電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)培訓(xùn)

電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)培訓(xùn)一、故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)簡介一、項(xiàng)目背景和總體思路國家電網(wǎng)公司提出全面建設(shè)智能電網(wǎng)建設(shè)電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修系統(tǒng),不僅可實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備健康狀況在線實(shí)時(shí)監(jiān)測,并可根據(jù)對設(shè)備得狀態(tài)評估給出相應(yīng)檢修策略,,從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)得智能化,實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修方式從“定期檢修”過渡到“狀態(tài)檢修”得戰(zhàn)術(shù)轉(zhuǎn)變。設(shè)備是什么情況?什么時(shí)候該對設(shè)備進(jìn)行維修設(shè)備維修得發(fā)展歷程故障維修50年代以前設(shè)備出現(xiàn)故障或發(fā)生事故才維修定期檢修40—70年代,前蘇聯(lián)維修工作得內(nèi)容與周期都就是事先計(jì)劃和設(shè)定好得狀態(tài)檢修80-90年代起,美國開始研究通過對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,然后按設(shè)備得健康狀態(tài)來安排維修我國電力系統(tǒng)從上世紀(jì)50年代起根據(jù)前蘇聯(lián)模式推行定期檢修制度,這就是一種以時(shí)間周期為基礎(chǔ)得設(shè)備定期檢修制度。一、項(xiàng)目背景和總體思路狀態(tài)檢修得做法狀態(tài)檢修就是企業(yè)以安全、環(huán)境、成本為基礎(chǔ),通過設(shè)備狀態(tài)評價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評估、檢修決策等手段開展設(shè)備檢修工作,達(dá)到設(shè)備運(yùn)行安全可靠、檢修成本合理得一種檢修策略。

指由于各種原因可能導(dǎo)致的人身傷害、設(shè)備損壞、運(yùn)行可靠性下降、電網(wǎng)穩(wěn)定破壞等危及電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行的情況；安全環(huán)境成本指電網(wǎng)運(yùn)行對社會(huì)、國民經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等產(chǎn)生的影響；指企業(yè)成本、收益以及事故情況下可能造成的直接、間接經(jīng)濟(jì)損失等。一、項(xiàng)目背景和總體思路目標(biāo)手段支撐依托基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)設(shè)備全壽命周期管理數(shù)據(jù)整合標(biāo)準(zhǔn)體系狀態(tài)評估和協(xié)同智能診斷在線監(jiān)測等系統(tǒng)數(shù)據(jù)狀態(tài)檢修強(qiáng)調(diào)了對設(shè)備狀態(tài)得評價(jià)與診斷。以設(shè)備健康狀態(tài)決定維修策略得狀態(tài)檢修打破了傳統(tǒng)周期維修中“一刀切”得思想,設(shè)備健康狀態(tài)好,可適當(dāng)延長檢修周期,反之則應(yīng)縮短檢修周期。設(shè)備維修得發(fā)展歷史☆三個(gè)階段

事后維修模式1950年前設(shè)備維修的發(fā)展階段預(yù)防性維修模式1950年－1970年計(jì)劃預(yù)修體制（前蘇聯(lián)）預(yù)防維修制（美國）現(xiàn)行維修模式1970年至今預(yù)知維修和狀態(tài)維修以利用率為中心的維修可靠性維修以可靠性為中心的維修適應(yīng)性維修全面計(jì)劃質(zhì)量維修費(fèi)用有效維修一、設(shè)備檢修管理模式1、事后維修故障檢修,壞了就修,不壞不修。適合于事故比較隨機(jī)。元件多并且在對生產(chǎn)影響小得非重點(diǎn)設(shè)備。2、預(yù)防性定期檢修以時(shí)間為基礎(chǔ)得計(jì)劃檢修,適合于已知設(shè)備磨損規(guī)律得設(shè)備以及難以隨時(shí)停機(jī)進(jìn)行檢修得流程工業(yè)、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備計(jì)劃檢修,元件事故概率相近。3、狀態(tài)檢修以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ),以預(yù)測狀態(tài)發(fā)展為依據(jù)。根據(jù)對設(shè)備得日常檢查、定期重點(diǎn)檢查和在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷所提供得信息,在設(shè)備發(fā)生故障前安排檢修。適用范圍設(shè)備故障率低,地位重要得設(shè)備。提高設(shè)備得可用率節(jié)省檢修費(fèi)用。

檢修人員得失誤模式

失誤有意識的破壞知識性錯(cuò)誤規(guī)則性錯(cuò)誤錯(cuò)誤忘記漏掉潛意識中的錯(cuò)誤習(xí)慣不正確無意識滑過沒注意大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)

·狀態(tài)監(jiān)測得概念和任務(wù)

