《电力系统状态检修》ppt课件

1、三个阶段 事后维修方式 1950年前设备维修的发展阶段预防性维修方式1950年1970年方案预修体制前苏联预防维修 制美国现行维修方式1970年至今预预知知维维修修和和状状态态维维修修以以利利用用率率为为中中心心的的维维修修可可靠靠性性维维修修以以可可靠靠性性为为中中心心的的维维修修适适应应性性维维修修全全面面计计划划质质量量维维修修费费用用有有效效维维修修失 误有认识的破坏知识性错误规那么性错误错 误忘 记漏 掉潜认识中的错误习惯不正确无认识滑 过没留意 形状监测的概念和义务 缺点预告根据缺点征兆,对能够发生缺点的时间、 位置和程度进展预测。 缺点诊断根据缺点特征,对已发生的缺点进展定 位和

2、对缺点开展程度进展判别。 形状监测对设备的运转形状进展记录、分类和评 估,为设备维护、维修提供决策。 三者内容相近、采用的方法大多一样、在线检测数据和分析、目的一致防患于未然 差别如图： 设备形状检修的根据1诊断预测缺点率设备运转寿命危险程度留意程度初期阶段稳定阶段劣化阶段留意阶段危险阶段实施修复破坏点简易诊断缺点预告缺点诊断形状监测建立缺点物理、化学模型和仿真对缺点物理、化学 过程的机理分析信号处置方式识别设备缺点发生的物理、化学过程设备缺点的外在表现关键技术 1传感器 2计算机网络和数据库 3数据分析 传感器技术和数据分析技术是形状监测系统所特有的关键技术。涉及学科 传感器技术、电子、机械

3、、化学、物理、数学、 光学、计算机及通讯等。形状检修作为一种较定期检修方式更能降低维修本钱、缩短检修停电 时间、延伸设备寿命的检修方式。形状检修是一种比较新的检修体 制，但胜利的实例并不多，鉴于此，作为形状检修根据的设备安康形状评价系统的研讨尚处于探求阶段。以在线监测数据为根底的设备安康形状评价，既要按照设备巡视检测、 定期检测和带电在线检测的结果进展缺点诊断，还要结合运用传 感技术、光电子技术及计算机技术等先进的手段，适时反映设备形状。对不同的电力设备，表示设备整体形状的参数能够是不同的，需视具 体情况确定。而以预防性实验数据为根底的设备形状评价，那么是根据 设备的历次实验数据交接性、预防性

4、，运转电压下的各种参数变 化，接受负荷及经受短路的情况，并与同类设备比较，综合分析设备 的安康情况，作为判别设备能否需求检修的根据。 国外运用与研讨 美国国家电力研讨院所 英国 日本发电检修协会 加拿大 德国斯蒂亚克电力公司、汉堡电力公司 国内电力设备形状维修的运用 传感器安装的消费和在线监测的运用情况还落后于国外先进程度，根本上还是实施以离线的预防性实验为根底的变压器运转形状评价比 主要缘由： 在线监测的硬件缺乏 需运用传感技术、光电子技术及计算机技术等先进的手段来实时反映设备形状，对相当一部分变电站来说，在经济及硬件设备等方面存在着或多或少的困难，在在线监测没有成为必要成分的情况下，维修管

5、理仍沿用旧体制 现场专门人才的缺乏 在线监测系统已具备规模的变电站，在技术力量上也还不能顺应开展要求，其现场技术人员分析态监测数据的才干较差，因此不能合理分析利用在线监测的数据 现有根底 预防性实验的很多“判据 是根据大量实际的总结，多年电网运转维修阅历的积累。基于离线的预防性实验数据的变压器运转形状评价，是目前分析和判别变压器安康程度的主要根据。 鉴于上述现状，开展以离线的预防性实验数据为主、以带电或在线监测数为辅的电力变压器运转形状评价具有重要意义。关键在于如何将预防性实验与线监测两者的测试数据有机地结合起来，并经过严谨的、科学的评价过程，获得正确的变压器安康形状评价结果。 运用现状34家

