1、XJTUEE1智能电网中的电力设备状态智能电网中的电力设备状态检测技术及其进展检测技术及其进展 XJTUEE2一、前言一、前言二、电力设备状态检测与在线监测技术新进展二、电力设备状态检测与在线监测技术新进展三、智能电网中的状态检测特点与要求三、智能电网中的状态检测特点与要求 四、支持状态检测的高级算法和诊断系统四、支持状态检测的高级算法和诊断系统五、小结五、小结目目 录录XJTUEEI 前言前言3 进入21世纪，随着全球资源、环境压力的不断增大，用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，电力行业正面临前所未有的挑战和机遇。技术/标准进步设备老化智能计量/需求响应环保压力成本上升电力需求增长XJTU2、EE4科学技术进步是基础智能电网基础技术产业发展电子计算机通讯分布电源蓄能技术智能设备XJTUEE智能电网特征智智能能电电网网 现代电力技术现代电力技术 现代测控技术现代测控技术计算机技术计算机技术 电力电子技术电力电子技术通信技术通信技术 传统输配电网传统输配电网XJTUEE6 随随着着电电网网资资产产规规模模的的扩扩大大、设设备备数数量量的的增增加加、技技术术水水平平的的提提高高以以及及运运行行标标准准要要求求的的日日趋趋严严格格，管管理理好好、维维护护好好、运运行行好好各各级级电电网网，提提高高设设备备的的健健康康水水平平和和使使用用寿寿命命，降降低低电电网网运运行行维维护护成成本本，对3、对于于保保证证电电网网安安全全、改改善善电电能能质质量量、提提高高供供电电可可靠靠性性和和资资产产运运营营效效率率，都都具具有有重重要要的的作作用用状态检修是智能电网建设中的关键一环状态检修是智能电网建设中的关键一环。XJTUEEII 电电力力设设备备状状态态检检测测与与在在线线监监测测技技术术新新进进展展油中溶解气体监测油中溶解气体监测局部放电监测局部放电监测绕组测温绕组测温红外与紫外红外与紫外振荡波振荡波7XJTUEE8远红外法远红外法DGADGA监测系统（监测系统（FTIR）XJTUEE9FTIR现场安装图现场安装图XJTUEE10FTIR的性能的性能 XJTUEE11UHFUHF局放检4、测传感器局放检测传感器XJTUEE12XJTUEE13UHFUHF测局放实例测局放实例故障之一故障之一 局放量6000pC 解体发现系由于静电屏蔽焊接不良造成电位浮动产生XJTUEE14XJTUEE15在线测温的关键部件在线测温的关键部件温度计（传感器端部）安装XJTUEE16温度计温度计 （传感器端部）安装（传感器端部）安装在线圈或线圈套筒处理之前安装改良支撑、合适的支架以保护光纤电在线圈或线圈套筒处理之前安装改良支撑、合适的支架以保护光纤电缆缆为了便于安装，需要将套筒磁极尾的末端进行适当的改动为了便于安装，需要将套筒磁极尾的末端进行适当的改动完整撑条必须安装在临近最热点的撑条中，更换原有的5、盘式绕组。合完整撑条必须安装在临近最热点的撑条中，更换原有的盘式绕组。合适尺寸的楔形撑条是必须的适尺寸的楔形撑条是必须的XJTUEE17温度计温度计 （传感器端部）安装（传感器端部）安装XJTUEE18温度计温度计 （传感器端部）安装（传感器端部）安装XJTUEE19温度计温度计 （传感器端部）安装（传感器端部）安装XJTUEE20油箱壁安装方式油箱壁安装方式XJTUEE21运行运行动态负荷动态负荷HotspotTop OilLoadXJTUEE22光纤测温的重要性光纤测温的重要性1.与传统方法的不与传统方法的不同同2.在线监测在线监测3.油温与绕组温度油温与绕组温度不一致不一致4.冷却系统瞬6、时控冷却系统瞬时控制制5.现场维修人员有现场维修人员有效工具效工具6.热运行试验热运行试验XJTUEE23红外热成像测试技术红外热成像测试技术原理：用红外线热像仪来捕捉（接收）物体表面发出的红外辐射，显示物体表面辐射能量密度的分布情况（红外热图）。通过观察物体的红外热分布图，并测量所需位置的温度，来判断设备故障所在的位置及程度（缺油，受潮，松动，绝缘老化等情况）。特点：是被动的、非接触式的检测。在设备运行状态时测试。远距离、准确、实时、快速、简便、安全、可靠、直观。