GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)
一、意義
電力變壓器的運行可靠性主要取決于其絕緣的可靠性,而現(xiàn)有的檢修及絕緣預(yù)防性試驗制度存在以下不足:a.試驗條件和運行條件有差別,離線試驗不能*反映設(shè)備在運行條件下的絕緣狀況。b.絕緣故障本身有一個發(fā)生、發(fā)展的過程,并與運行條件有關(guān),不易在定期的預(yù)防性試驗中準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。近年來國內(nèi)故障統(tǒng)計表明,突發(fā)性故障在超高壓變壓器事故中占有相當(dāng)大的比重。c.定期大小維修和絕緣預(yù)防性試驗均需停電離線進行,試驗時間長,工作量大,并造成大量的電量損失和可能的設(shè)備損害。所以,在帶電測量的基礎(chǔ)上,提出了運行條件下對變壓器進行在線監(jiān)測。
隨著電力體制改革,企業(yè)面對市場,需要提高自身的的競爭能力,電力設(shè)備的狀態(tài)檢修工作已越來越受到重視。近年,中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織召開了多次狀態(tài)檢修與在線監(jiān)測的專題會議,與會專家*認(rèn)為應(yīng)大力發(fā)展在線監(jiān)測技術(shù),優(yōu)化檢修策略。
本項目選擇對主變絕緣狀況反映比較及時準(zhǔn)確的局部放電進行在線監(jiān)測,對運行變壓器的當(dāng)前狀態(tài)及發(fā)展趨勢進行分析判斷,對設(shè)備的運行和維護提供決策參考,對設(shè)備存在的故障或潛在故障的判斷提供依據(jù)。這對于及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障,避免運行事故是非常必要的,從而為電力企業(yè)提高大型電力變壓器安全運行水平和事故預(yù)知能力,有效降低事故率,優(yōu)化檢修策略,提高維護檢修的技術(shù)水平,帶來可觀的經(jīng)濟效益。
GZPD-01T型變壓器局部放電監(jiān)測系統(tǒng)采用脈沖電流法檢測變壓器局部放電產(chǎn)生的脈沖電流信號(基于IEC60270標(biāo)準(zhǔn)),可實現(xiàn)對變壓器局部放電的在線監(jiān)測。該系統(tǒng)充分利用了高頻脈沖電流傳感器技術(shù),并結(jié)合了我公司在絕緣狀態(tài)監(jiān)測方面的技術(shù)成果,使系統(tǒng)在傳感技術(shù)、在線抗干擾、在線高速數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)等方面具有自己的獨到之處和性。
GZPD-01T型變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)
這種基于狀態(tài)在線監(jiān)測的電力設(shè)備狀態(tài)檢修,與傳統(tǒng)的基于預(yù)防性試驗的檢修方式相比較,具有以下優(yōu)勢:
1、為設(shè)備提供不間斷的基于實時工況的檢測;
2、預(yù)診斷告警,防止故障性災(zāi)難的發(fā)生,降低或避免損失;
3、設(shè)備和系統(tǒng)使用壽命增加,可用率提高;
4、降低維護成本,降低故障率,減少設(shè)備停運時間;
5、可以在設(shè)備運行的狀態(tài)下進行,無論采用在線或離線的局放監(jiān)測都無需將設(shè)備停機,只要在設(shè)備承受工作電壓的情況下即可進行監(jiān)測,提高了設(shè)備可用率和用戶供電可靠性;
6、可以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷,一般而言,發(fā)生故障前早期存在局部放電現(xiàn)象的可能性很大,如內(nèi)部缺陷、懸浮顆粒等,及早發(fā)現(xiàn)局放并進行維護處理,避免大規(guī)模停機故障發(fā)生;
7、具有一定的抗干擾能力,能夠提供較好的試驗數(shù)據(jù)。
二、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
電力變壓器的狀態(tài)監(jiān)測、分析、診斷一直是電力部門期待解決的問題。隨著傳感技術(shù)、信號檢測處理技術(shù)及診斷技術(shù)的發(fā)展,為建立變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ),變壓器運行經(jīng)驗的積累為絕緣診斷提供了依據(jù),但能否有效提取局部放電信號一直是在線監(jiān)測的難點,抗干擾技術(shù)的研究與應(yīng)用仍是該領(lǐng)域的關(guān)鍵。
國內(nèi)某大學(xué)和某高壓研究所也在研究局部放電在線監(jiān)測相關(guān)技術(shù)。國外的一些大公司,采用這項技術(shù)的相對較多,如德國LEMEK公司、美國德欣機電公司,澳大利亞紅相公司等,產(chǎn)品也已經(jīng)初步開始在國內(nèi)試用,但是局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)只是這些公司系列化產(chǎn)品中的一種,針對性、專業(yè)性不是很強。
