CSC1700變壓器智能化技術(shù)方案教程

1、變壓器智能化技術(shù)方案四方特變電工智能電氣有限公司2012-3-9 i 目錄1、工程概述 . 12、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 . 43、智能變壓器組件. 53.1.智能組件整體配置. 53.2.變壓器測(cè)量ied . 73.3.有載調(diào)壓ied . 83.4.冷卻器控制ied . 93.5.監(jiān)測(cè)功能組主ied . 123.6.局部放電監(jiān)測(cè)ied . 133.7.光纖繞組測(cè)溫ied . 143.8.油中溶解氣體ied . 143.9.綜合診斷系統(tǒng). 154、智能組件柜 . 164.1 柜體 . 164.2 電源 . 175、智能組件試驗(yàn). 185.1 出廠試驗(yàn) . 185.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) . 18智能變壓器技術(shù)方案第

2、 1 頁(yè)1、 工程概述本文是變壓器智能化工程技術(shù)方案。智能變壓器是由變壓器本體、內(nèi)置或外置于變壓器本體的傳感器和控制器等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的測(cè)量、控制和監(jiān)測(cè)功能。變壓器器智能組件是由測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)等ied 集合而成，承擔(dān)變壓器本體智能化的核心功能的一種變壓器組件，通過(guò)電纜或光纖與變壓器本體連接成一個(gè)有機(jī)整體，通常安裝于變壓器本體近旁。csc1700 變壓器智能組件安裝于主變就地智能柜內(nèi)，集成測(cè)控、非電量保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)了主變一次設(shè)備的智能化。產(chǎn)品滿足智能變電站建設(shè)要求，依據(jù) qgdw 383-2009智能變電站技術(shù)導(dǎo)則、 qgdw z410-2010 高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則設(shè)計(jì)，即：一次

3、設(shè)備采用“一次設(shè)備本體+傳感器 +智能組件形式” ；在硬件處理能力允許的情況下，同一電壓等級(jí)的同一類設(shè)備宜多間隔、多參量共用狀態(tài)監(jiān)測(cè)ied，減少硬件裝置硬件數(shù)量；狀態(tài)監(jiān)測(cè)ied 之間或狀態(tài)監(jiān)測(cè)ied 與后臺(tái)系統(tǒng)間宜采用dl/t 860 標(biāo)準(zhǔn)通信， 通信網(wǎng)絡(luò)宜采用100m 及以上高速以太網(wǎng)。本方案的變壓器智能化的測(cè)控與監(jiān)測(cè)項(xiàng)包括：變壓器測(cè)量油位接點(diǎn)油位連續(xù)監(jiān)測(cè)頂層油溫底層油溫繞組模擬溫度計(jì)環(huán)境溫度鐵心接地電流冷卻器智能控制有載調(diào)壓智能控制局部放電監(jiān)測(cè)光纖繞組溫度監(jiān)測(cè)油中溶解氣體監(jiān)測(cè)（色譜法）本方案的變壓器智能化的保護(hù)功能包括* ：非電量保護(hù)主變中性點(diǎn)合并單元*注：根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，此設(shè)備可能由二次專

4、業(yè)招標(biāo)，如果本工程需要，我方也可提供，其產(chǎn)品由北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司授權(quán)我司使用。變壓器智能組件依托生產(chǎn)管理系統(tǒng)（pms）建立輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)，結(jié)合變電站站控層設(shè)備和遠(yuǎn)方管理中心的監(jiān)測(cè)服務(wù)器共同構(gòu)建一套完整的體系，最大程度上讓變壓器智能組件融入現(xiàn)有電力系統(tǒng)。變壓器智能組件分屬于不同的安全分區(qū)內(nèi)，滿足電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案和變電站二次系統(tǒng)安全防護(hù)方案的要求。變壓器智能組件的基本技術(shù)特征如圖1 所示為測(cè)量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動(dòng)化。智能變壓器技術(shù)方案第 2 頁(yè)csc1700系列變壓器智能組件測(cè)量數(shù)字化控制網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)可視化功能一體化信息互動(dòng)化圖

5、1 csc1700 系列變壓器智能組件基本技術(shù)特征示意圖測(cè)量數(shù)字化：傳統(tǒng)測(cè)量全部就地?cái)?shù)字化測(cè)量；重要參量由接點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為連續(xù)測(cè)量信息（如油壓、 氣體聚集量等） ，增加測(cè)點(diǎn)（如底層油溫等）；控制網(wǎng)絡(luò)化 ：受控部件支持基于iec61850 的網(wǎng)絡(luò)化控制；基于信息交互，支持多參量聚合的智能控制；狀態(tài)可視化：支持運(yùn)行可靠性狀態(tài)、控制可靠性狀態(tài)、負(fù)載能力狀態(tài)的就地分析；滿足監(jiān)控、調(diào)度、生產(chǎn)之信息需求；功能一體化：傳感器與高壓設(shè)備的一體化； 互感器與變壓器、gis、斷路器等的一體化；傳統(tǒng)一次與二次的一體化；信息互動(dòng)化：智能組件內(nèi)部各ied、mu 、監(jiān)測(cè) ied、保護(hù) ied 之間的信息互動(dòng)；智能組件與站監(jiān)

