缺点:
缺点:
低频段水分估计低频段水分估计测试时间测试时间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40XJTUEE碳纳米管SF6分解气体检测XJTUEECNT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-30kV01020304050607000.511.522.533.5Conductance,G(S)Time,t(h)PDonPDoffPDonV=15kVV=30kV使用CNT体感器能出气传够检测SF6中生的局部放发电PD生发感器增加传导纳XJTUEE新型振荡波测试系统OWTSM2828kVpeakvoltageOWTSM6060kVpeakvoltage43XJTUEE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44XJTUEEIII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23年6月27日4545XJTUEE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。
第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段我国应分三个阶段推进智能电网的建设:
46XJTUEE智能电网对状态检测技术具体要求大量的智能分析算法大量的智能分析算法数据就地存储与判断,再逐层综合分析数据就地存储与判断,再逐层综合分析同类设备相互比较同类设备相互比较稳定性与可靠性要求大幅提高稳定性与可靠性要求大幅提高自动化程度提高自动化程度提高技术有效性要求提高技术有效性要求提高经济性经济性47XJTUEEIV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48XJTUEE指纹识别指纹库49特征指纹库A内部放电特征指纹库B油中悬浮放电指纹A1指纹A2指纹An指纹B2指纹B2指纹Bn故障级设备级指纹级1主变XJTUEE指纹识别识别结果50XJTUEEDGA中的ANN例Y1Y2Y3Y451正常过热电弧放电火花放电C2H2H2C2H4C2H6CH4CO.XJTUEE对某油浸变压器DGA的分析正正常常过过热热火火花花电电弧弧气体组分(106)ANN输出测试时间H2CH4C2H6C2H4C2H2COY1Y2Y3Y4IEC诊断结果6158504402120.2730.6280.1030.082正常6-24711008611203270.1520.8230.2650.023过热6-2252XJTUEE单神经网络和组合神经网络分类能力的比较53项目导电回路过热导磁回路过热涉及固体绝缘放电不涉及固体绝缘放电检验样本数65794741正判台次52633733正判率(%)80.079.778.780.5单神经网络模型总正判率(%)79.7正判台次59724338正判率(%)90.891.191.592.7组合神经网络模型总正判率(%)91.4XJTUEE援例推理综合诊断模型的结构示意54待诊变压器的DGA数据诊断结论源范例集3源范例集2源范例集1源范例综合评判算法DGA数据的预处理基于神经网络的范例检索算法DGA数据的预处理基于欧式距离的范例检索算法检索指标的选取基于模糊数学的范例检索算法XJTUEE不同检索方法在援例检索中的正判率()55故障类型导电回路过热导磁回路过热涉及固体绝缘放电不涉及固体绝缘放电项目分接开关引线绕组低温过热铁芯漏磁过热围屏匝间短路引线闪落悬浮放电油中局放分接开关渗漏待诊样本数25355532612201524134欧式距离64.068.660.671.773.150.065.066.779.276.975.0神经网络72.080.060.081.176.975.075.073.375.076.975.0正判率模糊数学80.074.380.079.276.966.770.080.070.0869.275.0XJTUEE一种综合诊断神经网络框图例56模糊自适应共振网络H2CH4C2H6C2H4C2H2CO正常过热放电整体绝缘判断网络RKtan差值增长率套管绝缘判断网络RtanCx铁芯绝缘判断网络铁芯对地电阻综合判断网络空载试验网络直流电阻判断网络套管绝缘正常受潮分接开关故障铁芯多点接地引线断股局部放电油试验判断网络主绝缘事故匝间饼间绝缘故障XJTUEECLP油中溶解气体分析专家系统国际标准国际标准CigreWG1501IEC60599DL/T722-2000IEEEC57.104基于基于CLPCLP数据及经验提出知识数据及经验提出知识规则规则每年分析超过每年分析超过70007000条样本条样本WarningLevelAnalysisTrendingAnalysis57010020030040050060012345678910010020030040050060012345678910010020030040050060012345678910XJTUEE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58XJTUEE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59XJTUEE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。
60XJTUEE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。
61XJTUEE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、推广抱有先天缺陷,难以克服提高,以至于部分人对该技术发展、推广抱有观望、否定甚至抵制等态度。
根据国内近年来的研究,已突破了大观望、否定甚至抵制等态度。
根据国内近年来的研究,已突破了大部分影响在线监测推广应用的技术瓶颈(避雷器、变压部分影响在线监测推广应用的技术瓶颈(避雷器、变压器、器、GIS、套管、套管、CT、视频等在智能检测、数据处理及诊断技、视频等在智能检测、数据处理及诊断技术领域),达到了技术实用化和智能化的效益。
目前针对个别技术术领域),达到了技术实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、物力进行技术攻关,并趋于解决。
难题,正在集中人力、物力进行技术攻关,并趋于解决。
目前在线监测装置的投资价格限制其发展和推广,但随着技术的成目前在线监测装置的投资价格限制其发展和推广,但随着技术的成熟化、产品化、国产化,投资价格会大幅度下降;投入与产出绩效熟化、产品化、国产化,投资价格会大幅度下降;投入与产出绩效比较宜以长远的眼光来着眼,社会效益及经济效益综合分析比较宜以长远的眼光来着眼,社会效益及经济效益综合分析在线监测技术自身的发展也需要在大量推广实用过程中,不断发在线监测技术自身的发展也需要在大量推广实用过程中,不断发现、克服及研究提高现、克服及研究提高62XJTUEE方向V安装、完善检测设备前后的效益对比:
非停次、的比;计划电数时间对停、次的比;计划电时间数对、修所花人力、物力的比;试验检对及系可靠性比;设备统对63XJTUEE智能电网并不是一次性全部完成,而需要通过局部的试点验证,再逐步往前推进。
通过不断地总结、完善、提高,最终实现发展目标。
64XJTUEE谢谢65
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- 电力设备 状态 检测 技术 及其 进展