XJTUEE24红外检测实例红外检测实例导线导线 华中至上海500kV线路孝感段巡检导线连接处；距离50m紧急缺陷（256oC），7、现场带电作业XJTUEE25红外检测实例红外检测实例线路绝缘子线路绝缘子XJTUEE26红外检测实例红外检测实例隔离开关隔离开关XJTUEE27红外检测实例红外检测实例断路器断路器XJTUEE28红外检测实例红外检测实例PTXJTUEE29红外检测实例红外检测实例避雷器避雷器XJTUEE30红外检测实例红外检测实例CTtan:3.1%超标(标准 1.0%)DGA:(ppm)H2:73714CH4:13749C2H6:1884C2H4:125C2H2:7总烃:15766严重超标XJTUEE31红外检测实例红外检测实例高压电缆高压电缆XJTUEE32用吊舱进行线路航测用吊舱进行线路航测XJTUEE8、红外诊断的局限性红外诊断的局限性1)1)由于环境因素的影响，设备散热、传热条件不同，这样所由于环境因素的影响，设备散热、传热条件不同，这样所测得的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺测得的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷判断的误差；陷判断的误差；2)2)只能观察设备表面温度分布，对于设备内部过热点（电缆只能观察设备表面温度分布，对于设备内部过热点（电缆接头、接头、GISGIS内部接头、断路器触头等），很难确定其警戒温升。内部接头、断路器触头等），很难确定其警戒温升。3)3)不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条件下不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条9、件下的允许温升应各不相同，以及测量的误差和参考点选取的随的允许温升应各不相同，以及测量的误差和参考点选取的随机性，所得相对温升存在很大误差，根据相对温升来分析热机性，所得相对温升存在很大误差，根据相对温升来分析热缺陷并不准确。缺陷并不准确。目前的红外诊断技术侧重于红外图谱的定性目前的红外诊断技术侧重于红外图谱的定性分析，受人为因素的影响比较大分析，受人为因素的影响比较大XJTUEEGIS内部温度等值曲线图（设线芯温度为内部温度等值曲线图（设线芯温度为368.613）XJTUEE35紫外线成像紫外线成像通过观察设备的“电晕”及“电气放电”“电弧”来判断设备的故障所在位置断股，污染，裂纹等现象与红10、外互补XJTUEE36紫外成像紫外成像双光谱双光谱在白天、日光下检测 紫外光的放射现象太阳盲区滤片太阳盲区滤片+紫外光探测器紫外光探测器 检测电晕及电气放电检测电晕及电气放电用可见光图像用可见光图像 显示被测物体的实物形状显示被测物体的实物形状光源光源紫外图像紫外图像可见光图像可见光图像图像重叠图像重叠双光谱图像双光谱图像XJTUEE37紫外成像紫外成像污染、破损绝缘子污染、破损绝缘子XJTUEE38用紫外法监测带电水冲洗用紫外法监测带电水冲洗XJTUEE电介质响应测量方法电介质响应测量方法油箱保护高压绕组低压绕组高压电源主绝缘电流表物理性质测量:纸板及绝缘油的导电率界面极化影响因素:绝缘几何11、尺寸温度受潮程度可导电的老化产物XJTUEE40时域及频域的方法时域及频域的方法时域：时域：回复电压(RVM)极化/去极化电流(PDC)频域：频域：频域谱法(FDS)缺点：缺点：低频段水分估计低频段水分估计 测试时间测试时间0,0010,010,11100,0001 0,001 0,010,11101001000频率(Hz)tan高 低 高 高 低 低纸板中的水分绝缘几何尺寸油电导率0,1101001000110100100010000 时间(s)I(nA)1低 high low 油电导率高 IdepIpol绝缘几何尺寸 XJTUEE碳纳米管碳纳米管SF6SF6分解气体检测分解气体检测XJTU12、EECNT气体传感器对气体传感器对GIS中中PD的基本响应特性的基本响应特性 0.1 MPa SF6尖-板电极施加电压:10 kV-30 kV使用CNT气体传感器能够检测出SF6中发生的局部放电PD发生传感器导纳增加XJTUEE43新型振荡波测试系统 OWTS M 28 28 kV peak voltageOWTS M 60 60 kV peak voltage XJTUEE44电力设备状态检测新的发展方向电力设备状态检测新的发展方向气象信息的结合地理信息系统合并单元与二次保护系统结合 XJTUEEIII 智能电网中的状态检测智能电网中的状态检测特点与要求特点与要求45实现智能电网的关键技术实13、现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通信技术分析与辅助决策技术 可视化展现与操作2022/7/2945XJTUEE我国智能电网的发展目标2022/7/2946全面建设阶段，建成发、输（配）、用互动式交易、运行平台，为发电厂、用户提供在线定制服务。推广运用阶段，总结试点经验，提出智能电网建设标准，逐步推广智能电网建设。规划试点阶段，重点开展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。