6、控系統(tǒng)的信息互動(dòng)；智能組件與調(diào)度(遠(yuǎn)動(dòng) )的信息互動(dòng)；智能組件與pmis 的信息互動(dòng)；智能變壓器綜合診斷系統(tǒng)根據(jù)各ied 信息對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷，或?qū)ψ儔浩髡w運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)確定變壓器的健康狀態(tài)并將評(píng)估結(jié)果上送，供決策者做出正確判斷。智能變壓器綜合診斷系統(tǒng)整合了傳統(tǒng)變壓器的在線監(jiān)測(cè)、控制等功能， 并在變壓器智能組件上實(shí)現(xiàn)。變壓器智能組件通過(guò)dl/t860 方式接入數(shù)字化/智能化變電站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)數(shù)據(jù)共享和互操作功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。智能變壓器技術(shù)方案第 3 頁(yè)網(wǎng)絡(luò)ems變電站 a監(jiān)控系統(tǒng)站控層網(wǎng)絡(luò)四方特變保護(hù) /測(cè)控裝置變電站 c變電站 b網(wǎng)絡(luò)pms非電量保護(hù)ied冷卻器控

7、制ied有載調(diào)壓ied監(jiān)測(cè)功能組主ied油色譜 ied局放 ied光纖測(cè)溫ied鐵芯接地ied變壓器測(cè)量ied合并單元過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)變壓器智能組件四方特變智能終端安全一區(qū)安全三區(qū)變電站 c變電站 b圖 2 變壓器智能組件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能變壓器技術(shù)方案第 4 頁(yè)2、 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范csc1700 系列變壓器智能組件滿足表1 給出標(biāo)準(zhǔn)的要求。表 1 智能組件及其ied 需要滿足的主要標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱gb 2423.1 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第 2 部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn) a：低溫gb 2423.2 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第 2 部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn) b：高溫gb 2423.4 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第 2 部分：試驗(yàn)方

8、法試驗(yàn) db 交變濕熱（ 12h12h 循環(huán)）gb 14285 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程gb/t 17626.2 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)gb/t 17626.3 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)gb/t 17626.4 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)gb/t 17626.5 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌 (沖擊 )抗擾度試驗(yàn)gb/t 17626.6 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度gb/t 17626.8 電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)dl 663 220kv-500kv 電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄裝置檢測(cè)要求dl/t

9、478 靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件dl/t 769 電力系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則dl/t 860 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)dl/t 1075 數(shù)字式保護(hù)測(cè)控裝置通用技術(shù)條件q/gdw z 383-2009 智能變電站技術(shù)導(dǎo)則q/gdw z 393-2009 110(66)kv 220kv 智能 變電站設(shè)計(jì)規(guī)范q/gdw z 394-2009 330kv-750kv 智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范q/gdw z 410-2010 高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則q/gdw z 430-2010 智能變電站智能控制柜技術(shù)規(guī)范q/gdw 616-2011 基于 dlt860 標(biāo)準(zhǔn)的變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用規(guī)范智能

10、變壓器技術(shù)方案第 5 頁(yè)3、 變壓器智能組件3.1. 智能組件整體配置如圖 3 所示，在常規(guī)變電站中，變壓器本體的信號(hào)通過(guò)電纜方式連接至安裝在繼電器室內(nèi)的主變測(cè)控以及非電量保護(hù)裝置等，而變壓器監(jiān)測(cè)類產(chǎn)品，如油色譜裝置、 局放監(jiān)測(cè)裝置等均獨(dú)立設(shè)置，冷卻器控制系統(tǒng)往往由獨(dú)立于變電站合自動(dòng)化系統(tǒng)的plc 來(lái)完成；這樣的方式帶來(lái)的問(wèn)題是，主變本體至各設(shè)備之間需要敷設(shè)大量的電纜，且終點(diǎn)是不同的，并且各功能設(shè)備之間缺乏橫向的聯(lián)系，控制量的發(fā)出與完成是基于各設(shè)備自身的算法與邏輯的；而完整的智能變壓器的智能組件系統(tǒng)則涵蓋了保護(hù)、測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)、計(jì)量等一系列功能，且該系統(tǒng)可以一體化設(shè)計(jì)，如果條件允許的話，各功

