电气设备在线监测技术

在线监测
运行设备
传感器
后台
电气设备在线监测技术
一、概述
在线监测VS带电测试
资金投入 灵活性 检测及时性 诊断能力 抗干扰能力
带电测试
小 强 弱 弱 弱
在线监测
大 弱 强 较强 强
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一、概述
在线监测AND状态检修
检修决策
风险评估 设备状态评价
为状态评价提供必要的参数 状态检修的重要辅助手段
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二、在线监测系统结构
数据管理及预警系统
• 通过局域网等通讯方式，数据管理系统可定时获得各个变电站的 监测数据，装载到数பைடு நூலகம்库 • 数据管理系统对监测数据进行分析判断，筛选出参数异常的电气 设备 •自动生成包括参数变化趋势图在内的监测报告
数据诊断系统 • 分布式测量结构，监测单元可同时测量，可方便地排除外部影响 • 将结构相同的电气设备通过纵向或横向的比较，可确定被测电气 设备绝缘状况的真实变化 • 通过相对比较判断法，关注个别设备监测数据发生的相对变化， 消除外部因素的影响
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一、概述
停电试验
优点 试验结果分析 积累了大量经验
停电试验
缺点
停电困难 设备状态：停电≠运行 不能连续随时监测（维修不足）
过度维修
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一、概述
运行中巡检 • 属于状态检修试验范畴
优点： • 简便易行 • 能够发现部分缺陷 缺点： • 内部缺陷不易发现 要求 • 认真、仔细 • 记录完整
电气设备在线监测技术
一、概述
带电测试
• 变压器绝缘油色谱分析 • 电容型设备介损及电容量 • 铁芯接地电流 • 超高频局放 • 超声局放 • 避雷器带电测试 • 红外热成像 • 紫外成像 •…
人
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运行设备
带电测试 检测仪器
一、概述
在线监测
• 设备状况连续监测 • 设备状况定时监测 • 自动进行
CT
CT
Un Us A/D
LC2
CT
CT
Us Ux A/D
Cx
Ix
FFT Ph(n-s)
通讯总线
FFT Ph(x-s)
Ph=Ph(x-s) - Ph(n-s)
SC
Tanδ=Tan(π/2-Ph)
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三、电容型设备
介损测量效果
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三、电容型设备
电容量测量效果
电容量监测数据较为稳定，与系统电压波动无关，仅略受环 境变化（气温）的影响，且三相的影响程度基本一致
分 布 的 现
场
总
二、在线监测系统结构
分层分布的现场总线结构
中心层
• 由局端综合系统构成
• 采用10M/100M以太网通讯方式与间隔层连接
间隔层
• 由各类专用监测子系统和现场主机构成
• 通过相互独立的CAN2.0B现场总线与其自身 所配备的就地监测单元连接
过程层
•由各类专用监测子系统中的就地监测单元 构成
自动反馈的零磁通补偿技术
Ix
• 选用导磁率较高、损耗较小坡莫 合金作铁芯
• 采用深度负反馈补偿技术自动跟 踪补偿，保持铁芯工作在接近理想 的零磁通状态
关键
•求取两个工频基波电流信号的相 位差 电气设备在线监测技术
三、电容型设备
“虚拟基准”
电源总线
U
PT
RF
Un In
Rs Is Rs Is
LC1
三、变压器设备
超高频局放
测试原理
•局放源相当于无线电发射装置
•接收局放源的电磁信号可实现对局放的检 测
•在超高频段（UHF：300～3000MHz ）内 接收电磁信号，可避开大多数干扰
•金属壳会屏蔽电磁信号
•内置接收单元，或由非金属材料构成的外 壳或缝隙处接收信号
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三、变压器设备
超高频局放
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三、变压器设备
超高频局放
状 态 良 好
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三、变压器设备
超高频局放
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三、变压器设备
色谱
导电回路方面 分接开关接触不良 低压线圈股间漏磁不均在 焊接头处造成电势差及涡流
股间短路 引线接头焊接或接触不良
….
过热故障原因
磁路方面
• 具备CAN2.0现场总线接口
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二、在线监测系统结构
现场总线
概念 • 指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多 站点的通讯系统 • 只需使用一根普通的双绞屏蔽电缆就可挂载多个监测单元 优点 • 电缆的用量少，连线设计及接头校对等工作简单 • 个别监测单元发生故障或退出运行不会影响其它单元工作 • 各个监测单元的独立接地，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题 • 直接传输数字信号，抗干扰能力强
电气设备在线监测技术
电气设备在线监测技术
一、概述
电气设备故障
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一、概述
电气设备故障原因及危害
运行中电气 设备
电 热 机械 环境
性能 劣化
设备故障
经济损失 社会影响
电网事故
... 电气设备在线监测技术
一、概述
设备状态的检测手段 • 停电试验 • 运行中巡检 • 带电测试 • 在线监测
铁芯短路
铁芯多点接地 漏磁或主磁通在某些部件上
引起涡流发热 ….
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三、变压器设备
色谱
电气设备在线监测技术
三、变压器设备
色谱
监测原理 •通过油路管道，并在油泵的控制下，从变压器中获取特定油速 和流量的油样 •通过萃取装置，使用聚四氟乙烯薄膜、中空纤维束等高分子膜 从油中脱出气体 •脱出的混合气体由载气推动通过色谱柱，各组分气体由于运动 速度不同而被分离 •用热导池或半导体气敏传感器来测定气体的成分和浓度 •使用标准气体定期对检测装置进行标定和调整，以保证检测的 可靠性
在线监测
安全、可靠性、环境、成本
电气设备在线监测技术
二、在线监测系统结构
早期结构
集中式测量结构
• 被测信号汇集到主控室，由系统主机逐一进行检测
存在的问题
• 模拟信号长距离传输的干扰
• 地电位冲击
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二、在线监测系统结构
基于IEC61850的结构
电气设备在线监测技术
分
层
线 结 构
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三、电容型设备
能够开展的项目
小贴示 • 通过测量介质损耗tgδ及电容 量，可较为灵敏地发现电容型设 备的绝缘缺陷
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三、电容型设备
测量方法
PT
RF
Un In
Un Ux
CT
CT
A/D
FFT
Ph(x-n)
Tanδ=Tan(π/2-Ph)
无源电流传感器
U •检测精度难以满足介质损耗测量 Cx 的要求
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三、电容型设备
监测效果
考虑到提供基准电压信号CVT存在固有的角差，会造成在线监测结果与 离线测试间结果差异，主变套管的在线监测结果是比较准确的
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三、变压器设备
能够开展的项目
• 超高频局放 • 色谱 • 铁芯接地电流 • 绕组温度在线监测
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