智能化一次設備與狀態(tài)監(jiān)測

1、變電站智能化設備與形狀監(jiān)測系統(tǒng)處理方案花小健 2021年04月09日.主要內(nèi)容變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)處理方案概述 變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)詳細設計1.變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)處理方案概述整體方案站內(nèi)系統(tǒng)構造方案概述系統(tǒng)特點 2.整體方案智能變電站形狀監(jiān)測中心系統(tǒng)由監(jiān)測中心系統(tǒng)軟件和各變電站的形狀監(jiān)測系統(tǒng)共同組成。中心經(jīng)過電力通訊網(wǎng)絡銜接各變電站運用IEC61850規(guī)范或104規(guī)約或B/S構造訪問效力，獲取各變電站的實時信息，和評價結果，同時可以調(diào)用各變電站內(nèi)的設備歷史數(shù)據(jù)、特征曲線等信息。各變電站形狀監(jiān)測系統(tǒng)還可以經(jīng)過電力通訊網(wǎng)絡及路由器實現(xiàn)信息共享，為智能電網(wǎng)的互動性、共享性要求做好

2、有力的支撐。3.形狀監(jiān)測中心系統(tǒng)構造框圖 路由器交換機遠方數(shù)據(jù)處置及通訊安裝交換機主變壓器監(jiān)測功能組主IED(由通用檢測單元安裝兼任)鐵芯電流專業(yè)檢測單元油色譜專業(yè)檢測單元GPS以太網(wǎng)以太網(wǎng)B/S構造104形狀監(jiān)測站VDU打印機IEC61850電力數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)過程層交換機GIS監(jiān)測功能組主IED(由通用檢測單元安裝兼任)避雷器專業(yè)檢測單元部分放電專業(yè)檢測單元IEC61850過程層交換機交換機其他變電站。監(jiān)測中心/遠方調(diào)度IEEE1588網(wǎng)絡對時方式4.站內(nèi)系統(tǒng)構造智能設備系統(tǒng)框圖5.方案概述本方案采用思源電氣的智能組件平臺，接入思源電氣在市場上成熟的油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)；鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng)；避雷

3、器在線監(jiān)測系統(tǒng)；斷路器機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，其中包括斷路器分合閘線圈電流波形、儲能電機任務形狀；斷路器網(wǎng)絡化操控、數(shù)字化丈量等智能化設備。思源電氣作為智能變電站形狀監(jiān)測系統(tǒng)的集成供應商，可以提供較為完備的站級智能設備形狀監(jiān)測的系統(tǒng)處理方案。 6.變電站設備需求表1.變壓器智能化工程功能組項目設備選型安裝位置實現(xiàn)功能要求控制冷卻器UDM-502-T合并單元變壓器智能組件柜控制風扇4組，8個控制結點實現(xiàn)智能組件控制有載分接開關UDM-502-T合并單元變壓器智能組件柜有載調(diào)壓的控制實現(xiàn)智能組件控制測量集成 CTUDM-502-T合并單元智能組件柜測量數(shù)字化IEC61850-9-2 監(jiān)測頂層油溫BW

4、Y-804J(TH)，UDM-502-T合并單元智能組件柜2個測溫點DC420mA電流底層油溫BWY-804J(TH)，UDM-502-T合并單元智能組件柜2個測溫點DC420mA電流光纖繞組測溫-智能組件柜通道數(shù)變送器接口不用傳感器，用公式計算得到油中溶解氣體TROM-600HW-SD，UDM-502-T合并單元智能組件柜8氣+微水監(jiān)測485接口油中水分鐵心接地電流TIC-I-SD，UDM-502-T合并單元智能組件柜1個電流通道穿心CT主油箱氣體壓力光纖壓力傳感器，UDM-502-T合并單元主變本體氣體壓力變送輸出DC4-20mA局部放電DMS局放監(jiān)測設備主變本體，智能組件柜局部放電的超高

5、頻信號外置式傳感器7.變電站設備需求表2.GIS智能化工程功能組項目設備選型安裝位置實現(xiàn)功能要求控制網(wǎng)絡化操動控制UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜GOOSE跳合閘包括同一間隔隔離開關、接地開關等，支持順序操作測量GIS 互感器UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜測量數(shù)字化智能組件集成合并單元監(jiān)測位置信息UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜開關、刀閘的位置空結點氣體密度埃肯GIS智能組件柜共50點485信號SF6氣體水分分合閘線圈電流波形UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜機械特性4-20mA分合閘時間UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜機械特性4-20mA儲能