11、能ied 可以統(tǒng)一布置在智能組件內(nèi)，就近安裝于主變附近， 取消了主變至控制室的電纜敷設(shè)而代之以光纜和短電纜，見(jiàn)圖 4 所示；另外一個(gè)方面，智能組件系統(tǒng)內(nèi)的ied 可以基于dl/t860 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備互操作，并且與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層及過(guò)程層實(shí)現(xiàn)連接，各ied 可以依托網(wǎng)絡(luò)從變電站的海量數(shù)據(jù)中讀取與變壓器相關(guān)的各類熟數(shù)據(jù)，從而真正實(shí)現(xiàn)變壓器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與智能化控制。光纖繞組測(cè)溫局部放電監(jiān)測(cè)冷卻器控制plc鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)長(zhǎng)電纜主變測(cè)控主變保護(hù)油色譜在線分析圖 3 常規(guī)變壓器測(cè)控與監(jiān)測(cè)設(shè)備布置方式變壓器智能組件包括智能組件柜和站控層綜合診斷軟件，智能組件各ied 通過(guò)站控層交換機(jī)和過(guò)程層交換

12、機(jī)連接，柜內(nèi)所有ied 均接入柜內(nèi)過(guò)程層交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)組件柜內(nèi)的信息共享。綜合診斷系統(tǒng)位于站控層，通過(guò)站控層交換機(jī)和組件柜連接。智能變壓器技術(shù)方案第 6 頁(yè)站控層網(wǎng)絡(luò)控制參量測(cè)量ied冷卻裝置控制ied過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)oltc ied監(jiān)測(cè)主 ied局部放電監(jiān)測(cè)ied鐵芯接地電流ied光纖繞組測(cè)溫ieddga ied非電量保護(hù)裝置合并單元監(jiān)測(cè)功能組主變智能組件柜站控層網(wǎng)絡(luò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)短電纜、通訊電纜、油管等監(jiān)測(cè)后臺(tái)系統(tǒng)注：此圖僅為示意，智能組件柜的尺寸應(yīng)根據(jù)所安裝設(shè)備的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整圖 4 智能變壓器智能組件系統(tǒng)示意對(duì)于該工程，建議按照表2 配置智能組件系統(tǒng)，示意圖見(jiàn)圖5 所示。表 2 智能組件

13、系統(tǒng)供貨范圍序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格品牌1 智能組件柜柜體定制 ,雙層不銹鋼戶外柜，可以選擇配置空調(diào)或者熱交換器四方特變電工2 測(cè)量 ied csc-173a 3 有載開(kāi)關(guān)控制ied csc-172c （可將該功能集成在測(cè)量ied 中）4 冷卻器系統(tǒng)控制ied csc-172d 5 監(jiān)測(cè)功能組主ied csc-1710 6 局部放電監(jiān)測(cè)ied csc-171m 7 油中溶解氣體監(jiān)測(cè)ied（色譜法， 7組分氣體 +微水）csc-171q 8 光纖繞組測(cè)溫ied(4 通道或 6 通道 ) csc-171c 9 非電量保護(hù)ied csc336_e 10 合并單元mu csn-15b(接入主變中性點(diǎn)零序互

14、感器) 11 鐵芯接地電流傳感器fjl-3 12 交換機(jī)國(guó)網(wǎng) a類智能變壓器技術(shù)方案第 7 頁(yè)變壓器測(cè)量 iedcsc-173a冷卻器控制 iedcsc-172d有載調(diào)壓 iedcsc-172c主iedcsc-1710光纖繞組測(cè)溫 ied局部放電檢測(cè) ied過(guò)程層交換機(jī)站控層交換機(jī)戶外柜goosemms油中溶解氣體 ied綜合診斷系統(tǒng)檢測(cè)功能組合并單元 a/b非電量保護(hù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)圖 5 智能組件設(shè)備配置圖監(jiān)測(cè)功能組內(nèi)各ied 不直接接入站控層網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)監(jiān)測(cè)功能組主ied 匯總后接入站控層網(wǎng)絡(luò)。3.2. 變壓器測(cè)量ied 變壓器測(cè)量ied 性能參數(shù)如表3 所示：表 3 變壓器測(cè)量ied 性能參數(shù)

15、表工作溫度范圍20 70貯存溫度范圍40 85防護(hù)等級(jí)ip40 電氣參數(shù)110v-220v( 寬范圍輸入 )，-30%ue+40%ue 安裝方式嵌入式安裝、后插拔機(jī)箱尺寸4u、19 英寸電磁兼容10 項(xiàng) emc 指標(biāo)全部最高級(jí)智能變壓器技術(shù)方案第 8 頁(yè)通信方式支持 mms 、goose 服務(wù)、支持虛端子配置傳感器接口通用開(kāi)入、 4-20ma、pt100、rs-485 變壓器測(cè)量ied 測(cè)量參量如表4 所示：表 4 變壓器測(cè)量ied 性能參數(shù)表被測(cè)參量單位傳感器接口數(shù)量精度要求主油箱頂層油溫pt100 2 1主油箱底層油溫pt100 2 1氣體聚集量開(kāi)入開(kāi)關(guān)量通用開(kāi)入1 0 差錯(cuò)氣體聚集量ml