杭州國洲電力科技有限公司是致力于開發(fā)該產(chǎn)品的專業(yè)公司,技術(shù)力量雄厚,在局部放電在線監(jiān)測的抗干擾技術(shù)上有較大突破,其局部放電產(chǎn)品的性能*,指標(biāo)國內(nèi)同類產(chǎn)品,達到或超越國外產(chǎn)品。
該系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機技術(shù),整個系統(tǒng)具有很高的技術(shù)含量,代表了未來電力系統(tǒng)生產(chǎn)運行向科學(xué)化、現(xiàn)代化發(fā)展的趨向。
與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比,該系統(tǒng)在傳感器、在線抗干擾、在線數(shù)據(jù)分析技術(shù)等方面具有自己的獨到之處和技術(shù)上的性。
國內(nèi)外同類產(chǎn)品傳感器取樣方式比較表
單位 | 出線端 | 套管末屏 | 接地線 | |||
套管 | CT | 中性點 | 鐵芯接地 | 外殼接地 | ||
AVO(美國) |
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加拿大魁北克省水電局 |
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LEMKE (德國) |
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清華大學(xué) |
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本產(chǎn)品 |
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國內(nèi)外同類產(chǎn)品抗干擾措施及功能比較表
單位 | 抗干擾措施 | ||||||
差動 平衡 | 極性 鑒別 | 周期性脈沖過濾 | 異常周期數(shù)統(tǒng)計 | 閾值 | 統(tǒng)計 譜圖 | 趨勢圖 | |
AVO(美國) |
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加拿大魁北克省水電局 | √ |
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LEMKE (德國) |
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清華大學(xué) |
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本產(chǎn)品 |
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三、功能特點
1、顯示工頻周期放電圖、二維及三維放電譜圖;利用數(shù)據(jù)庫,可記錄、存儲相關(guān)參數(shù),并提供放電趨勢分析、歷史查詢、預(yù)警報警及打印報表等功能。
2、可定時自動監(jiān)測,實現(xiàn)整個監(jiān)測過程自動化;也可人工實時啟動及關(guān)閉監(jiān)測系統(tǒng)。
3、可采通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問,既可連廠站內(nèi)局域網(wǎng),也可通過各種方式接入廣域網(wǎng)。
4、抗干擾*。綜合應(yīng)用同步采集、脈沖對比、周期性信號濾除、相位開窗、動態(tài)閾值等多項抗干擾方法,有效消除或抑制干擾,保證采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
5、根據(jù)虛擬儀器原理,靠軟件實現(xiàn)各種功能。其功能強大,靈活性強,便于擴展多參數(shù)監(jiān)測和多臺設(shè)備巡回監(jiān)測,且便于維護和升級。
6、傳感器采用穿心式可開合式結(jié)構(gòu)設(shè)計,方便安全,可實現(xiàn)在設(shè)備運行條件下進行安裝,避免停電給用戶帶來的困擾。
7、GZPD-01T型型固定式局放監(jiān)測系統(tǒng)可同時監(jiān)測同一變電站的多臺主變,適合安裝在發(fā)電廠、變電站的中控室或繼保室中,系統(tǒng)的控制單元、工作站安放在19”標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機柜中。安裝在主變鐵芯接地線、中性點接地線、殼體接地線上的脈沖電流傳感器將耦合到的信號經(jīng)同軸電纜傳輸至局放采集器,采集器通過工業(yè)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機,上位機系統(tǒng)定時對信號進行采集處理并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。根據(jù)需要,系統(tǒng)亦可將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)端上位機中。
