智能电网建设与智能变压器

智能电网建设与智能变压器主讲：总目录—智能电网建设与智能变压器第一篇智能电网简介................................3第二篇智能变电站简介..............................9第三篇智能变压器介绍.............................13第四篇智能变压器安全监测系统......................31目录2020/2/63第一篇智能电网简介第一篇智能电网简介2020/2/64•第一篇智能电网简介一、智能电网发展背景2020/2/65•第一篇智能电网简介2020/2/66•第一篇智能电网简介二-1坚强智能电网概念坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。2020/2/67•第一篇智能电网简介二-2国家电网对坚强智能电网的发展目标2009年～2010年规划试点阶段，重点开展坚强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。2011年～2015年全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016年～2020年引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。届时，电网优化配置资源能力大幅提升，清洁能源装机比例达到35%，分布式电源实现“即插即用”，智能电表普及应用。第一阶段第二阶段第三阶段2020/2/68•第一篇智能电网简介二-3坚强智能电网的构造强壮的“体魄”——坚强电网网架智慧的“大脑”——智能电网调度发达的“感官”——智能电网设备信息是智能电网的基础支撑，信息的获取需要大量的智能设备来支持。在智能电网中，集成技术应用将日益广泛，专业界限的模糊将使得智能电网中智能设备的外延大大拓宽。可以预计的是，各种智设备在智能电网中将呈现功能日益整合、形态相互交融、工程实施灵活组态发展趋势。因此，在今后电网建设和改造中，需要鼓励和优先采用适用于未来智能电网建设所需的先进技术和智能设备。2020/2/69第二篇智能变电站简介第二篇智能变电站简介2020/2/610•第二篇智能变电站简介强壮的“体魄”——坚强电网网架智慧的“大脑”——智能电网调度二-1智能变电站的概念智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。2020/2/611•第二篇智能变电站简介强壮的“体魄”——坚强电网网架智慧的“大脑”——智能电网调度二-2数字化变电站变电站业务需求的变化和技术的进步，计算机网络技术、通信技术，光电技术的发展，变电站一、二次设备技术的融合，以及变电站运行方式的变革，由此产生了—“数字化变电站”智能变电站实现形式基于数字化变电站，但在支撑智能电网建设、可再生能源即插即退等智能性方面，有更高的要求。智能变电站更深层次体现出坚强智能电网的信息化、自动化和互动化的技术特点。数字化变电站电子式互感器应用智能断路器技术发展和应用高速工业通信网络技术发展IEC61850标准的颁布和实施2020/2/612•第二篇智能变电站简介强壮的“体魄”——坚强电网网架二-3智能变电站结构2020/2/613第三篇智能变压器介绍第三篇智能变压器介绍2020/2/614第三篇智能变压器介绍一、一次设备智能化智能电网需要智能化变电站支撑，一个终极智能化变电站其站内所有设备应全部是智能化的，在网络的支撑下实现信息高速交互，协同操作，从而保证更安全、经济、可靠运行，一次设备智能化是发展智能变电站的基础。2020/2/615第三篇智能变压器介绍二、智能变压器概念能够在智能系统环境下，通过网络与其它设备或系统进行交互的变压器。其内部嵌入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济条件下运行。出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植入智能化单元，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态，与其他系统实时交互信息，同时接受其他系统的相关数据和指令，调整自身的运行状态。2020/2/616第三篇智能变压器介绍三、智能化变压器组成2020/2/617第三篇智能变压器介绍“身体”变压器主体智能组件“大脑”状态感知元件指令执行元件“神经”2020/2/618第三篇智能变压器介绍3.1智能化变压器本体2020/2/619第三篇智能变压器介绍3.2智能化变压器传感器元件2020/2/620第三篇智能变压器介绍智能化变压器传感器元件2020/2/621第三篇智能变压器介绍3.3智能变压器执行件及标准化网络2020/2/622第三篇智能变压器介绍3.4智能化变压器智能组件及智能化辅助设备3.4.1智能化变压器智能组件柜监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度监测高、低压侧电压、电流监测铁心接地电流监测油压力、油位监测负荷状况评估过负载能力和紧急过载时间统计电量，电能质量分析计算绕组热点温度评估变压器寿命损失和老化率监测局部放电监测油中气体和微水监测非电量保护跳闸信号冷却器智能监控冷却效率评估有载开关智能监控评估有载开关触头寿命综合分析、评估变压器状态内置Web服务器通讯符合IEC61850标准组件柜内置恒温系统，为监测、保护、测量、智能组件提供微工作空间。内置双电源控制系统、进线滤波器和电源分配器。提供标准过程层网络和站控层网络控制器，通讯符合IEC61850标准。为非电量保护单元、MU等提供安装空间。