16、 4-20ma 1 15% 主油箱油位開(kāi)入開(kāi)關(guān)量通用開(kāi)入1 0 差錯(cuò)主油箱油位cm 4-20ma 1 1cm 變壓器油壓mpa（與初始值之差）4-20ma 1 5% 鐵心接地電流ma 4-20ma 2 2.5% 環(huán)境溫度pt100 1 1變壓器測(cè)量ied 信息流方案如下圖6 所示：圖 6 變壓器測(cè)量ied 信息流方案3.3. 有載調(diào)壓ied 有載調(diào)壓 ied 性能參數(shù)如表5 所示：表 5 有載調(diào)壓 ied 性能參數(shù)表工作溫度范圍20 70貯存溫度范圍40 85防護(hù)等級(jí)ip40 電氣參數(shù)110v-220v( 寬范圍輸入 )，-30%ue+40%ue 安裝方式嵌入式安裝、后插拔機(jī)箱尺寸4u、19

17、英寸電磁兼容10 項(xiàng) emc 指標(biāo)全部最高級(jí)智能變壓器技術(shù)方案第 9 頁(yè)通信方式支持 mms 、goose 服務(wù)、支持虛端子配置傳感器接口通用開(kāi)入、 4-20ma、pt100、rs-485 檔位接口8421 碼、 bcd 碼、模擬量有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的智能控制由有載調(diào)壓ied 實(shí)現(xiàn)，有載調(diào)壓ied 具備 mms 和 goose接口， 可接入變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。變壓器調(diào)壓策略涉及全網(wǎng)無(wú)功分配，一般在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。有載調(diào)壓ied 可在就地和遠(yuǎn)方進(jìn)行控制操作，并能返回位置、狀態(tài)等信息。有載調(diào)壓 ied 控制指令和返回狀態(tài)量如表6 所示：表 6 控制指令和返回狀態(tài)量信號(hào)類型描述不確定度控制指令有載分接

18、開(kāi)關(guān)啟動(dòng)準(zhǔn)備，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)上調(diào)一檔，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)下調(diào)一檔，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)緊急停止，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)開(kāi)關(guān)退出運(yùn)行，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)返回狀態(tài)量有載開(kāi)關(guān)當(dāng)前位置，開(kāi)關(guān)量或模擬量零差錯(cuò)最高檔位，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)最低檔位，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)操作機(jī)構(gòu)拒動(dòng)，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)操作機(jī)構(gòu)電源故障，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)就地 /遠(yuǎn)方操作，開(kāi)關(guān)量零差錯(cuò)有載調(diào)壓ied 從站控層網(wǎng)絡(luò)或過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)獲取調(diào)壓控制指令，向有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)控制器發(fā)出調(diào)節(jié)指令。有載調(diào)壓ied 從有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)控制器獲取檔位和調(diào)壓開(kāi)關(guān)異常狀態(tài)（如電源故障、拒動(dòng)）等信息，并發(fā)送至站控層網(wǎng)絡(luò)或過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。變壓器測(cè)量ied 信息流方案如下圖7 所示：圖 7 變壓器有載調(diào)壓ied 信息流方案3.4

19、. 冷卻器控制ied 冷卻器控制ied 性能參數(shù)如表7 所示：智能變壓器技術(shù)方案第 10 頁(yè)表 7 冷卻器控制ied 性能參數(shù)表工作溫度范圍20 70貯存溫度范圍40 85防護(hù)等級(jí)ip40 電氣參數(shù)110v-220v( 寬范圍輸入 )，-30%ue+40%ue 安裝方式嵌入式安裝、后插拔機(jī)箱尺寸4u、19 英寸電磁兼容10 項(xiàng) emc 指標(biāo)全部最高級(jí)通信方式支持 mms 、goose 服務(wù)、支持虛端子配置傳感器接口通用開(kāi)入、 4-20ma、pt100、rs-485 冷卻器控制ied 輸入輸出如表8 所示：表 8 控制指令和返回狀態(tài)量信號(hào)類型描述不確定度控制指令冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)零差錯(cuò)投入一組冷卻裝置

20、零差錯(cuò)切除一組冷卻裝置零差錯(cuò)冷卻裝置全部投入零差錯(cuò)冷卻裝置全部切除零差錯(cuò)冷卻系統(tǒng)退出運(yùn)行零差錯(cuò)返回狀態(tài)量冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)成功或失敗零差錯(cuò)一組冷卻裝置投入成功零差錯(cuò)一組冷卻裝置切除成功零差錯(cuò)油泵狀態(tài)（正常、故障）零差錯(cuò)各組冷卻裝置狀態(tài)（正常、故障）零差錯(cuò)冷卻裝置電源狀態(tài)（正常、故障）零差錯(cuò)冷卻裝置控制方式（自動(dòng)、手動(dòng)）零差錯(cuò)油流狀態(tài)（正常、故障）零差錯(cuò)冷卻器控制ied 數(shù)據(jù)模型根據(jù)dl/t860 原則統(tǒng)一建模，通過(guò)dl/t860 接入站控層網(wǎng)絡(luò)和過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)。冷卻器控制ied 以事件驅(qū)動(dòng)的方式報(bào)送冷卻裝置的運(yùn)行狀態(tài)，包括油泵1運(yùn)行狀態(tài) （運(yùn)行、 停止） 、油泵 1 設(shè)備狀態(tài) （正常、 缺陷） 、風(fēng)機(jī)組