6、电力公司情况统计 目前检修方式统计 检 修 模 式 比 例/ 对主设备全采用定期检测、定期维修的战略 26.0 对某些设备的检测及维修周期已开场有所调整 37.2 对主要设备正逐渐按实践情况选择检测和维修 的内容及周期 27.0 对主要设备已全部按实践情况选择相应的检测 及维修内容及周期 9.8 已按实践情况选择维修周期及方法的设备设备类型比例/主变压器断路器及GIS互感器电容型设备电容式套管及TA、耦合电容器等金属氧化物避雷器MOA50.047.038.232.452.9工程监测电容型设备的介损和电容或可兼用MOA的监测公用于监测金属氧化物避雷器MOA监测油中溶解气体监测断路器特性监测变压器

7、分接开关特性固定式便携式仅全电流全电流和阻性电流仅H2、CO读数监测各组分含量油断路器SF6断路器运转正常国产76471792263510660进口2017012817004运转不正常国产8832063470进口4100032000已退出或报废国产28521399181000进口0000110000总计国产105772737125591410130进口43017014219004 缺点诊断与形状监测系统的硬件构成 缺点诊断与形状监测系统的软件构成变压器缺点诊断与形状监测的现状变压器缺点诊断与形状监测的主要方法变压器缺点诊断与形状监测的主要技术变压器形状评价体系 国外现状与研讨动态 瑞士现状与研

8、讨动态 美国现状与研讨动态 英国现状与研讨动态 比利时现状与研讨动态 德国现状与研讨动态 国内现状与研讨动态开场关注变压器形状监测的研讨和运用 开展形状维修的层次及内容: (l)在线监测是形状维修的前提和根底，经过在线监测，在不影响设 备运转的前提下提取各种形状参数信息; (2)缺点诊断是形状维修的中心，根据在线监测数据诊断其绝缘状 况，识别缺点种类和程度; (3)维修战略的制定是形状维修的目的。随着电力系统自动化程度的 提高，越来越多的变电站引入了变压器在线监测安装。采取的方法 综合在线的、离线的多种检测手段进展电力变压器缺点诊断，研讨变压器缺点景象与缺点缘由之间 亲密的、复杂的模糊联络，判

9、别变压器形状。援用模糊逻辑和多参数、多层逐渐推理方法评价。研讨结合模糊数学工具构成模糊专家系统对变压器运转情况进展综合分析，判别变压器的运转情况、缺点类型、缺点能够部位并向运转人员作出适宜的建议。 实际根底 现代控制实际 信号处置 方式识别 最优化方法 决策论 统计数学 参数估计方法 基于解析模型的方法 形状估计方法 等价空间方法 谱分析方法 基于信号处置的方法 概率密度法 小波分析法 专家系统的方法 基于案例的方法 基于知识处置的方法 基于人工神经网络的方法 基于模糊数学的方法 基于缺点树的方法 缺点诊断方法 基于解析模型的方法最早开展，需求建立被诊断对象的较为准确的数学模型 参数估计方法、

10、形状估计方法和等价空间方法之间存在着一定的联络，证明了基于观测器的形状估计方法与等价空间方法是等价的 解析模型的方法的缺陷 非线性系统的缺点诊断的难点在于数学模型很难建立，相比之下，参数估计方法比形状估计方法更顺应非线性系统，由于非线性系统的形状观测器的设计有很大的困难。 信号处置的方法 逃避了抽取被诊对象的数学模型的难点，当难于建立诊断对象的解析数学模型时，这种方法而直接利用信号模型，如相关函数、高阶统计量、频错和自回归滑动平均过程，以及如今的小波分析技术，对于线性系统和非线性系统都是顺应的。但是避开对象数学模型，既是优点，也是它的缺陷。 基于知识处置的方法 与基于信号处置的方法类似，也不需

