光傳感器輸變電設備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)

1、光傳感器輸變電設備鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)輸變電 設備的外絕緣性能對電網運行安全具有重大影響。 電力系統(tǒng)中大量使 用的絕緣子, 其表面污染并受潮將嚴重影響絕緣子的電氣特性, 以致絕緣子表面 積累的污物受潮時引起絕緣擊穿閃絡, 影響 輸變電 設備運行的可靠性, 危及電網 的運行安全。 輸變電 設備污閃事故在全國電網時有發(fā)生,特別是 2001年初,東 北、 華北和河南電網大面積污閃事故給電力生產造成了巨大的經濟損失和社會影 響。預防污閃事故的發(fā)生對電網安全運行具有極其重要的意義。據有關專家研 究, 造成污閃事故的主要原因有三:其一我國的環(huán)境污穢水平發(fā)展快, 這與各地 工業(yè)結構有關; 其二電氣設備的絕緣水平

2、達不到當地污穢等級要求; 其三電力部 門缺乏對設備污穢檢測的有效技術手段。通常情況下 , 為了及時消除事故隱患, 運行部門需要定期對絕緣子進行監(jiān)測。 國家有關標準中明確規(guī)定, 輸、 變電設備 外絕緣污穢等級的劃分應綜合考慮污閃特征、 運行經驗并結合其表面污穢物的鹽 密來確定。因此,鹽密是其中唯一可以定量的參數。目前,輸、變電設備外絕緣配置的原則是按部頒 GB/T16434為依據執(zhí)行,并 按經審定的污區(qū)分布圖及時調整。 審定污區(qū)分布圖時, 繪制和修訂的重要依據是 整理、 分析歷年的鹽密測量數據, 同時, 根據監(jiān)測點中所測量到的鹽密, 指導輸 電線路的清掃周期。 由此可見, 鹽密的測量對電力部門的

3、生產及安全, 具有極其 重要的意義。目前電力部門廣泛采用的等值鹽密法是基于每年清掃的基礎上標定污穢等 級的方法。該方法雖然操作簡單 , 但仍要堅持人員的專業(yè)化、儀表的可靠性、測 試工作的制度化,還需要停電或上桿(塔工作,所需投入人力、物力巨大,具 有很大的局限性; 這種方法對于積污速度的影響考慮也不夠全面, 不能準確地指 導外絕緣爬距比的合理配置,且測量結果分散性較大 , 很難合理確定測量周期。 此外, 全國高電壓工作網防污閃工作組目前已明確提出以飽和鹽密為基礎修訂污 區(qū)分布圖,而使用傳統(tǒng)方法無法獲得設備的飽和鹽密。鑒于上述原因, 武漢高壓研究所與武漢康普常青軟件技術有限公司開展了使 用光 傳

4、感器 測量鹽密的研究, 以期獲得實時、 準確的鹽密測量新方法。 經過河南 新鄉(xiāng)及廣州供電公司的實地監(jiān)測效果表明, 光 傳感器輸變電 設備鹽密 在線監(jiān)測 系 統(tǒng)適宜絕緣子污穢監(jiān)測, 實現(xiàn)了運行絕緣子等值鹽密的在線連續(xù)測取, 是一種方 法科學簡單、 準確、 實時監(jiān)測的測量手段。 所監(jiān)測的飽和鹽密可以為電力系統(tǒng)運 行設備污區(qū)分布圖的繪制及修訂提供可靠的依據; 所監(jiān)測的實時鹽密值, 可以使 電力部門隨時、 方便地了解監(jiān)測點運行設備的積污情況, 從而指導電力部門對 輸 變電 設備進行清掃, 實現(xiàn)了對 輸變電 設備防污工作的狀態(tài)檢修, 對防止污閃事故 發(fā)生具有重大意義。1光 傳感器輸變電 設備鹽密 在線監(jiān)

5、測 系統(tǒng)1.1系統(tǒng)簡介光 傳感器輸變電 設備鹽密 在線監(jiān)測 系統(tǒng)主要由數據監(jiān)測終端和數據監(jiān)測中 心兩部分組成, 是一種智能化大范圍遠程分布式鹽密實時監(jiān)測系統(tǒng)。 系統(tǒng)組網十 分方便, 并可提供監(jiān)測中心多級管理功能, 實現(xiàn)在不同位置同時對監(jiān)測點的監(jiān)測。 數據采集終端安裝在送電線路桿 (塔 或變電站絕緣子附近, 完成對現(xiàn)場污穢物 (鹽密、溫度、濕度的實時監(jiān)測。監(jiān)測數據通過短信方式,向監(jiān)測中心發(fā)送。 數據監(jiān)測中心完成對監(jiān)測數據的轉換和處理。1.2監(jiān)測原理光 傳感器 測量鹽密是基于介質光波導中的光場分布理論和光能損耗機理。 置 于大氣中的低損耗石英棒是一個以棒為芯、 大氣為包層的多模介質光波導。 在石

