传感器与一次设备融合方法

西安交通大学高电压技术实验室HighVoltageLab传感器与一次设备融合方法目录2020/7/82|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•背景•一次设备智能化方法与特点•传感器技术现状与分析•传感器与一次设备融合问题•结论32020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•现运行部分输变电关键设备服役时间无法满足设计需求；–开关设备统计结果表明，服役十五年内退役产品为7.31%，二十年内退役产品达到24.43%，而产品设计要求服役为20-40年•在运行过程中非计划停电事故频发–由于产品制造原因引起的非计划停电排第一位占42.1%，由于设备老化而造成的非计划停电排第二位占27.3%–1100kV断路器强迫停运率达到16.75%–国外厂商提供的系统中运行的产品的非计划停运率为0.107%，国内厂商为1.102%，相差近10倍智能设备发展智能设备发展42020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•设备制造水平和质量问题国产设备强迫停运率明显高于进口设备设备平均运行年限较低•环境因素自然灾害：雷害、冰灾、环境污染•设备资产使用寿命相对较短影响电网设备资产寿命成本的主要因素智能设备发展52020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|站控层交换机GIS汇控柜说明电缆以太网485通讯光纤/光缆断路器智能化说明：1.控制箱和智能组件之间进行少量的电缆连接；2.传感器全部内嵌在高压断路器中、一体化安装；3.PSSC621智能组件集成合并单元、开关控制器功能；4.SF6密度微水、机械特性、局放监测可集成在主IED中。GIS本体传感器机械特性传感器/采集器密度微水传感器/采集器简化电缆连接过程层交换机光纤配线架站控层配线架其它间隔配线架机构箱采集器互感器采样模块智能组件PSSC621机械特性IEDNS811I简化电缆连接一体化简化设计一体化监控平台PS6000+NS8000避雷器监测IEDNS851I局放传感器同轴电缆局放数据采集主IEDSF6监测IEDNS863I局放监测IEDNS802I避雷器传感器/采集器组合电器智能化示意图一次设备智能化智能设备发展62020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|HYDRANAQUAOILAmbienttemperaturebuchholzprotectionDGACurrentTopoiltemperatureFanPositionofOLTCTemperatureofOLTCWatercontentBottomoiltemperatureLoadT-M0NITORTRANSFORMERMONITORINGSYSTEMMassdata目录2020/7/87|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•背景•一次设备智能化方法与特点•传感器技术现状与分析•传感器与一次设备融合问题•结论智能变电站技术特征82020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•一次设备的数字化和智能化•二次设备的数字化和网络化•变电站通信网络和系统实现标准统一化•运行管理系统的自动化智能变电站优势92020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•互感器测量精度高、动态性能好•信号传送环节的抗干扰能力强•不存在二次回路问题•网络化信息共享•设备间无缝互操作•良好的经济效益变压器一次设备数字化方法102020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|变压器一次设备数字化方法•状态参量的选取：绝缘参数、热参数、机械参数和运行参数•选择原则：–具备能够反映设备的最关键、最重要运行状态的指标；–要有普遍性，基本上主要的同类设备都具备这样的特征；–可以量测，既可以实现数字化的参量；–四是要简洁112020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|电力变压器数字化的步骤与方法：•根据运行分析找出需要数字化的特征参量；•通过在线、带电、停电等量测技术检出状态量信号；•状态特征参数的数据预处理及信号单元合并；•数据统一建模。122020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•变压器主体•监测功能组–监测主IED–局部放电监测IED–光线绕组监测IED–油中气体分析监测IED–其他监测IED•OLTCIED•冷却器控制IED•测量IED•非电量保护装置•合并单元•监测传感器•执行结构•通讯网络•变压器状态专家分析系统油中气体有载开关调节监控绕组热点温度油温负荷状态冷却优化控制系统局部放电IEDIEC61850变压器智能化单元直接控制信号TCP/IPIEC61850系统总线智能设备的特点132020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|实时收集状态数据，实时进行变压器状态诊断和综合评定，提供专家知识库支持依据用户所配监测设备种类自动生成特定的功能组成用户可随意配置调整展示界面和风格（表格型或仪表盘型）未来功能有序、便利扩展接入可疑数据触发评价固定时间评价随机评价实现在不同部门、不同地域共享利用设备状态信息据和企业OA系统集成留有移动数据接口(短信、互联网)目录2020/7/814|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•背景•一次设备智能化方法与特点•传感器技术现状与分析•传感器与一次设备融合问题•结论传感器技术现状152020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|Portablemethods:•TypicalcaseIRAEVibration…•VirtuesActualilyEasymaintenance…•NewtendencyEmbeddedinterfaceNon-invasiveConditionmonitoringisthebasisofconditionmaintenance,regardlesselectrical,thermal,chemicalandmechanicaltechniques.On-linemethods:•TypicalcaseDGAPDC&tan…•VirtuesSensitivenessActualilyTimely…•NewtendencyMiniaturizationFlexibilityMultifunction¶meterIntellectualizationCase1:DissolvedgasesinoilmeasurementIEEEC57.104-19913.1-3.3FaultTemperatureFaultSevereness500°C1.500°C1.000°C2.000°CDissolvedGasinOilLargeSignificantTracesEthyleneC2H4HydrogeneH2AcetyleneC2H2CarbonMonoxideCOMethaneCH4EthaneC2H6162020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|Case2:PartialdischargemeasurementSensorType:AETEVCTUHFSystems:HFCTApplications:172020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|从有线单参数传感器到无线多参数传感器WirelessDataTransmission-NoSignalAttenuationandNoSignalCrosstalk-BetterPDSourceIdentificationandLocatingwithTwoSensors/StatorWinding-EnergyHarvest:PoweredbyLeakageFluxPD,TemperatureandVibration(Wireless)$400PDonly(Wired)$2,000182020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|Case3:Fiberoptictemperaturemeasurement192020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|Case4:roboticinspectionCharacteristics:•24-hourservice•fullautomaticity•reducetotallaborcosts202020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|CLPexpertsystemforDGA212020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|010020030040050060012345678910010020030040050060012345678910WarningLevelAnalysis※Standards:–CigreWG1501–IEC60599–DL/T722-2000–IEEEC57.104※KnowledgerulesextractedfromCLPdataandexperiences国内电力设备状态检修现状分析已装在线设备收效不明显的原因※缺乏全局性的长远规划※有些检测设备质量不高※不善于选用、检验各类检测设备※认识上的片面性、局限性※相应的规章制度未跟上※对监测设备的选择、运行、维护等缺乏责任制222020/7/8|PresentationatTech.App.ForumonSmartPowerSubstation|Peking|•对在线监测技术发展过程中的认识不足问题–将某些设备、某些技术在推广过程中的薄弱环节误认为在线监测的先天缺陷，难以克服提高，以至于部分人对该技术发展、推广抱有观望、否定甚至抵制等态度。根据国内近年来的研究，已突破了大部分影响在线监测推广应用的技术瓶颈（避雷器、变压器、GIS、套管、CT、视频等在智能检测、数据处理及诊断技术领域），达到了技术实用化和智能化的效益。目前针对个别技术难题，正在集中人力、物力进行技术攻关，并趋于解决。–目前在线监测装置的投资价格限制其发展和推广，但随着技术的成熟化、产品化、国产化，投资价格会大幅度下降；投入与产出绩效比较宜以长远的眼光来着眼，社会效益及经济效益综合分析–在线监测技术自身的发展也需要在大量推广实用过程中，不断发现、克服及研究提高232020/7/8|P