故障預(yù)報(bào)——根據(jù)故障征兆,對可能發(fā)生故障得時(shí)間、位置和程度進(jìn)行預(yù)測。故障診斷——根據(jù)故障特征,對已發(fā)生得故障進(jìn)行定位和對故障發(fā)展程度進(jìn)行判斷。狀態(tài)監(jiān)測——對設(shè)備得運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄、分類和評估,為設(shè)備維護(hù)、維修提供決策。三者內(nèi)容相近、采用得方法大多一樣、在線檢測數(shù)據(jù)和分析、目標(biāo)一致(防患于未然)

差別如圖:

設(shè)備狀態(tài)檢修得依據(jù)(1)診斷預(yù)測（故障率）設(shè)備運(yùn)行壽命危險(xiǎn)水平注意水平初期階段穩(wěn)定階段劣化階段注意階段危險(xiǎn)階段實(shí)施修復(fù)破壞點(diǎn)簡易診斷·設(shè)備狀態(tài)檢修得依據(jù)(2)故障預(yù)報(bào)故障診斷狀態(tài)監(jiān)測建立故障物理、化學(xué)模型和仿真對故障物理、化學(xué)過程的機(jī)理分析信號處理模式識別設(shè)備故障發(fā)生的物理、化學(xué)過程設(shè)備故障的外在表現(xiàn)·關(guān)鍵技術(shù)

(1)傳感器(2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(3)數(shù)據(jù)分析傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)就是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所特有得關(guān)鍵技術(shù)。涉及學(xué)科

傳感器技術(shù)、電子、機(jī)械、化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)及通信等。電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀狀態(tài)檢修作為一種較定期檢修方式更能降低維修成本、縮短檢修停電時(shí)間、延長設(shè)備壽命得檢修方式。狀態(tài)檢修就是一種比較新得檢修體制,但成功得實(shí)例并不多,鑒于此,作為狀態(tài)檢修依據(jù)得設(shè)備健康狀態(tài)評估系統(tǒng)得研究尚處于摸索階段。以在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)得設(shè)備健康狀態(tài)評估,既要按照設(shè)備巡視檢測、定期檢測和帶電(在線)檢測得結(jié)果進(jìn)行故障診斷,還要結(jié)合運(yùn)用傳感技術(shù)、光電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)得手段,適時(shí)反映設(shè)備狀態(tài)。對不同得電力設(shè)備,表示設(shè)備整體狀態(tài)得參數(shù)可能就是不同得,需視具體情況確定。而以預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)得設(shè)備狀態(tài)評估,則就是根據(jù)設(shè)備得歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)(交接性、預(yù)防性),運(yùn)行電壓下得各種參數(shù)變化,承受負(fù)荷及經(jīng)受短路得情況,并與同類設(shè)備比較,綜合分析設(shè)備得健康狀況,作為判斷設(shè)備就是否需要檢修得依據(jù)。電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀國外應(yīng)用與研究☆美國國家電力研究院所

☆英國

☆日本發(fā)電檢修協(xié)會(huì)

☆加拿大

☆德國(斯蒂亞克電力公司、漢堡電力公司)國內(nèi)電力設(shè)備狀態(tài)維修得應(yīng)用

傳感器裝置得生產(chǎn)和在線監(jiān)測得應(yīng)用情況還落后于國外先進(jìn)水平,基本上還就是實(shí)施以離線得預(yù)防性試驗(yàn)為基礎(chǔ)得變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估比

電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

主要原因:

在線監(jiān)測得硬件缺乏需運(yùn)用傳感技術(shù)、光電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)得手段來實(shí)時(shí)反映設(shè)備狀態(tài),對相當(dāng)一部分變電站來說,在經(jīng)濟(jì)及硬件設(shè)施等方面存在著或多或少得困難,在在線監(jiān)測沒有成為必要成分得情況下,維修管理仍沿用舊體制現(xiàn)場專門人才得缺乏在線監(jiān)測系統(tǒng)已具備規(guī)模得變電站,在技術(shù)力量上也還不能適應(yīng)發(fā)展要求,其現(xiàn)場技術(shù)人員分析態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)得能力較差,因而不能合理分析利用在線監(jiān)測得數(shù)據(jù)現(xiàn)有基礎(chǔ)預(yù)防性試驗(yàn)得很多“判據(jù)”就是根據(jù)大量實(shí)踐得總結(jié),多年電網(wǎng)運(yùn)行維修經(jīng)驗(yàn)得積累。基于離線得預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)得變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估,就是目前分析和判斷變壓器健康水平得主要依據(jù)。電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