6、英棒上無污染時, 由光波導中的基模和高次模共同傳輸光的能量, 其中絕大部分 光能在光波導的芯中傳輸, 但有少部分光能將沿芯包界面的包層傳輸, 光波傳輸 過程中光的損耗很小。當石英玻璃棒上有污染時,由于污染物改變了高次模及基模的傳輸條件;同 時, 污染粒子對光能的吸收和散射等產生光能損耗; 通過檢測光能參數可計算出 傳感器 表面鹽分多少。 由于 傳感器 與絕緣子串處于相同環(huán)境, 因此, 通過計算可得出絕緣子表面的鹽密值(見圖 1。 1.3系統(tǒng)功能實時鹽密電子地圖。監(jiān)測中心提供實時鹽密電子地圖。電子地圖的繪制遵循 國家電力公司國電安運 1998223號文關于修訂電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖的通知 中 電力系

7、統(tǒng)污區(qū)分布圖規(guī)定 , 同時污區(qū)的分級參考了高壓架空線路和發(fā)電 廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準。標準號:GB/T16434-1996。在鹽 密電子污區(qū)分布圖中不同電壓等級的高壓線和不同級別污區(qū)的劃分及著色均遵 循該標準。 實時鹽密電子地圖用來在監(jiān)測中心工作站上實時反映監(jiān)測終端采集到 的鹽密和其它相關數據, 信息可以實時動態(tài)刷新。 運行部門可用來監(jiān)測 輸變電 設 備動態(tài)變化的實時鹽密情況, 為 輸變電 設備的清掃、 評價外絕緣耐污能力、 適時 調爬提供依據。最大(飽和鹽密電子地圖。監(jiān)測中心提供最大(飽和鹽密電子地圖,繪 制原則同上。 最大 (飽和 鹽密電子地圖用來在監(jiān)測中心工作站上反映在數

8、據監(jiān) 測終端所安裝的區(qū)域內出現(xiàn)的最大鹽密值, 為電力公司提供在污區(qū)分布圖繪制及 絕緣配置方面的參考。繪制參考曲線。在監(jiān)控中心,數據分析軟件采用 C 語言編制,運行在 Windows 平臺, 對光 傳感器 采集到的數據進行分析處理, 換算出實時鹽密值, 最終生產鹽 密值、溫度、濕度的參考曲線圖。可以使電力部門隨時、方便、直觀的了解監(jiān)測 點 輸變電 設備的歷史鹽密變化情況, 并可結合溫度、 濕度與時間關系的信息分析 監(jiān)測點 輸變電 設備的積污規(guī)律及自清洗率,作出相應對策。1.4監(jiān)測方式光 傳感器輸變電 設備鹽密 在線監(jiān)測 系統(tǒng)主要由數據監(jiān)測終端和數據監(jiān)測中 心兩部分組成。 數據監(jiān)測終端安裝在送電線

9、路桿 (塔 或變電站絕緣子附近, 完 成對現(xiàn)場污穢物(鹽密、溫度、濕度的實時監(jiān)測。監(jiān)測數據通過 GSM 無線網絡 以短信方式,向監(jiān)測中心發(fā)送。數據監(jiān)測中心完成對監(jiān)測數據的轉換和處理。 1.5特點操作使用簡便。 監(jiān)測中心軟件界面友好,操作簡單易學。系統(tǒng)維護容易。 系統(tǒng)具有較強的容錯糾錯功能, 并具有系統(tǒng)自動恢復機制, 系統(tǒng) 還提供了遠程維護功能。管理打印。 系統(tǒng)提供了監(jiān)測數據、 曲線、 電子地圖的打印功能防電磁干擾。 數據監(jiān)測終端采用多層金屬屏蔽方式, 充分保證了控制電路和通訊電路的安全可靠工 作。設備防護。 數據監(jiān)測終端機箱封閉良好,具有防雷、防雨、防塵的功能。外形的 設計有效的避免了高電場環(huán)

10、境下,尖端集電、放電的影響?，F(xiàn)場安裝維護方便。 數據監(jiān)測終端采用模塊化設計。上部為 傳感器 ,太陽能板;下部為主機控制箱,便于現(xiàn)場裝拆。充電電源。數據監(jiān)測終端采用太陽能電源進行充電,可以確保設備的正常工作。 數據監(jiān)測中心。 專門為鹽密監(jiān)測而配置的計算機, 具有長期穩(wěn)定運行、 大型數據 運算等功能。1.6應用范圍輸變電 線路。 根據 GB/T16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠、 變電所環(huán)境污 區(qū)分級及外絕緣選擇標準 的規(guī)定和國家電力公司國電安運 1998223號文關于 修訂電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖的通知中電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖規(guī)定,鹽密測量 按預防性規(guī)程納入絕緣監(jiān)督每年進行。選擇鹽密監(jiān)測點,原則上輸電線路每 5 10km 選擇一個監(jiān)測點,遠離城鎮(zhèn)的農田、山丘可酌情選點;污穢嚴重、污染成 分復雜地段和分散性大的宜酌情增加監(jiān)測點。 用來科學地指導安排輸電線路的清 掃周期。變電站。 在變電站四個方向布置數據采集終端, 監(jiān)測中心可置于變電站控制室或 供電公司辦公樓。 監(jiān)測中心工作站錄入變電站中不同設備的外絕緣參數, 根據監(jiān) 測的鹽密值進行實際設備外絕緣積污(鹽密的計算。2結束語光 傳感器 絕緣子鹽密測試儀已于 2003年始經河南新鄉(xiāng)及廣州供電公司四年 的現(xiàn)場試驗實驗, 積累了大量的現(xiàn)場運行數據。 結果表明