黄新波智能变电站在线监测

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1、智能变电站在线监测与故障诊断系统黄新波博士教授西安工程大学华南理工大学一、智能变电站在线监测的背景意义据国外变电站的统计发现，高压电力设备的事故率比低压来的更高，如德国的统计。1980-93德国产设备的事故率（每年、每100台）设备名称110kV220kV380kV断路器0.2381.1792.359有载分接开关0.167——隔离开关0.0430.0890.156接地刀闸0.0290.0460.027变压器0.3651.5372.069PT0.0350.0680.113CT0.0200.0470.147组合互感器0.0490.1160.095避雷器0.1490.3290.3911.1智能变电

2、站在线监测的背景国内的统计也相似，断路器的事故率最高，但引起的非计划停运时间却以变压器最高。变压器、断路器、架空线路非计划停运情况项目220kV330kV500kV次数时间次数时间次数时间架空线路变压器断路器22417610681.646.741.981212188.201.630.591615282.5536.270.67这些促使各国更加重视从多方面解决，如：设计制造、运行、维护、试验、检修等。智能变电站在线监测系统旨在为智能化变电站提供一种可靠、安全的在线监测、故障诊断与设备维护手段，实时了解变电设备的运行状况及故障信息，确保设备安全稳定的运行。本系统的设计能对变电设备进行全程科学的、智

3、能的状态在线监测，并将运行信息汇总到站控层控制中心，可为变电站节省大量的人力和财力。系统的设计符合国家电网对智能电网、智能变电站的建设、改造要求，能有效推动国网计划的实施。1.2智能变电站在线监测的意义1.3智能变电站及智能设备的构成智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，其功能由1～5个功能单元完成。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等。智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，符合现有设备的状

4、况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备的概念。智能设备：一次设备+智能组件目前设备组成高压设备保护单元检测单元计量单元控制单元测量单元过渡阶段高压设备（监测单元可内置）保护单元检测单元计量单元控制单元测量单元未来设备智能设备二、变电站在线监测与故障诊断系统介绍站控层由主机、操作员站、远动通信装置、保护故障信息子站和其他各种功能站构成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。间隔层由保护、测控、计量、录波、相量测量等若干个二次子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。过

5、程层由互感器、合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。局部放电监测传感器油色谱监测传感器SF6气体监测传感器断路器机械特性监测传感器容性设备监测传感器MOA监测传感器现场处理单元现场处理单元现场处理单元现场处理单元现场处理单元现场处理单元局部放电IED油色谱IEDSF6气体IED断路器IED容性设备IEDMOA监测IED主IEDIEC61850一个断路器IED应可监测多个现场监测单元过程层（智能终端）间隔层（IED）站控层（主IED）智能设备三、系统分层介绍系统过程层包括变电站高压设备、传感器和现场处理单元。根据变电

6、站内部电气设备的不同，监测系统的过程层可分为变压器监测终端、断路器GIS监测终端以及容性设备和避雷器监测终端三个部分。3.1过程层3.1.1.变压器监测监测单元1－局部放电2－油中气体3－油中水分4—套管绝缘性能5－铁芯接地电流6－运行电压/电流7－油温及环温8－绕阻热点温度9－有载调压开关10-冷却器状态11-绕组变形智能主变压器功能结构示意图2.2智能化设计优化完善建议1.油色谱监测单元油色谱在线监测装置利用气相色谱原理，在线监测充油变压器油中溶解的故障气体的含量和变化趋势。油色谱在线监测单元一般由油气分离装置、混合气体分离检测装置和数据现场处理单元组成。油气分离装置与变压器之间通过一根

7、取油管，一根回油管相连，用自动控制油循环的方法循环取油。采用真空脱气的方式，利用真空将油样中溶解的特征气体分离开来。局部放电监测单元是利用超声传感器将局部放电信号转换成电信号，并经现场处理单元的A/D转换等，最终以数字信号的形式通过CAN总线发送到局部放电IED进行处理。2.局部放电监测单元变压器的设备层还包括风冷控制监测单元、绝缘特性监测单元、局部放电监测单元和有载调压开关监测单元。1）风冷控制监测单元是通