鑒于上述現(xiàn)狀,開展以離線得預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)為主、以帶電或在線監(jiān)測數(shù)為輔得電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估具有重要意義。關(guān)鍵在于如何將預(yù)防性試驗(yàn)與線監(jiān)測兩者得測試數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合起來,并通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、科學(xué)得評估過程,取得正確得變壓器健康狀態(tài)評估結(jié)果。電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀(34家電力公司情況統(tǒng)計(jì))

目前檢修模式統(tǒng)計(jì)

檢修模式比例/％

對主設(shè)備全采用定期檢測、定期維修的策略26.0

對某些設(shè)備的檢測及維修周期已開始有所調(diào)整37.2

對主要設(shè)備正逐步按實(shí)際情況選擇檢測和維修的內(nèi)容及周期27.0

對主要設(shè)備已全部按實(shí)際情況選擇相應(yīng)的檢測及維修內(nèi)容及周期

9.8電力設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

已按實(shí)際情況選擇維修周期及方法得設(shè)備設(shè)備類型比例/％主變壓器斷路器及GIS互感器電容型設(shè)備（電容式套管及TA、耦合電容器等）金屬氧化物避雷器（MOA）50.047.038.232.452.9

二、故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要內(nèi)容主要監(jiān)測裝置功能配置油色譜(主變、高抗等):氣體和微水溫度(夾件、連接點(diǎn)、開關(guān)柜等)斷路器和SF6氣體:密度和微水、振動(dòng)波形、分合閘線圈電流等局部放電(主變、GIS等):超聲、超高頻容性設(shè)備(套管、CVT、CT等):tgδ等值電容避雷器:全電流、阻性電流、動(dòng)作次數(shù)變電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)得主要內(nèi)容主要內(nèi)容主要內(nèi)容系統(tǒng)架構(gòu)框圖三、電氣設(shè)備狀態(tài)特征1、任何電氣設(shè)備狀態(tài)情況就是通過特征參數(shù)反映出來。

2、狀態(tài)發(fā)生變化就是有一個(gè)漸變過程來病如山倒-------對信息得遲鈍好病如抽絲-------對信息得重視

3、及時(shí)發(fā)現(xiàn)狀態(tài)變化得參數(shù),綜合多種信息,準(zhǔn)確判斷出狀態(tài)。三、電氣設(shè)備狀態(tài)特征主要設(shè)備狀態(tài)特征參數(shù)變壓器類:油色譜CH4C2H6C2H4C2H2

絕緣電阻介損直流電阻鐵芯絕緣電阻套管介損局放量。斷路器:絕緣狀態(tài)(SF6氣體特性)機(jī)械性能動(dòng)作穩(wěn)定性合分閘時(shí)間、速度、同期、操作功和動(dòng)作過程。

三、電氣設(shè)備狀態(tài)特征

互感器-----絕緣電阻介損避雷器-----絕緣電阻泄漏電流阻性電流電纜------泄漏電流介損

GIS-------局部放電線路---------污穢監(jiān)測接頭發(fā)熱耦合電容器---絕緣電阻介損隔離開關(guān)------動(dòng)作特性四、特征得判斷方法

1、傳統(tǒng)常規(guī)檢測方法絕緣試驗(yàn)(絕緣電阻測量、介損、直流泄漏高電壓試驗(yàn)、局放試驗(yàn))導(dǎo)電性試驗(yàn)(直流電阻測試)特性試驗(yàn)絕緣介質(zhì)試驗(yàn)2、試驗(yàn)周期新設(shè)備交接試驗(yàn)(投運(yùn)時(shí))運(yùn)行設(shè)備大修試驗(yàn)(1--3年左右)運(yùn)行設(shè)備小修予試(1年必要時(shí))四、特征得判斷方法

根據(jù)檢修和試驗(yàn)結(jié)果判斷狀態(tài)

方法得特點(diǎn):⑴在停電情況進(jìn)行影響因素少可以準(zhǔn)確判斷。⑵檢測方法完善,規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)完整行之有效。

診斷方式得存在得問題---不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。(試驗(yàn)周期、試驗(yàn)條件限制)

監(jiān)測目得:為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷、有針對性得開展檢修予試工作,提高供電可靠性,開展設(shè)備在線監(jiān)測得工作監(jiān)測對象:所有電氣設(shè)備監(jiān)測內(nèi)容:運(yùn)行中狀態(tài)參數(shù)技術(shù)關(guān)鍵:方法得當(dāng)、精確得傳感器、抗干擾能力強(qiáng)數(shù)據(jù)處理正確、告警及時(shí)。

五、狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)

狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)傳感器技術(shù)電流型傳感器天線傳感器振動(dòng)傳感器光纖性傳感器化學(xué)傳感器(滲透性、熱導(dǎo)性)狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)數(shù)字信號處理技術(shù)1、數(shù)字采集系統(tǒng)2、濾波、鎖相技術(shù)3、時(shí)頻分析4、小波分析狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)1、485總線2、CAN總線3、以太網(wǎng)后臺(tái)軟件診斷技術(shù)1、模式識別2、專家系統(tǒng)狀態(tài)在線監(jiān)測發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

監(jiān)測技術(shù)得發(fā)展階段(隨著電子技術(shù)發(fā)展而發(fā)展)

1、單片機(jī)8031為核心便攜式監(jiān)測技術(shù)

2、與8031兼容高檔單片機(jī)為核心分散式監(jiān)測技術(shù)

3、采用上位工控機(jī)通過總線進(jìn)行監(jiān)測技術(shù)

狀態(tài)在線監(jiān)測發(fā)展歷程和現(xiàn)狀現(xiàn)階段得監(jiān)測技術(shù)

高精度傳感器高速采集回路CAN現(xiàn)場總線組態(tài)編程技術(shù)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

診斷技術(shù)

由專業(yè)人員首先根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)得告警信息,進(jìn)一步對設(shè)備進(jìn)行檢查試驗(yàn),通過專家系統(tǒng)確定設(shè)備得準(zhǔn)確狀態(tài),指導(dǎo)檢修。

電網(wǎng)電氣設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程診斷專家系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)得

發(fā)展方向

現(xiàn)在存在得問題:

1、監(jiān)測技術(shù)得穩(wěn)定性問題和規(guī)約統(tǒng)一性

2、管理上職責(zé)明確,統(tǒng)一歸口問題下一步工作

a、開發(fā)

b、集成

c、形成規(guī)模

d、建立管理體系

三、電力變壓器故障診斷與

狀態(tài)監(jiān)測·變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得現(xiàn)狀·變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法·變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)·變壓器狀態(tài)評估體系變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得現(xiàn)狀國外現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)

☆

瑞士現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)

☆

美國現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)

☆

英國現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)

☆

比利時(shí)現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)

☆德國現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得現(xiàn)狀

國內(nèi)現(xiàn)狀與研究動(dòng)態(tài)開始關(guān)注變壓器狀態(tài)監(jiān)測得研究和應(yīng)用

開展?fàn)顟B(tài)維修得層次及內(nèi)容:(l)在線監(jiān)測就是狀態(tài)維修得前提和基礎(chǔ),通過在線監(jiān)測,在不影響設(shè)備運(yùn)行得前提下提取各種狀態(tài)參數(shù)信息;(2)故障診斷就是狀態(tài)維修得核心,根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)診斷其絕緣狀況,識別故障種類和程度;(3)維修策略得制訂就是狀態(tài)維修得目標(biāo)。隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平得提高,越來越多得變電站引入了變壓器在線監(jiān)測裝置。采取得方法

綜合在線得、離線得多種檢測手段進(jìn)行電力變壓器故障診斷,研究變壓器故障現(xiàn)象與故障原因之間密切得、復(fù)雜得模糊聯(lián)系,判斷變壓器狀態(tài)。引用模糊邏輯和多參數(shù)、多層逐步推理方法評估。研究結(jié)合模糊數(shù)學(xué)工具構(gòu)成模糊專家系統(tǒng)對變壓器運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合分析,判斷變壓器得運(yùn)行狀況、故障類型、故障可能部位并向運(yùn)行人員作出合適得建議。變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法理論基礎(chǔ)

現(xiàn)代控制理論信號處理模式識別最優(yōu)化方法決策論統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)

變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法

參數(shù)估計(jì)方法

基于解析模型得方法

狀態(tài)估計(jì)方法

等價(jià)空間方法

譜分析方法

基于信號處理得方法概率密度法

小波分析法

專家系統(tǒng)得方法基于案例得方法

基于知識處理得方法基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得方法

基于模糊數(shù)學(xué)得方法基于故障樹得方法

故障診斷方法變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法基于解析模型得方法最早發(fā)展,需要建立被診斷對象得較為準(zhǔn)確得數(shù)學(xué)模型參數(shù)估計(jì)方法、狀態(tài)估計(jì)方法和等價(jià)空間方法之間存在著一定得聯(lián)系,證明了基于觀測器得狀態(tài)估計(jì)方法與等價(jià)空間方法就是等價(jià)得解析模型得方法得缺點(diǎn)非線性系統(tǒng)得故障診斷得難點(diǎn)在于數(shù)學(xué)模型很難建立,相比之下,參數(shù)估計(jì)方法比狀態(tài)估計(jì)方法更適應(yīng)非線性系統(tǒng),因?yàn)榉蔷€性系統(tǒng)得狀態(tài)觀測器得設(shè)計(jì)有很大得困難。變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法信號處理得方法