21、 1 運(yùn)行狀態(tài) （運(yùn)行、 停止）、風(fēng)機(jī)組 1 設(shè)備狀態(tài)（正常、故障） 、油流繼電器1 設(shè)備狀態(tài)（正常、故障） 、油泵 2 運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、停止） 、油泵 2 設(shè)備狀態(tài)（正常、缺陷）、風(fēng)機(jī)組2 運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、停止）、風(fēng)機(jī)組 2 設(shè)備狀態(tài)（正常、故障）、油流繼電器2 設(shè)備狀態(tài)（正常、故障）、,冷卻器控制ied 信息流方案如圖8 所示：智能變壓器技術(shù)方案第 11 頁(yè)圖 8 冷卻器控制ied 信息流方案冷卻器控制ied 可替代風(fēng)冷控制柜內(nèi)的plc 裝置， 但由于 ied 設(shè)備間通訊以及一體化設(shè)計(jì)的需要，冷卻器控制ied 不便安裝于風(fēng)冷控制柜內(nèi)，為方便現(xiàn)場(chǎng)施工以及維護(hù)工作，可在工程應(yīng)用中采用如下方式，

22、即采用在風(fēng)冷柜內(nèi)安裝擴(kuò)展i/o 模塊的方式來(lái)執(zhí)行冷卻器控制 ied 的邏輯，實(shí)現(xiàn)冷卻器控制裝置的智能控制，見(jiàn)圖9 所示。圖 9 冷卻器控制ied 功能方案圖 a 如果用戶希望保留冷卻器控制plc，也可以使用兩套控制系統(tǒng)作為過(guò)渡方案，其原則是在任一時(shí)刻只有一套系統(tǒng)投入使用，推薦正常使用時(shí)采用冷卻器控制ied 的智能控制方式，當(dāng)有需要時(shí)，也可選擇傳統(tǒng)的plc 控制方式，具體實(shí)現(xiàn)方式為：主變油溫控制器提供雙套不同公共端冷卻器控制信號(hào)，一套用于plc 控制冷卻器的起停，另一套用于智能組件控制器。冷卻器控制箱內(nèi)加裝qk 轉(zhuǎn)換手把，實(shí)現(xiàn)三檔控制：自動(dòng)、手動(dòng)、遠(yuǎn)方，其中自動(dòng)和手動(dòng)功能在冷卻器控制箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)；遠(yuǎn)

23、方功能由變壓器智能組件完成。過(guò)負(fù)荷啟動(dòng)主變風(fēng)冷等功能由冷卻器控制ied 通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)智能控制，見(jiàn)圖10 所示。冷卻器控制 ied智能組件柜io擴(kuò)展單元風(fēng)冷柜io擴(kuò)展單元io擴(kuò)展單元變壓器端子箱modbusrs485智能變壓器技術(shù)方案第 12 頁(yè)繼電器回路控制自動(dòng)qk 把手狀態(tài)投入運(yùn)行手動(dòng)保留傳統(tǒng)繼電器模式遠(yuǎn)方ied 控制圖 10 冷卻器控制ied 功能方案圖 b 3.5. 監(jiān)測(cè)功能組主ied 監(jiān)測(cè)功能組主ied 性能參數(shù)如表9 所示：表 9 監(jiān)測(cè)功能組主ied 性能參數(shù)表工作溫度范圍25 55貯存溫度范圍40 75防護(hù)等級(jí)ip40 電氣參數(shù)110v-220v( 寬范圍輸入 )

24、，不大于 30w 安裝方式嵌入式安裝機(jī)箱尺寸2u、19 英寸通信方式支持 mms 服務(wù)表 10 監(jiān)測(cè)功能組主ied 電磁兼容參數(shù)表電磁兼容檢驗(yàn)項(xiàng)目電磁兼容檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)滿足等級(jí)振蕩波抗擾度gb/t 15153.1-1998 34 級(jí)電快速瞬變脈沖群抗擾度gb/t 17626.4-2008 4 級(jí)靜電放電抗擾度gb/t 15152.1-1998 8kv 接觸放電4 級(jí)工頻磁場(chǎng)抗擾度gb/t 17626.8-2006 5 級(jí)脈沖磁場(chǎng)抗擾度gb/t 17626.9-1998 5 級(jí)阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度gb/t 17626.10-1998 4 級(jí)浪涌抗擾度gb/t 15153.1-1998 4 級(jí)電壓暫降、短