11、求系统的定量数学模型，但它抑制了后者的缺陷，引入了诊断对象的许多信息，特别是可以充分地利用专家诊断知识等，所以是一种很有出路的方法，尤其是在非线性系统领域 基于知识的方法还可以分为基于病症的方法和基于定性模型的方法。基于病症的方法包括专家系统方法、模糊推理方法、方式识别方法和神经网络方法等;基于定性模型的方法包括定性观测器、定性仿真和知识观测器等，其中每类又包含假设干详细的诊断方法， 信息交融技术多传感器交融技术 基于系统不确定性要素根底上提出的一整套实际，在实际的构成与实现技术的提出的主要偏重于不确定方法 信息交融诊断技术具有以下优点: (l)容错性: 在单个诊断方法出现误差或失效的情况下，

12、系统仍能正常可靠任务 (2)互补性: 各诊断方法除提供缺点征兆信息的共性反映外，还提供与各诊断方法本身有关的特性反映，因此利用信息交融就能实现不同诊断方法信息的互补，从而提高信息的利用率，减少系统诊断的不确定性 (3)实时性:能以较小的时间获得更多的信息，大大提高系统的识别效率。信息交融技术多传感器交融技术 对于缺点监测、报警与诊断系统，数据交融的级别按照数据笼统的三个层次可分为三级:数据层、特征层和决策层。 数 据 库 系 统决策层交融特征层交融数据层交融多 传 感 器 信 息 1.数据层信息交融与缺点检测传感器系统(或分布式传感器系统)获得的信息存入数据库，进展数据采掘，并进展检测层的数据

13、交融，实现缺点监测、报警等初级诊断功能。 2.特征层信息交融与缺点诊断特征层交融需求检测层的交融结果及变压器诊断知识的交融结果。诊断知识包括各种先验知识及数据采掘系统得到的有关对象运转的新知识。结合诊断知识交融结果和检测层的数据交融结果，进展特征层数据交融，实现缺点诊断系统中的诊断功能。 3.决策层信息交融与缺点隔离决策层交融的信息来源是特征层的数据交融结果和对策知识交融的结果，根据决策层数据交融的结果，采取相应的缺点隔离战略，实现缺点检测、缺点诊断等。缺点诊断系统的最终目的就是缺点形状下的对策。 主要监测技术频率呼应分析法绕组温度指示恢复电压法其它形状检测法油中溶解性气体分析技术部分放电在线

14、监测技术振动分析法红外测温技术 油中溶解性气体分析技术 (Dissolved gas-in-oil analysis , DGA) 变压器内部不同缺点产生不同的气体，分析油中气体成分、含量、产气率、相对百分比，实现对变压器绝缘的诊断，典型油中溶解气体氢气H2,一氧化碳 CO, 甲烷CH4 ,乙炔C2H2, 乙烯C2H4, 甲烷C2H6 , 二氧化碳CO2作为分析用的特征气体，经过检测各气体成分及含量后，用特征气体法或比值法来判别变压器内部缺点 部分放电在线监测技术Partial Discharge，PD 变压器在内部出现缺点或运转条件恶化时，部分场强过高而产生部分放电，局放程度及其增长速率的明

15、显变化，阐明变压器内部正在发生变化或反映绝缘中由于某些缺陷形状而产生的固体绝缘的空洞，金属粒子和气泡等，此时局放产生电气信息，同时还伴随有声信号以及其它非电量信息。部分放电监测通常采用电气丈量方法和非电量丈量方法，如超声波法，光学法以及测分解物法等 振动分析法 短路、绝缘老化等呵斥变压器绕组变形或引线构造的偏移、扰动，出现机械缺陷，导致灾难性的后果-变压器内部绝缘失效。振动分析法可用于监测此类变压器缺点，即经过监测和分析变压器的振动信号，进展变压器形状监测 红外测温技术 红外热成像技术借助于红外传感器接受被测对象辐射的红外信号，经信号调理并转换成规范的视频信号有监视器显示红外热像图，监测变压器