回避了抽取被診對象得數(shù)學(xué)模型得難點(diǎn),當(dāng)難于建立診斷對象得解析數(shù)學(xué)模型時(shí),這種方法而直接利用信號模型,如相關(guān)函數(shù)、高階統(tǒng)計(jì)量、頻錯(cuò)和自回歸滑動(dòng)平均過程,以及現(xiàn)在得小波分析技術(shù),對于線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)都就是適應(yīng)得。但就是避開對象數(shù)學(xué)模型,既就是優(yōu)點(diǎn),也就是她得缺點(diǎn)。變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法基于知識處理得方法

與基于信號處理得方法類似,也不需要系統(tǒng)得定量數(shù)學(xué)模型,但她克服了后者得缺點(diǎn),引入了診斷對象得許多信息,特別就是可以充分地利用專家診斷知識等,所以就是一種很有前途得方法,尤其就是在非線性系統(tǒng)領(lǐng)域

基于知識得方法還可以分為基于癥狀得方法和基于定性模型得方法?；诎Y狀得方法包括專家系統(tǒng)方法、模糊推理方法、模式識別方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等;基于定性模型得方法包括定性觀測器、定性仿真和知識觀測器等,其中每類又包含若干具體得診斷方法,

變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法信息融合技術(shù)(多傳感器融合技術(shù))

基于系統(tǒng)不確定性因素基礎(chǔ)上提出得一整套理論,在理論得形成與實(shí)現(xiàn)技術(shù)得提出得主要偏重于不確定方法信息融合診斷技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):(l)容錯(cuò)性:在單個(gè)診斷方法出現(xiàn)誤差或失效得情況下,系統(tǒng)仍能正常可靠工作

(2)互補(bǔ)性:各診斷方法除提供故障征兆信息得共性反映外,還提供與各診斷方法本身有關(guān)得特性反映,因而利用信息融合就能實(shí)現(xiàn)不同診斷方法信息得互補(bǔ),從而提高信息得利用率,減少系統(tǒng)診斷得不確定性

(3)實(shí)時(shí)性:能以較小得時(shí)間獲得更多得信息,大大提高系統(tǒng)得識別效率。變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法·信息融合技術(shù)(多傳感器融合技術(shù))

對于故障監(jiān)測、報(bào)警與診斷系統(tǒng),數(shù)據(jù)融合得級別按照數(shù)據(jù)抽象得三個(gè)層次可分為三級:數(shù)據(jù)層、特征層和決策層。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)決策層融合特征層融合數(shù)據(jù)層融合多傳感器信息變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要方法1、數(shù)據(jù)層信息融合與故障檢測傳感器系統(tǒng)(或分布式傳感器系統(tǒng))獲得得信息存入數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘,并進(jìn)行檢測層得數(shù)據(jù)融合,實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測、報(bào)警等初級診斷功能。

2、特征層信息融合與故障診斷特征層融合需要檢測層得融合結(jié)果及變壓器診斷知識得融合結(jié)果。診斷知識包括各種先驗(yàn)知識及數(shù)據(jù)采掘系統(tǒng)得到得有關(guān)對象運(yùn)行得新知識。結(jié)合診斷知識融合結(jié)果和檢測層得數(shù)據(jù)融合結(jié)果,進(jìn)行特征層數(shù)據(jù)融合,實(shí)現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)中得診斷功能。

3、決策層信息融合與故障隔離決策層融合得信息來源就是特征層得數(shù)據(jù)融合結(jié)果和對策知識融合得結(jié)果,根據(jù)決策層數(shù)據(jù)融合得結(jié)果,采取相應(yīng)得故障隔離策略,實(shí)現(xiàn)故障檢測、故障診斷等。故障診斷系統(tǒng)得最終目得就就是故障狀態(tài)下得對策。變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)

主要監(jiān)測技術(shù)頻率響應(yīng)分析法繞組溫度指示恢復(fù)電壓法其它狀態(tài)檢測法油中溶解性氣體分析技術(shù)局部放電在線監(jiān)測技術(shù)振動(dòng)分析法紅外測溫技術(shù)變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)

油中溶解性氣體分析技術(shù)

(Dissolvedgas-in-oilanalysis,DGA)

變壓器內(nèi)部不同故障產(chǎn)生不同得氣體,分析油中氣體成分、含量、產(chǎn)氣率、相對百分比,實(shí)現(xiàn)對變壓器絕緣得診斷,典型油中溶解氣體氫氣(H2),一氧化碳(CO),甲烷(CH4)

,乙炔(C2H2),

乙烯(C2H4),

甲烷(C2H6)