25、時(shí)中斷抗擾度gb/t 15153.1-1998 500ms，100%跌落監(jiān)測(cè)功能組主ied 是智能變壓器組件中在線評(píng)估、多狀態(tài)數(shù)據(jù)匯總的核心部件，該設(shè)備從組件柜內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)獲取變壓器的各類監(jiān)測(cè)信息，根據(jù)統(tǒng)一格式對(duì)各ied 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與重組，將結(jié)果按照dl/t 860 通信標(biāo)準(zhǔn)上送至站控層網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)變壓器運(yùn)行狀況和故障進(jìn)行綜合診斷。監(jiān)測(cè)功能組主ied 同時(shí)具備客戶端和服務(wù)器功能，與柜內(nèi)設(shè)備通信時(shí)，監(jiān)測(cè)功能組主ied 是客戶端；與站控層設(shè)備通信時(shí)，監(jiān)測(cè)功能組主ied 是服務(wù)器。監(jiān)測(cè)功能組主ied 全面支持 dl/t 860 定義的各項(xiàng)服務(wù)，根據(jù)接入的功能ied 不同按照dl/t 860 通信標(biāo)

26、準(zhǔn)建立通信模型。變壓器監(jiān)測(cè)類ied 信息流方案如圖11 所示：智能變壓器技術(shù)方案第 13 頁(yè)圖 11 變壓器監(jiān)測(cè)類ied 信息流方案3.6. 局部放電監(jiān)測(cè)ied 本工程采用法蘭安裝的內(nèi)置式uhf 傳感器，uhf 傳感器與變壓器本體進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，由變壓器廠家在變壓器本體上選擇適當(dāng)位置安裝(一般采用一個(gè)傳感器，安裝在放油閥處)，在出廠時(shí)同變壓器一起完成出廠試驗(yàn)。傳感器上有明顯的設(shè)備安全標(biāo)識(shí)，符合gb 2894 中相關(guān)規(guī)定，所有金屬裸露部分有防銹蝕措施，滿足戶外使用的防雨、防塵等可靠性要求。變壓器局部放電監(jiān)測(cè)可選擇的傳感器類型包括內(nèi)置uhf 傳感器（本工程采用） 、脈沖電流傳感器和超聲傳感器，其技

27、術(shù)指標(biāo)如表11 所示：表 11 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)指標(biāo)測(cè)量方法測(cè)量頻帶測(cè)量范圍內(nèi)置 uhf 傳感器300mhz 1.5ghz（頻帶可選）10pc10000pc 脈沖電流法傳感器40khz100mhz （頻帶可選）50pc10000pc 超聲傳感器20khz230khz（頻帶可選）100pc 10000pc 局部放電監(jiān)測(cè)ied 采集局部放電信號(hào)，并根據(jù)當(dāng)前放電信號(hào)強(qiáng)度、趨勢(shì)等信息，對(duì)是否存在放電性缺陷以及嚴(yán)重程度做出定量評(píng)估，向監(jiān)測(cè)功能組主ied 發(fā)送故障幾率、故障時(shí)間等結(jié)果信息。局部放電監(jiān)測(cè)ied 以連續(xù) 50 個(gè)工頻周期的測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算放電強(qiáng)度、放電頻率（超過(guò)最小可測(cè)量的頻次

28、，次/秒） 、放電時(shí)間等參量。裝置內(nèi)部具備標(biāo)準(zhǔn)的模型文件，通過(guò)iec61850 客戶 /服務(wù)器方式向監(jiān)測(cè)功能組主ied 傳輸監(jiān)測(cè)參量。 局部放電監(jiān)測(cè)ied 定期向監(jiān)測(cè)功能組主ied 主動(dòng)報(bào)送監(jiān)測(cè)結(jié)果，故障幾率每增大5%立即主動(dòng)上送報(bào)文一次。智能變壓器技術(shù)方案第 14 頁(yè)圖 12 局放傳感器ied 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖3.7. 光纖繞組測(cè)溫ied 光纖繞組測(cè)溫是在變壓器繞組熱點(diǎn)上安裝溫度傳感光纖，通過(guò)光纖傳感器的溫度特性直接采集變壓器熱點(diǎn)的溫度。光纖傳感器的原理有熒光光纖傳感器和半導(dǎo)晶體光纖傳感器。熒光光纖傳感器利用的是磷光物質(zhì)的熒光衰減原理，選用四價(jià)錳離子激發(fā)的氟鍺酸鎂作為傳感器材料，該材料具有耐高溫、