16、引线接触不良、过负荷等引起的导电回路部分过热以及铁芯多点接地引起的铁芯过热 频率呼应分析法 (Frequency Response Analysis, FRA ) 频率呼应分析法用于检测由于短路或其它缘由引起的变压器绕组偏移、机械变形，经过比测正常变压器与缺点变压器的频响特性曲线判别变压器绕组的变形情况，实现变压器绕组形状的监测 绕组温度指示 (Winding Temperature Indicator, WTI) 用于监测变压器绕组温度，变压器绕组温度超限时，发温度越限报警或必要时启动维护跳闸 将光纤嵌入大型电力变压器绕组直接实时地丈量绕组温度，对变压器绕组的温度形状进展监测 恢复电压法 (

17、Recovery Voltage Method 基于总的绝缘系统形状评价变压器寿命的监测方法，即利用一个直流电压绝缘系统变压器进展充电，到预定的充电时间后将电路短路，进展部分放电，短路时间为充电时间的一半，然后再开路，在电极两端会建立一个恢复电压，该恢复电压的最大值直接正比于绝缘资料的极化才干，而初始斜率那么正比于绝缘资料的传导率，即资料运用时间越长，退化越严重，其呼应的初始斜率就越高 其它形状检测法 低压脉冲呼应测试用于确定变压器能否能经过短路实验的方法 变压器调压开关监测 绕组间的漏感测试 油的相对湿度测试 绝缘电阻测试 主要检测安装简介 * 变压器油色谱在线监测系统 * 变压器部分放电监

18、测系统 * 变压器绕组变形超声检测系统在研 * 其它变压器监/检测系统略电气试 验参量绝缘油试验参量运转工况其他信息历史情况变压器综合状态信息变压器缺点预测变压器缺点征兆、缺点前期开展过程变压器形状评价能够发生缺点的位置、时间、程度变压器缺点发生缺点特征变压器缺点诊断缺点定位和程度构成变压器维修决策 国外的开关设备制造厂商将形状在线监测技术运用于产品中 德国西门子公司在高压断路器和GSI中采用了在线检测子系统 ABB公司在其开发的新型中压开关柜中，采用了温度传感器和感应式位移传感器来实现对断路器形状的检测。 新技术和方法还在不断的引入，在信号传感方面新的技术，如光学技术已被用在断路器的形状监测

19、上。 20世纪 90年代出现了微机型高压开关机械特性测试仪 断路器的检测技术大体上阅历了从离线测试、周期性在线检测、长期在线监测的开展过程。 国内一些科研单位和厂家也在断路器机械特性监测和缺点诊断方面进展了有益的探求，但尚没有成熟的断路器形状监测产品。 基于单片机的高压开关柜形状监测系统，可以检测断路器的行程和速度以及分合闸弹簧的形状等参数。 采用霍尔器件监测分合闸线圈电压特性，利用光电编码器监测分合闸速度特性的高压断路器机械特性在线监测系统也是实现方法之一。 断路器在线监测的本质性进展缓慢，其缘由为： 断路器构造复杂 如最重要的一个部件灭弧室，由于其封锁性强，电弧熄灭的不确定性，丈量方式很难

20、确定，丈量效果不能证; 传感技术 限制了监测的开展;最后，断路器部件繁多，如操动机构，很难判别哪些部件容易发生缺点，以便对其进展监测，呵斥了监测的盲目性，缺乏监测阅历。断路器在正常运转时很少发生动作，呵斥关键数据的缺乏，不利于阅历的累计。 国际大电网会议第13研讨委员会对高压断路器的可靠性作过两次世界范围的调查： 第一次调查1974一1977年 调查对象：63kV及以上电压等级的高压断路器； 第二次调查19881991年 调查对象为72.5kV及以上电压等级的现代单压式SF6断路器； 调查结果显示： 操动机构机械缺点和电气控制、辅助回路缺点在主要缺点中比重占到78%以上，在次要缺点中也超越了5