,二氧化碳(CO2)作為分析用得特征氣體,通過檢測各氣體成分及含量后,用特征氣體法或比值法來判斷變壓器內(nèi)部故障變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)局部放電在線監(jiān)測技術(shù)(PartialDischarge,PD)

變壓器在內(nèi)部出現(xiàn)故障或運(yùn)行條件惡化時(shí),局部場強(qiáng)過高而產(chǎn)生局部放電,局放水平及其增長速率得明顯變化,表明變壓器內(nèi)部正在發(fā)生變化或反映絕緣中由于某些缺陷狀態(tài)而產(chǎn)生得固體絕緣得空洞,金屬粒子和氣泡等,此時(shí)局放產(chǎn)生電氣信息,同時(shí)還伴隨有聲信號以及其她非電量信息。局部放電監(jiān)測通常采用電氣測量方法和非電量測量方法,如超聲波法,光學(xué)法以及測分解物法等變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)振動(dòng)分析法

短路、絕緣老化等造成變壓器繞組變形或引線結(jié)構(gòu)得偏移、擾動(dòng),出現(xiàn)機(jī)械缺陷,導(dǎo)致災(zāi)難性得后果------變壓器內(nèi)部絕緣失效。振動(dòng)分析法可用于監(jiān)測此類變壓器故障,即通過監(jiān)測和分析變壓器得振動(dòng)信號,進(jìn)行變壓器狀態(tài)監(jiān)測變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)紅外測溫技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)借助于紅外傳感器接受被測對象輻射得紅外信號,經(jīng)信號調(diào)理并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)得視頻信號有監(jiān)視器顯示紅外熱像圖,監(jiān)測變壓器引線接觸不良、過負(fù)荷等引起得導(dǎo)電回路局部過熱以及鐵芯多點(diǎn)接地引起得鐵芯過熱變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)頻率響應(yīng)分析法

(FrequencyResponseAnalysis,FRA)

頻率響應(yīng)分析法用于檢測由于短路或其她原因引起得變壓器繞組偏移、機(jī)械變形,通過比測正常變壓器與故障變壓器得頻響特性曲線判斷變壓器繞組得變形情況,實(shí)現(xiàn)變壓器繞組狀態(tài)得監(jiān)測變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)繞組溫度指示

(WindingTemperatureIndicator,WTI)

用于監(jiān)測變壓器繞組溫度,變壓器繞組溫度超限時(shí),發(fā)溫度越限報(bào)警或必要時(shí)啟動(dòng)保護(hù)跳閘將光纖嵌入大型電力變壓器繞組直接實(shí)時(shí)地測量繞組溫度,對變壓器繞組得溫度狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測

變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)恢復(fù)電壓法(RecoveryVoltageMethod)基于總得絕緣系統(tǒng)狀態(tài)評估變壓器壽命得監(jiān)測方法,即利用一個(gè)直流電壓絕緣系統(tǒng)(變壓器)進(jìn)行充電,到預(yù)定得充電時(shí)間后將電路短路,進(jìn)行部分放電,短路時(shí)間為充電時(shí)間得一半,然后再開路,在電極兩端會(huì)建立一個(gè)恢復(fù)電壓,該恢復(fù)電壓得最大值直接正比于絕緣材料得極化能力,而初始斜率則正比于絕緣材料得傳導(dǎo)率,即材料使用時(shí)間越長,退化越嚴(yán)重,其響應(yīng)得初始斜率就越高變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)其她狀態(tài)檢測法低壓脈沖響應(yīng)測試(用于確定變壓器就是否能通過短路試驗(yàn)得方法)變壓器調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測繞組間得漏感測試油得相對濕度測試絕緣電阻測試變壓器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)主要檢測裝置簡介

*

變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)

*

變壓器局部放電監(jiān)測系統(tǒng)

*

變壓器繞組變形超聲檢測系統(tǒng)(在研)

*

其她變壓器監(jiān)/檢測系統(tǒng)(略)變壓器狀態(tài)評估☆電氣試驗(yàn)參量絕緣油試驗(yàn)參量運(yùn)行工況其他信息歷史狀況變壓器綜合狀態(tài)信息變壓器故障預(yù)測變壓器故障征兆、故障前期發(fā)展過程變壓器狀態(tài)評估可能發(fā)生故障的位置、時(shí)間、程度變壓器故障發(fā)生（故障特征）變壓器故障診斷故障定位和程度形成變壓器維修決策評估體系四、斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得現(xiàn)狀

國外得開關(guān)設(shè)備制造廠商將狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品中德國西門子公司在高壓斷路器和GSI中采用了在線檢測子系統(tǒng)