29、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。磷光物質(zhì)在led 光脈沖作用下會(huì)被激發(fā)， 激發(fā)物質(zhì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的衰減光，衰減光的衰減周期和磷光物質(zhì)溫度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)衰減光的衰減周期進(jìn)行測(cè)量后，可將衰減周期轉(zhuǎn)換為溫度量。半導(dǎo)晶體光纖傳感器使用的傳感材料是砷化鎵（gaas）晶體。光源發(fā)出的多重波長(zhǎng)白光通過(guò)光纖傳導(dǎo)到光纖末端的砷化鎵晶體上，砷化鎵晶體吸收部分波長(zhǎng)的光，同時(shí)將波長(zhǎng)不能被吸收的光反射回來(lái)。通過(guò)檢測(cè)反射光的頻譜，可以換算出相應(yīng)的溫度值。光纖繞組測(cè)溫ied 支持以上兩種原理的測(cè)溫方式，但在同一臺(tái)ied 中僅能選擇其中一種原理；光纖測(cè)溫的通道數(shù)推薦使用46 通道。圖 13 光纖繞組測(cè)溫傳感器及安裝圖3.8. 油中溶解氣體ie

30、d 油色譜及微水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變壓器絕緣油中氣體的在線檢測(cè)功能。油色譜及微水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)、出油管路預(yù)留法蘭，能在變壓器不停電條件下進(jìn)行維護(hù)，且不降低變壓器本身的密封性能。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能承受變壓器本體油壓，無(wú)滲漏油現(xiàn)象。 油氣分離方式不存在將外部氣體帶入變壓器本體的風(fēng)險(xiǎn)，且不消耗、不污染變壓器絕緣油。色譜法監(jiān)測(cè)的氣體包括h2、co、ch4、c2h4、c2h2、c2h6，可擴(kuò)展co2 和 h2o 。智能變壓器技術(shù)方案第 15 頁(yè)監(jiān)測(cè) ied 應(yīng)具有故障自檢和遠(yuǎn)程維護(hù)功能，技術(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)下表。表 12 油中溶解氣體監(jiān)測(cè)ied（色譜法）技術(shù)指標(biāo)特征氣體最小可檢量測(cè)量范圍h2 10 l/ l 02000 l/ l

31、 c2h2 0.5 l/l 0100 l/ l ch4 2 l/l 01000 l/ l c2h4 2 l/l 01000 l/ l c2h6 2 l/l 01000 l/ l co 50 l/l 02000 l/ l co2 50 l/l 010000 l/ l h2o 2%rh 2%100%rh 色譜法根據(jù)所測(cè)組分濃度分析判斷變壓器的運(yùn)行狀況。當(dāng)所測(cè)組分濃度或組分濃度的增長(zhǎng)率異常時(shí)，根據(jù)gb/t 7252 及制造商積累的經(jīng)驗(yàn)，每24 小時(shí)將“故障模式（放電、過(guò)熱、受潮） 、故障幾率、時(shí)間標(biāo)識(shí)”的輕量級(jí)結(jié)果信息及“設(shè)備唯一標(biāo)識(shí)、h2（l/l ） 、co（ l/l ） 、ch4 （l/l ）

32、、c2h4（l/l ） 、c2h2（l/l ） 、c2h6（l/l ） 、時(shí)間標(biāo)識(shí)”的統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)向監(jiān)測(cè)功能組主ied 報(bào)送。故障幾率每增大5%立即主動(dòng)上送報(bào)文一次。色譜法數(shù)據(jù)模型按照dl/t860 原則進(jìn)行建模， 與監(jiān)測(cè)功能組主ied 的通信采用dl/t860通信協(xié)議。油中溶解氣體監(jiān)測(cè)ied 將輕量級(jí)的結(jié)果信息和統(tǒng)一格式測(cè)量數(shù)據(jù)采用report服務(wù)傳輸至監(jiān)測(cè)功能組主ied。 深度分析所需數(shù)據(jù)文件在請(qǐng)求時(shí)通過(guò)文件服務(wù)傳送至監(jiān)測(cè)功能組主 ied。3.9. 綜合診斷系統(tǒng)綜合診斷系統(tǒng)集成了傳感器、監(jiān)測(cè)、通訊、 診斷等技術(shù)，對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合診斷和狀態(tài)評(píng)估。 綜合診斷系統(tǒng)可以對(duì)各個(gè)傳感器上傳的

33、數(shù)據(jù)進(jìn)行單項(xiàng)診斷分析和綜合診斷分析，也可以根據(jù)各功能ied 上傳的分析結(jié)果進(jìn)行綜合診斷分析，綜合評(píng)估變壓器的整體運(yùn)行狀態(tài)及故障類型，將變壓器當(dāng)前的狀態(tài)提示給決策者，供決策者做出正確判斷。綜合診斷系統(tǒng)為用戶提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢等多種功能，方便用戶了解、 掌握變壓器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和歷史狀態(tài)。綜合診斷系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際工程需要靈活配置監(jiān)測(cè)項(xiàng)和診斷項(xiàng)。（1）綜合診斷系統(tǒng)介紹綜合診斷就是采用先進(jìn)的智能算法，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，給運(yùn)行維護(hù)人員提供決策支持，其主要有以下三個(gè)方面：a）專家診斷綜合診斷系統(tǒng)中保存了知識(shí)庫(kù)、案例庫(kù)和專家建議庫(kù)，并采用了廣泛應(yīng)用且非常成熟的bp 神