第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段我国应分三个阶段推进智能电网的建设：XJTUEE智能电网对状态检测技术具体要求47大量的智能分析算法大量的智能分析算法14、数据就地存储与判断，再逐层综合分析数据就地存储与判断，再逐层综合分析同类设备相互比较同类设备相互比较稳定性与可靠性要求大幅提高稳定性与可靠性要求大幅提高自动化程度提高自动化程度提高技术有效性要求提高技术有效性要求提高经济性经济性 XJTUEE48IV IV 支持状态检测的高级算法和支持状态检测的高级算法和诊断系统诊断系统数据预处理滤波、平滑趋势预测“指纹”识别技术人工神经网络援例推理基于统计的隐含马尔可夫模型（HMM）专家系统XJTUEE49指纹识别指纹库XJTUEE50指纹识别识别结果XJTUEE51DGA中的ANN例 Y1Y2Y3Y4XJTUEE52对某油浸变压器DGA的分析 正正常常过过15、热热火火花花电电弧弧XJTUEE53单神经网络和组合神经网络分类能力的比较 XJTUEE54援例推理综合诊断模型的结构示意XJTUEE55不同检索方法在援例检索中的正判率()XJTUEE56一种综合诊断神经网络框图例 XJTUEE57CLP油中溶解气体分析专家系统 国际标准国际标准Cigre WG 1501IEC 60599DL/T722-2000IEEE C57.104基于基于CLPCLP数据及经验提出知识规数据及经验提出知识规则则每年分析超过每年分析超过70007000条样本条样本Warning Level AnalysisTrending AnalysisXJTUEE58一种已实现的诊断16、专家系统框图Y过热放电导电回路过热导磁回路过热涉及固体绝缘不涉及固体绝缘三比值法、神经网络、援例分析作第二次判断三比值法、神经网络、援例分析作第二次判断三比值法、神经网络、援例分析作第一次判断输入电气试验、附件及外观检查等异常信息N附件故障内部故障判断套管、风扇、油泵等附件故障基于粗糙集的故障诊断较详细的故障类型、相关案例与建议色谱异常？输入油色谱试验数据综合诊断XJTUEE59 为建设智能电网，必须总结经验，为建设智能电网，必须总结经验，找出薄弱及不足处。找出薄弱及不足处。方向方向 I I积极引用有效、性价比高的各类检测手段，特积极引用有效、性价比高的各类检测手段，特别是对关键设备及薄弱环节17、。别是对关键设备及薄弱环节。高压一次设备的数字化转换高压一次设备的数字化转换提高在线监测的效果，使得数字电网更加智能化提高在线监测的效果，使得数字电网更加智能化V V 小结小结XJTUEE60方向方向 II研发状态分析诊断系统，逐步实现自我研发状态分析诊断系统，逐步实现自我智能诊断、自我智能调整等能力。智能诊断、自我智能调整等能力。XJTUEE61方向方向 III掌握设备状况还要为运行、扩改建等服掌握设备状况还要为运行、扩改建等服务，即努力实现全寿命优化、为全局性务，即努力实现全寿命优化、为全局性的资产管理服务。的资产管理服务。XJTUEE62方向方向 IVIV对在线监测技术发展过程中的认识不18、足问题对在线监测技术发展过程中的认识不足问题将将某某些些设设备备、某某些些技技术术在在推推广广过过程程中中的的薄薄弱弱环环节节误误认认为为在在线线监监测测的的先先天天缺缺陷陷，难难以以克克服服提提高高，以以至至于于部部分分人人对对该该技技术术发发展展、推推广广抱抱有有观观望望、否否定定甚甚至至抵抵制制等等态态度度。根根据据国国内内近近年年来来的的研研究究，已已突突破破了了大大部部分分影影响响在在线线监监测测推推广广应应用用的的技技术术瓶瓶颈颈（避避雷雷器器、变变压压器器、GIS、套套管管、CT、视视频频等等在在智智能能检检测测、数数据据处处理理及及诊诊断断技技术术领领域域），达达到到了了技技术19、术实实用用化化和和智智能能化化的的效效益益。目目前前针针对对个个别别技技术术难难题题，正正在在集集中人力、物力进行技术攻关，并趋于解决。中人力、物力进行技术攻关，并趋于解决。目目前前在在线线监监测测装装置置的的投投资资价价格格限限制制其其发发展展和和推推广广，但但随随着着技技术术的的成成熟熟化化、产产品品化化、国国产产化化，投投资资价价格格会会大大幅幅度度下下降降；投投入入与与产产出出绩绩效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在线线监监测测技技术术自自身身的的发发展展也也需需要要在在大大量量推推广广实实用用过过程程中中，不不断断发发现现、克服及研究提高克服及研究提高XJTUEE63方向方向 V V安装、完善检测设备前后的效益对比安装、完善检测设备前后的效益对比：非计划停电次数、时间的对比；计划停电时间、次数的对比；试验、检修所花人力、物力的对比；设备及系统可靠性对比；XJTUEE64 智能电网并不是一次性全部完成，而需要通过局部的试点验证，再逐步往前推进。通过不断地总结、完善、提高，最终实现发展目标。XJTUEE65