ABB公司在其開發(fā)得新型中壓開關(guān)柜中,采用了溫度傳感器和感應(yīng)式位移傳感器來實(shí)現(xiàn)對斷路器狀態(tài)得檢測。新技術(shù)和方法還在不斷得引入,在信號傳感方面新得技術(shù),如光學(xué)技術(shù)已被用在斷路器得狀態(tài)監(jiān)測上。

20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了微機(jī)型高壓開關(guān)機(jī)‘械特性測試儀斷路器得檢測技術(shù)大體上經(jīng)歷了從離線測試、周期性在線檢測、長期在線監(jiān)測得發(fā)展過程。斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測得現(xiàn)狀

國內(nèi)一些科研單位和廠家也在斷路器機(jī)械特性監(jiān)測和故障診斷方面進(jìn)行了有益得探索,但尚沒有成熟得斷路器狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品?；趩纹瑱C(jī)得高壓開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),能夠檢測斷路器得行程和速度以及分合閘彈簧得狀態(tài)等參數(shù)。采用霍爾器件監(jiān)測分合閘線圈電壓特性,利用光電編碼器監(jiān)測分合閘速度特性得高壓斷路器機(jī)械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)也就是實(shí)現(xiàn)方法之一。斷路器在線監(jiān)測得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展緩慢,其原因?yàn)?

·斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜如最重要得一個(gè)部件—滅弧室,由于其封閉性強(qiáng),電弧燃燒得不確定性,測量方式很難確定,測量效果不能證;·傳感技術(shù)限制了監(jiān)測得發(fā)展;最后,斷路器部件繁多,如操動(dòng)機(jī)構(gòu),很難判斷哪些部件容易發(fā)生故障,以便對其進(jìn)行監(jiān)測,造成了監(jiān)測得盲目性,缺乏監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)。斷路器在正常運(yùn)行時(shí)很少發(fā)生動(dòng)作,造成關(guān)鍵數(shù)據(jù)得缺乏,不利于經(jīng)驗(yàn)得累計(jì)。斷路器故障得性質(zhì)

國際大電網(wǎng)會(huì)議第13研究委員會(huì)對高壓斷路器得可靠性作過兩次世界范圍得調(diào)查:第一次調(diào)查(1974一1977年)調(diào)查對象:63kV及以上電壓等級得高壓斷路器;第二次調(diào)查(1988~1991年)調(diào)查對象為72、5kV及以上電壓等級得現(xiàn)代單壓式SF6斷路器;調(diào)查結(jié)果顯示:操動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械故障和電氣控制、輔助回路故障在主要故障中比重占到78%以上,在次要故障中也超過了59%,斷路器得主要故障為機(jī)械性故障我國對1989年至1997年間高壓斷路器發(fā)生得4632次故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì):操動(dòng)機(jī)構(gòu)引起得故障:66、4%(占全部故障),其中機(jī)構(gòu)故障:55%(占全部故障);二次部分故障占全部故障得11、4%。我國對電力系統(tǒng)配電電壓等級高壓開關(guān)設(shè)備1990一1999年事故情況得統(tǒng)計(jì)分析表明全部故障中得大部分就是機(jī)械故障。斷路器狀態(tài)監(jiān)測得主要技術(shù)難點(diǎn)

☆工作狀態(tài)得多樣性

☆產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得差異性

☆故障發(fā)生得隨機(jī)性

斷路器得狀態(tài)監(jiān)測存在得主要問題(1)現(xiàn)有得在線測系統(tǒng)尚須對其設(shè)計(jì)和功能進(jìn)行完善,缺乏數(shù)據(jù)積累,只能簡單參照歷史數(shù)據(jù)記錄。應(yīng)該使監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫建立功能;

(2)以往人們所關(guān)心得就是機(jī)械參數(shù)得計(jì)算結(jié)果,而對機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程細(xì)節(jié)關(guān)心不多;

(3)系統(tǒng)得設(shè)計(jì)者將狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷割裂來看,設(shè)計(jì)得系統(tǒng)只就是采集數(shù)據(jù),雖然得到了大量得狀態(tài)參數(shù)但基本上沒有數(shù)據(jù)分析功能,數(shù)據(jù)得整理、狀態(tài)特征量得提取、分析仍然要靠人工完成;

(4)現(xiàn)場運(yùn)行人員普遍反映,監(jiān)測儀器壽命過短(通常不超過10年),精度不夠高;

(5)設(shè)備由正常狀態(tài)到故障得發(fā)生都就是有一個(gè)過程得。但就是現(xiàn)有系統(tǒng)對故障機(jī)理研究尚不夠透徹,監(jiān)測與診斷得手段不多,獲取得信息不夠全面,在故障得診斷率和診斷得正確率、系統(tǒng)得穩(wěn)定性等方面還存在問題。高壓斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