2020/2/623第三篇智能变压器介绍3.4.2变压器智能化单元监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度监测高、低压侧电压、电流监测铁心接地电流监测油压力、油位监测负荷状况评估过负载能力和紧急过载时间统计电量，电能质量分析计算绕组热点温度评估变压器寿命损失和老化率冷却器智能监控冷却效率评估有载开关智能监控评估有载开关触头寿命综合分析、评估变压器状态内置Web服务器通讯符合IEC61850标准2020/2/624第三篇智能变压器介绍3.5变压器综合在线监测系统监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度监测高、低压侧电压、电流监测铁心接地电流监测油压力、油位监测负荷状况评估过负载能力和紧急过载时间统计电量，电能质量分析计算绕组热点温度评估变压器寿命损失和老化率监测局部放电监测油中气体和微水冷却器智能监控冷却效率评估有载开关智能监控评估有载开关触头寿命综合分析、评估变压器状态2020/2/625第三篇智能变压器介绍3.6智能化局放监测系统2020/2/626第三篇智能变压器介绍3.7智能化变压器控制箱内置智能控制器和电控元件，智能组件通过联网给智能控制器发送指令实现对冷却器的智能控制。当智能控制器检测不到智能组件的控制指令时，立即切换到本地自控模式。而传统控制箱仅为独立运行模式，不能接受其他智能装置的控制指令2020/2/627第三篇智能变压器介绍3.8有载开关监控单元通过有载开关监控单元实现对有载开关的数字化监控。有载开关操作机构的所有控制和状态信号接入本单元,并将操作机构动作故障检测传感器、有载开关室油温、重瓦斯信号接入。通过网络接入变压器智能化单元，接受智能化单元的控制，并将状态反馈给智能化单元。2020/2/628第三篇智能变压器介绍四状态检修和在线诊断设备随着电力系统的发展和系统维护技术的进步，局部放电已成为衡量高压电气设备是否存在潜在性绝缘问题和质量缺陷的最重要考核指标之一。高压电气设备局部放电带电巡回检测方法，是一种对高压电气设备状态维护的新方法，利用高压电气设备局部放电产生的脉冲电流变化，判断高压电气设备运行健康状况。局部放电带电巡回检测系统，可对高压电气设备的绝缘状态进行在线巡回检测，建立异常变压器的特殊档案；使新投运的高压电气设备的质量控制得到更有力的保证，对运行高压电气设备的状态情况提供更好的依据，以及个别可能存在有隐患的高压电气设备有计划地安排停电检修，避免了无计划的停电。已建立的检测技术和缺陷特征为高压电气设备的状态监测提供了一个有用的工具。利用长期的测量结果建立的数据库，将来对老设备何时退出提供有力依据。无须停电，可随时了解运行设备的绝缘状况，局部放电变化趋势。可随时确定运行设备的局部放电位置。在线检测的数据可以为设备的维修提供依据。可对运行设备的故障点进行跟踪测试。单台巡检仪可用于多台被测设备，也可连续监测运行中的可疑设备。巡检仪既可以实现带电巡回检测也可以完成离线局部放电试验和放电点定位试验。2020/2/629第三篇智能变压器介绍带电巡检设备2020/2/630第三篇智能变压器介绍五智能化变压器通讯协议及网络系统2020/2/631第四篇智能变压器安全监测系统第四篇智能变压器安全监测系统2020/2/632第四篇智能变压器安全监测系统一、智能变压器安全监测系统的提出国家电网公司先后出台了《关于开展电网运行管理控制技术研究和推广应用的实施意见》、《国家电网公司“十一五”科技发展规划》，将变电站综合自动化技术、高压输变电主设备安全运行技术作为重点技术领域，以便为建设坚强电网提供必要的技术支持和保障。数字化变电站也应运而生，国内己有110kV数字化变电站建成的报道。有关专家曾将数字化变电站概括为一次设备智能化、二次设备网络化、运行状态数字化。当前，变压器配套的监测仪表，如温度计、油位计等，大多是模拟式的，输出结果不准确，远传需要转换，且维护工作量大，故越来越多的用户要求更换为数字式、免维护、可远传的在线检测仪表。因此，适应变电站自动化和数字化变电站建设需要，开发智能变压器安全监测系统，既与国网公司的政策相吻合，又能适应用户需求。2020/2/633第四篇智能变压器安全监测系统二、智能变压器安全监测的意义智能变压器在线监测技术的优越之外是以微处理技术为核心，具有标准程序软件，可将传感器、数据收集硬件、通信系统和分析功能组装成一体，弥补了室内常规检测方法和装置的不足。变压器综合在线监测技术通过及时捕捉早期故障的先兆信息，不仅防止了故障向严重程度的发展，还能够将故障造成的严重后果降到最低限度。变压器在线监测服务器与电力部门连接，使各连接部门都可随时获取变压器状态信息，这种方式不仅降低了变压器维护成本，还降低了意外停电率。连接到监测服务器的用户数量不限，通过防火墙可进入成套变电站。因此，变压器在线监测提高了运行可靠性，延缓了维护费用的投稿，延长了检修周期和变压器寿命。2020/2/634第四篇智能变压器安全监测系统三、智能变压器的常见故障2020/2/635第四篇智能变压器安全监测系统四、传感器在智能变压器安全监测中的应用4.1、传感器监测绕组温度光纤光栅温度传感器测绕组温度的工作原理图2020/2/636第四篇智能变压器安全监测系统4.2、油箱内部温度的监测红外传感器测温示意图4.3、对油压的监测智能变压器油压监测示意图2020/2/637第四篇智能变压器安全监测系统4.4、对油中气体含量的监测油中气体含量分析系统2020/2/638第四篇智能变压器安全监测系统4.5、传感器在监测局放上的应用2020/2/639序号信号检测范围1顶层油温-40～250℃2底层油温-40～250℃3环境温度-40～80℃4电压1～720V5电流0～5A6油位开关量7油压100pa～1Mpa8铁芯接地电流1mA～50A9相对湿度不大于95％10局放10pc～10nc11H25～5,000ppm12CH42～50,000ppm13C2H6