34、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對(duì)各功能ied 的結(jié)果進(jìn)行綜合診斷分析，評(píng)估變壓器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，給出相應(yīng)的診斷結(jié)果。綜合診斷系統(tǒng)利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，判斷診斷結(jié)果是否正常，如果診斷出變壓器存在故障，綜合診斷系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用案例庫(kù)中的案例，給出專家診斷、 維修建議，供用戶決策參考。b）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估綜合診斷系統(tǒng)根據(jù)診斷結(jié)果和各監(jiān)測(cè)項(xiàng)對(duì)變壓器安全運(yùn)行的影響程度，參照q/gdw 169-2008 油浸式變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，通過(guò)加權(quán)打分的方式對(duì)變壓器狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果以分值的形式顯示。變壓器正常狀態(tài)為100%，隨著變壓器狀態(tài)的惡化，百分比值逐漸智能變壓器技術(shù)方案第 16 頁(yè)減小。 綜合診斷系統(tǒng)通過(guò)差分算法，對(duì)故障趨勢(shì)進(jìn)行

35、分析評(píng)估，使運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)故障趨勢(shì)的發(fā)展有一定的認(rèn)識(shí)。c）變壓器剩余壽命評(píng)估綜合診斷系統(tǒng)根據(jù)變壓器運(yùn)行的狀況，繞組溫度和設(shè)計(jì)壽命，通過(guò)老化率計(jì)算變壓器的剩余壽命，供用戶參考。（2）其他輔助功能a）用戶管理：用戶管理功能可以對(duì)使用綜合診斷系統(tǒng)的用戶進(jìn)行權(quán)限管理，包括帳號(hào)管理、角色管理、權(quán)限設(shè)置等功能；b）典型案例管理：將現(xiàn)場(chǎng)變壓器已有明確檢查結(jié)果的案例，輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，形成典型案例庫(kù)；c）閾值設(shè)置：在綜合診斷系統(tǒng)正式投運(yùn)之前，需要設(shè)置初始的診斷閾值；在綜合診斷系統(tǒng)投入運(yùn)行后， 用戶可以根據(jù)變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況和綜合診斷系統(tǒng)的診斷情況對(duì)閾值進(jìn)行修改；d）日志管理：在智能變壓器綜合診斷系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)

36、程中，需要記錄各種事件，以備后期的查詢；e）數(shù)據(jù)庫(kù)備份：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量后，根據(jù)實(shí)際情況清理歷史數(shù)據(jù)，釋放一定量的空間，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并做好數(shù)據(jù)庫(kù)的定期備份，以便在數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生災(zāi)難時(shí)能夠恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫(kù)可保存至少一年以上的歷史數(shù)據(jù)；f）歷史數(shù)據(jù)查詢：通過(guò)此功能用戶可查詢綜合診斷系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)以及早期故障診斷結(jié)果、報(bào)警信息、設(shè)置的閥值數(shù)據(jù)等信息。（3）綜合診斷系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)a）安全可靠性采用模塊化設(shè)計(jì)、 設(shè)備冗余設(shè)計(jì)、 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試等技術(shù)手段，確保綜合診斷系統(tǒng)的安全可靠；綜合診斷系統(tǒng)完成對(duì)變壓器運(yùn)行狀況的監(jiān)視和診斷功能，不對(duì)變壓器和電網(wǎng)的運(yùn)行造成任何影響。b）穩(wěn)定性綜合診斷系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的專業(yè)的軟件測(cè)試，其運(yùn)行非常穩(wěn)定。c）可擴(kuò)展性、可裁剪性隨著傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來(lái)可能出現(xiàn)新的監(jiān)測(cè)參量，綜合診斷系統(tǒng)需要兼容這些新增參量， 可手動(dòng)增加監(jiān)測(cè)量和傳感器數(shù)目。綜合診斷系統(tǒng)具有可裁剪性，可以根據(jù)工程實(shí)際配置的傳感器數(shù)目進(jìn)行增加和刪減操作。4、 智能組件柜4.1 柜體智能組件柜為落地式雙層、前后開(kāi)門結(jié)構(gòu)，采用19 英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱的安裝方式。柜體外殼采用不銹鋼304 鋼板，防護(hù)等級(jí)ip55，柜體可靠接地。組件柜預(yù)留距底部300mm 電纜進(jìn)線安裝空間，各功能ied 分別采用獨(dú)立的機(jī)箱。智能柜體的尺寸根據(jù)安裝的ied 數(shù)量不同而有所不同，現(xiàn)場(chǎng)安裝效果大體如圖14 所示。一般情況