各類傳感器單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣保持測量放大器多路模擬開關(guān)信號調(diào)理通信模塊485總線或其它在線數(shù)據(jù)采集裝置高壓斷路器故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在線數(shù)據(jù)采集裝置1在線數(shù)據(jù)采集裝置2在線數(shù)據(jù)采集裝置N485總線判定斷路器狀態(tài)進(jìn)行故障診斷得信號故障診斷信號主要有:

(1)采用語音識別得方法對斷路器動(dòng)作過程中產(chǎn)生得聲學(xué)信號進(jìn)行信號抽取、比較和表達(dá),以發(fā)現(xiàn)早期得故障征兆。

(2)選取斷路器動(dòng)作時(shí)間、三相分合閘同期性及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較來診斷操動(dòng)系統(tǒng)得故障。

(3)對脫扣線圈電流波形進(jìn)行分析,與正常狀態(tài)下得“指紋”電流波形進(jìn)行比較。

(4)根據(jù)振動(dòng)信號分析來確定斷路器得機(jī)械故障,采用離線測量接觸電阻得方法評估斷路器活動(dòng)接觸處得劣化狀態(tài)及其載流狀態(tài)。

(5)通過測量斷路器動(dòng)作時(shí)觸頭兩端得電壓,以及分/合閘線圈得得電流,從這些信號中獲取分/合閘時(shí)間、燃弧時(shí)間、電弧電壓、電弧能量等信息,從而判斷斷路器得狀態(tài)及壽命期限。斷路器故障診斷得主要方法

☆統(tǒng)計(jì)過程控制方法☆振動(dòng)信號判斷機(jī)械故障法核心：傳感器關(guān)鍵：信號處理方法方法：事件時(shí)刻提取及幅值分析法、時(shí)頻域復(fù)合分析法、動(dòng)態(tài)時(shí)間歸整法、短時(shí)譜法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波分析法

GIS設(shè)備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測

SF6氣體絕緣得全封閉式組合電器特點(diǎn):(1)占地面積小

GIS結(jié)構(gòu)非常緊湊整個(gè)裝置得占地空間大為縮小其占地面積可小到戶外變電站得30％,且隨電壓升高占地顯著減小(2)運(yùn)行可靠性高

不受外界環(huán)境得影響(3)檢修周期長

國際大電網(wǎng)會(huì)議資料:GIS得故障率為0、01~0、02/站年約為常規(guī)設(shè)備故障得十分之一,GIS得停電檢修周期一般定為10~20年,有工廠提出免檢修(4)安裝方便

GIS一般都在工廠裝配后以整體形式或分成若干部分運(yùn)往現(xiàn)場,縮短現(xiàn)場安裝工作量和工程建設(shè)周期GIS設(shè)備得絕緣故障GIS各類故障中絕緣故障占有較大比例,根據(jù)CIGRE23、10工作組國際調(diào)查報(bào)告得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):1985年以前日本投運(yùn)得GIS562次故障中絕緣故障占60％;1985年以后投入得GIS得247次故障中絕緣故障占51％,而且絕緣故障又較多發(fā)生在較高電壓得設(shè)備中GISGIS設(shè)備得絕緣故障☆國內(nèi)GIS運(yùn)行情況☆GIS出現(xiàn)絕緣故障得原因GIS設(shè)備得絕緣故障GIS內(nèi)部可能出現(xiàn)得缺陷類型絕緣子內(nèi)部缺陷交接面缺陷導(dǎo)電微粒毛刺支撐絕緣子外殼導(dǎo)電桿毛刺GIS設(shè)備得絕緣故障GIS內(nèi)不同缺陷類型引發(fā)得絕緣故障率高壓導(dǎo)體上的突出物5％隔離開關(guān)的絕緣配合10％與絕緣無關(guān)的缺陷8％潮濕7％支持絕緣子缺陷10％載流接觸11％屏蔽和靜電接觸18％微粒和外部物體20％未知11％GIS設(shè)備得局部放電檢測方法GIS設(shè)備局部放電得現(xiàn)象☆光現(xiàn)象、聲輻射現(xiàn)象以及化學(xué)現(xiàn)象GIS設(shè)備局部放電得檢測方法局放檢測方法非電氣測試法電氣測試法☆聲測法☆化學(xué)方法☆光學(xué)方法常規(guī)測量方法超高頻法☆

IEC60270標(biāo)準(zhǔn)推薦得方法☆外被電極法☆測量通過地線得電流☆在絕緣子內(nèi)預(yù)埋電極GIS設(shè)備得局部放電檢測技術(shù)☆超高頻法GIS局放檢測原理(內(nèi)置傳感器)內(nèi)導(dǎo)體圓板感應(yīng)電極圓板型傳感