21、9%，断路器的主要缺点为机械性缺点 我国对1989年至1997年间高压断路器发生的4632次缺点进展统计： 操动机构引起的缺点：66.4%占全部缺点，其中机构缺点： 55% 占全部缺点；二次部分缺点占全部缺点的11.4 % 。 我国对电力系统配电电压等级高压开关设备1990一1999年事故情况的统计分析阐明全部缺点中的大部分是机械缺点。 任务形状的多样性任务形状的多样性 产品构造的差别性产品构造的差别性 缺点发生的随机性缺点发生的随机性 (1)现有的在线测系统尚须对其设计和功能进展完善，缺乏数据积累，只能简单参照历史数据记录。应该使监测系统实现数据库建立功能； (2)以往人们所关怀的是机械参数

22、的计算结果，而对机械运动过程细节关怀不多； (3) 系统的设计者将形状监测和缺点诊断割裂来看，设计的系统只是采集数据，虽然得到了大量的形状参数但根本上没有数据分析功能，数据的整理、形状特征量的提取、分析依然要靠人工完成； (4)现场运转人员普遍反映，监测仪器寿命过短(通常不超越10年)，精度不够高； (5) 设备由正常形状到缺点的发生都是有一个过程的。但是现有系统对缺点机理研讨尚不够透彻，监测与诊断的手段不多，获取的信息不够全面，在缺点的诊断率和诊断的正确率、系统的稳定性等方面还存在问题。 各 类传感器单片机模数转换采样保持测量放大器多路模拟开关信号调理通信模块485总线或其它在线数据采集安装

23、在线数据采集安装系统构造在线数据采集安装1在线数据采集安装2在线数据采集安装N485总线缺点诊断信号主要有： (1)采用语音识别的方法对断路器动作过程中产生的声学信号进展信号抽取、比较和表达，以发现早期的缺点征兆。 (2)选取断路器动作时间、三相分合闸同期性及历史数据进展分析比较来诊断操动系统的缺点。 (3)对脱扣线圈电流波形进展分析，与正常形状下的“指纹电流波形进展比较。 (4)根据振动信号分析来确定断路器的机械缺点，采用离线丈量接触电阻的方法评价断路器活动接触处的劣化形状及其载流形状。 (5)经过丈量断路器动作时触头两端的电压，以及分/合闸线圈的的电流，从这些信号中获取分/合闸时间、燃弧时

24、间、电弧电压、电弧能量等信息，从而判别断路器的形状及寿命期限。 统计过程控制方法 振动信号判别机械缺点法中心：传感器关键：信号处置方法方法：事件时辰提取及幅值分析法、 时频域复合分析法、动态时间 归整法、短时谱法、人工神经网络法、小波分析法 SF6气体绝缘的全封锁式组合电器特点： 1占地面积小 GIS构造非常紧凑整个安装的占地空间大为减少其占地面积可小到户 外变电站的30，且随电压升高占地显著减小 2运转可靠性高 不受外界环境的影响 3检修周期长 国际大电网会议资料：GIS的缺点率为0.010.02/站 年约为常规设备 缺点的非常之一，GIS的停电检修周期普通定为1020年，有工厂提 出免检修

25、 4安装方便 GIS普通都在工厂装配后以整体方式或分成假设干部分运往现场，缩短 现场安装任务量和工程建立周期 GIS各类缺点中绝缘缺点占有较大比例，根据CIGRE 23.10任务组国际调查报告的统计数据： 1985年以前日本投运的GIS 562次缺点中绝缘 缺点占60； 1985年以后投入的GIS的247次缺点中绝缘缺点占51，而且绝缘缺点又较多发生在较高电压的设备中GIS 国内GIS运转情况GIS出现绝缘缺点的缘由 GIS内部能够出现的缺陷类型绝缘子内部缺陷交接面缺陷导电微粒毛刺支撑绝缘子外壳导电杆毛刺 GIS内不同缺陷类型引发的绝缘缺点率高压导体上的突出物5隔分开关的绝缘配合10与绝缘无关

