智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展.ppt

1,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,2,一、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,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/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,4,智能电网特征,智能电网,传统输配电网,6,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。,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,7,8,远红外法DGA监测系统（FTIR）,9,FTIR现场安装图,10,FTIR的性能,11,UHF局放检测传感器,12,13,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,14,15,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,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,运行动态负荷,22,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,23,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。,24,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,25,红外检测实例线路绝缘子,26,红外检测实例隔离开关,27,红外检测实例断路器,28,红外检测实例PT,29,红外检测实例避雷器,30,红外检测实例CT,tand:3.1%超标(标准1.0%)DGA:(ppm)H2:73714CH4:13749C2H6:1884C2H4:125C2H2:7总烃:15766严重超标,31,红外检测实例高压电缆,32,用吊舱进行线路航测,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,GIS内部温度等值曲线图（设线芯温度为368.613）,35,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,36,紫外成像双光谱,在白天、日光下检测紫外光的放射现象,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,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),缺点：低频段水分估计测试时间,碳纳米管SF6分解气体检测,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,43,新型振荡波测试系统,OWTSM2828kVpeakvoltage,OWTSM6060kVpeakvoltage,44,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,III智能电网中的状态检测特点与要求,45,实现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通信技术分析与辅助决策技术可视化展现与操作,2019/12/6,45,我国智能电网的发展目标,2019/12/6,46,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：,智能电网对状态检测技术具体要求,47,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,48,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,49,指纹识别指纹库,50,指纹识别识别结果,51,DGA中的ANN例,Y1,Y2,Y3,Y4,52,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能力的比较,54,援例推理综合诊断模型的结构示意,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,57,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,WarningLevelAnalysis,TrendingAnalysis,58,一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,59,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,60,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。,61,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。,62,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，已突破了大部分影响在线监测推广应用的技术瓶颈（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在线监测技