四、技術(shù)參數(shù)
高頻脈沖電流傳感器工作頻帶 | 50kHz~30MHz |
zui小可檢測放電量 | 20pC |
放電脈沖的分辨率 | 10µs |
相位分辨率 | 0.18° |
系統(tǒng)適用范圍 | 高壓變壓器,發(fā)電機,高壓電纜等 |
現(xiàn)場溫度范圍 | -25℃~70℃ |
工作電源 | 180V~240V交流電源 |
組網(wǎng)方式 | 485MODBUS-RTU |
單條總線容量 | 200臺局放采集裝置 |
采集時間間隔 | 20秒-24小時可設(shè)置 |
五、系統(tǒng)原理及組成
1、系統(tǒng)原理
系統(tǒng)通過安裝在主變鐵芯接地線和中性點接地線的傳感器檢測變壓器內(nèi)部放電信號,通過安裝在殼體接地線上的脈沖電流傳感器檢測外部干擾信號。傳感器采集到的高頻脈沖信號經(jīng)同軸電纜傳輸至變壓器傍邊的數(shù)據(jù)采集裝置,分析后的數(shù)據(jù)經(jīng)485總線傳輸至主控室。
局放信號識別原理:當(dāng)變壓器內(nèi)部有放電發(fā)生時,內(nèi)部放電信號會通過電容效應(yīng)耦合到變壓器鐵芯上,進而通過鐵芯接地線傳導(dǎo)到變壓器外殼;而當(dāng)外界電暈等干擾信號發(fā)生時,外界信號會經(jīng)套管電容或繞組電容傳導(dǎo)到變壓器外殼通過外殼接地線流入大地;因此通過對比鐵芯接地線和箱體接地線上的信號大小,即可判斷出哪些信號是變壓器內(nèi)部放電,哪些是外界干擾信號。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變壓器局放監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),共分三層:傳感器層、數(shù)據(jù)采集層、監(jiān)測預(yù)警及分析診斷層。
傳感器和數(shù)據(jù)采集監(jiān)測分布安裝在被監(jiān)測設(shè)備上,實時采集電氣設(shè)備的局放脈沖信號,并通過總線傳輸?shù)介g隔層的監(jiān)測設(shè)備中用于分析。
3、高頻脈沖電流互感器
HFCT系列高頻脈沖電流互感器是我公司為測量局部放電信號設(shè)計的非入侵式傳感器,內(nèi)徑有50mm,67mm,100mm等多種型號。該傳感器采用穿心式可開合式結(jié)構(gòu)設(shè)計,方便安全。為了捕獲線路終端的局部放電量,HFCT互感器可以安裝在電纜輸入套管/浪涌電容器的接地線上,或開關(guān)設(shè)備中電流互感器的二次繞組上,或變壓器的中性線上,或電纜等設(shè)備的或屏蔽層接地線上。
主要技術(shù)指標(biāo):
1)響應(yīng)速度很快:建立時間為ns量級;
2)靈敏度高:可測量zui小局放脈沖電流的幅度為±0.5mA;
3)線性度好,輸出失真?。壕址琶}沖電流幅度為±0.5mA-±1000mA無失真;
4)使用方便,可開合非入侵式設(shè)計;
5)主頻波段為 2-30MHz;
6)溫度范圍:-55ºC~+85ºC,無惡性化學(xué)氣體。
4、數(shù)據(jù)采集裝置
采用嵌入式能處理器,在保證高速采樣的同時,大幅降低了系統(tǒng)功耗。各臺數(shù)據(jù)采集裝置通過485總線和MODBUS-RTU協(xié)議組網(wǎng),遠(yuǎn)程通訊。具有我公司的同步采樣技術(shù)的使用,使得多達256臺設(shè)備可以在同一時刻進行局放信號采集,橫向比較各個設(shè)備的健康狀況成為可能。
5、分析和診斷軟件
分析和診斷軟件對監(jiān)測裝置傳輸來得數(shù)據(jù)進行記錄和分析,分析內(nèi)容主要包括:
1)局放信號的幅值、放電量、頻度的趨勢分析。對被監(jiān)測設(shè)備的所有數(shù)據(jù)進行綜合,分析可以針對一段時間的曲線也可以是針對某一具體時間柱狀圖。所有曲線均可以打印。
2) 局放信號幅值、放電量、頻度的zui大值和平均值的趨勢分析。平均值和zui大值趨勢分析可以按照小時、日、月等不同的時間間隔進行。
3) 局放信號的脈沖幅值、頻度和相位的二維顯示。
4) 局放趨勢變化和報警原因的輔助診斷。
5) 報警記錄查詢。
6) 生成選定時間范圍內(nèi)的分析和診斷報告。
分析軟件除上述功能外,還可以在線查看和修改監(jiān)測裝置報警值,采集時間間隔等。
六、現(xiàn)場安裝
1、安裝說明
1)系統(tǒng)可采用一體化工控機作上位機,該一體化工控機可按用戶要求靈活安裝;或采用標(biāo)準(zhǔn)電力機柜,將上位機安裝于機柜內(nèi)。
2)采集單元就近安裝在變壓器身上或變壓器旁邊,上位機通過485總線連接各變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集單元;
3)高頻脈沖電流傳感器采用開合式設(shè)計,卡扣在變壓器的鐵芯接地線及外殼接地線上,再與變壓器旁邊的數(shù)據(jù)采集模塊相連;
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