26、的缺陷8潮湿7支持绝缘子缺陷10载流接触11屏蔽和静电接触18微粒和外部物体20未知11GIS设备部分放电的景象 光景象、声辐射景象以及化学景象GIS设备部分放电的检测方法局放检测方法非电气测试法电气测试法声 测 法化学方法光学方法常规丈量方法超高频法 IEC60270标 准引荐的方法外被电极法丈量经过地线的电流在绝缘子内预埋电极超高频法GIS局放检测原理内置传感器 内导体圆板感应电极圆板型传感器耦合输出圆环感应电极圆环型传感器耦合输出外壳 真空断路器真空度检测 真空断路器机械寿命的检测 真空断路器电寿命的检测 真空泡真空度的测试方法主要有: 1工频耐压法 2磁控放电法 3声发射法 4高频放电

27、法 5特斯拉线圈法 6吸气膜法 7高频电流法 8绝缘电阻法等。 定量丈量真空度较好的方法是磁控放电法,其丈量范围可达10E-110E-5Pa。 根本原理 磁控放电法测试仪组成原理 根本原理原理框图 RS/485Bn.cB1.cB1.bB1.a前置处理模块上位机预警信号电场检测部分光导纤维接地真空断路器外表面板发光二极管光导纤维透镜起偏镜泡克尔斯元件电场检偏镜光导纤维光电转换 电寿命计算方法 N/次真空断路器电寿命曲线10E210E110E410E310E510E110E010E-110E2影响真空断路器电寿命的主要要素是电磨损。触头的磨损与电流的大小有关，其磨损体积或分量与电流的关系为V: 磨

28、损的体积或分量；K: 与触头资料的特性相关；为开断电流的加权指数， 在12之间变化。系统计算真空断路器电寿命采用的是开断电流加权累计法，可表示为Ib为断路器开断电流的有效值；N为在开断电流有效值为Ib时断路器的允许开断次数；Qg表征允许的电磨损总量。根据相应的真空断路器的电寿命曲线，计算得出其值和Qg值。真空断路器已损耗的电寿命的计算可以表示为 将之与表征允许的电磨损总量Qg相比较，可得出损耗的百分比 监测系统原理框图电流传感器A电流传感器B电流传感器C通讯模块远程计算机信号调理电路模数转换电路单片机接口驱动电路开关量输入时钟电路ROMRAMLCDLCD研制优良性能、高可靠性的智能传感器研制优

29、良性能、高可靠性的智能传感器研讨电气设备缺点产生的机理与特征研讨电气设备缺点产生的机理与特征研讨电气设备缺点诊断的方法研讨电气设备缺点诊断的方法研讨综合的缺点诊断与形状评价系统研讨综合的缺点诊断与形状评价系统建立完善的形状检修组织机构和管理体制建立完善的形状检修组织机构和管理体制 谢 谢！运转形状评价、维修决策t状 态 监 测缺点前期开展过程 缺点征兆 缺点发生缺点特征缺点灾祸缺点预告缺点诊断能够发生的缺点的位置、时间和程度缺点定位缺点程度t : t : 缺点开展进程缺点开展进程 数据分析的过程数据预处置特征提取形状分类处置决策信号处置技术人工智能技术机理分析与建模计算机处置人工处置数据消噪、

30、选取时域、频域、小波、分形、混沌方式识别神经网络专家系统 缺点诊断部位、程度 维修决策 缺点诊断与形状监测系统1信号调理信号调理信号调理信号调理多路切换开关路A/D转换单片计算机通讯接口上位机各类传感器 形状监测系统的网络构造2用户用户用户用户数据库数据分析中心Internet局域网传感器传感器传感器 缺点诊断与形状监测系统的软件构成数据库知识库系统管理数据库管理缺点诊断数据图表显示数据打印输出数据采集参数报警设备形状分析运转形状分析 自顺应确定阈值的形状监测方案过程模型诊断被监测形状变压器在线监测系统框图220kV185MVA三相变压器负荷、油温系统中心站数据记录仪器箱壳及环境DGA及微水短路电流振动、过电压计算机Modem 英国评价变压器情况的实验英国评价变压器情况的实验 实验内容实验内容 发现缺点发现缺点 缺点定位缺点定位 费用及难易费用及难易 采用情况采用情况DGA DGA 放电、过热放电、过热 否否( (累计效应累计效应