6、電機工作狀態(tài)UDM-502-G合并單元GIS智能組件柜機械特性4-20mA局部放電PSDGIS智能組件柜共48點數(shù)IEC61850避雷器狀態(tài)JC1-10/800GIS智能組件柜泄漏電流、動作次數(shù)4-20mA 8.變電站設備需求功能組項目設備選型安裝位置實現(xiàn)功能要求測量10kV開關柜在線測溫QS-Safe1000光纖光柵在線測溫系統(tǒng)智能組件柜在線測溫輸出485接口表3.10kV開關柜9.變電站設備需求功能組項目設備選型安裝位置狀態(tài)監(jiān)測平臺狀態(tài)可視化SHR-5000SD主控室基本告警功能 可編程專家診斷系統(tǒng)表4.形狀監(jiān)測平臺10.系統(tǒng)特點我們提供的變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)方案，充分結合了公司本身

7、技術、消費、市場優(yōu)勢，提供國際先進的TROM-600HW-SD智能油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)、TIC-I-SD智能鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng)、JC1-10/800避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)、SD-CB-CBM斷路器形狀監(jiān)測系統(tǒng)，同時可以方便地接入市場上成熟的ECOM公司的SF6微水監(jiān)測系統(tǒng)，而且該變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)對于加拿大OPSENS公司的光纖壓力監(jiān)測系統(tǒng)同樣可以方便接入。該變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)提供了其他站內(nèi)在線監(jiān)測子系統(tǒng)的接入兼容接口，使系統(tǒng)擴展及晉級非常便利。 11.系統(tǒng)特點思源電氣變電站智能設備形狀監(jiān)測系統(tǒng)，由功能傳感變送器、智能組件柜、系統(tǒng)層網(wǎng)絡、形狀監(jiān)測系統(tǒng)軟件有機組成。通訊協(xié)議完全符合I

8、EC61850規(guī)范，模型符合IEC61850-90-3的規(guī)范框架。遵照，交融了數(shù)學模型、方式識別、數(shù)據(jù)發(fā)掘等先進工具的專家系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有“丈量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化、分析就地化、形狀可視化、功能一體化、信息互動化的特征。12.系統(tǒng)詳細設計智能組件設計組網(wǎng)方案設計形狀監(jiān)測系統(tǒng)13.智能組件平臺可靈敏擴展，具備以下功能：接入電子式PT、CT；模擬量輸入420mA,05V及可編程的485/CAN接口，可方便接入各式傳感器；可監(jiān)視并控制斷路器、隔分開關、接地開關、快速接地開關等；集成維護、測控、計量功能；具有PT并列、電壓切換功能；智能組件與系統(tǒng)層間實時傳輸SMV、GOOSE報文，支持站域維護；網(wǎng)絡滿流

9、量時保證GOOSE呼應的實時性，可靠抵御網(wǎng)絡風暴；支持IEEE1588-2021或秒脈沖對時；可以順應戶外運轉(zhuǎn)環(huán)境，任務溫度范圍-40+85；14.智能組件柜的環(huán)境順應才干電磁兼容才干，可順應智能組件柜內(nèi)強電磁干擾環(huán)境；電磁兼容性能電壓漸變抗擾度+20%-20%電壓暫降和短時中斷抗擾度50%暫降0.1s，中斷0.05s浪涌（沖擊）抗擾度4級電快速瞬變脈沖群抗擾度4級振蕩波抗擾度3級靜電放電抗擾度4級工頻磁場抗擾度5級脈沖磁場抗擾度5級阻尼振蕩磁場抗擾度5級射頻電磁場輻射抗擾度3級15.IEC61850規(guī)范效力支持基于SISCO通訊規(guī)范庫開發(fā)的IEC61850-8-1的站層通訊協(xié)議規(guī)范MMS；支

10、持過程層實時形狀量采集和命令控制的IEC61850-8-1的GOOSE協(xié)議規(guī)范；支持過程層模擬量電流、電壓的采樣值效力IEC61850-9-2規(guī)范格式；16.IEC61850規(guī)范互操作工具支撐最新IEC61850變電站配置文件Schema語法校驗功能保證了模型、效力的配置文件互操作性；靈敏的映射規(guī)那么管理方案保證了運用模型的規(guī)范互操作模型規(guī)范化存在地域差別；各種開入、開出虛端子設計使得安裝之間的信號銜接配置的規(guī)范化；系統(tǒng)配置工具一、二次一體化設計，SSD和FUN；KEMA一致性認證是滿足IEC61850互操作的根本要求；17.KEMA認證18.智能變壓器建模實例邏輯節(jié)點智能變壓器模型19.邏輯

11、節(jié)點變壓器：(power transformer)類型名稱默認關聯(lián)邏輯節(jié)點默認terminal數(shù)PTR變壓器YPTRYEFNYLTCYPSH2卷變默認下跟2個繞組，3卷默認跟3個繞組（PTW）PTW變壓器繞組1 (這里將YEFN及YPSH都列了出來，其中YEFN為消弧線圈，YPSH為避雷器)20.智能變壓器模型變壓器獨立建立間隔。一次設備用PTR、PTW等建模。過程層接口LN固定包括YPTR、YLTC。如下為例如： 21.組網(wǎng)方案智能組件柜變壓器智能組件柜方案斷路器智能組件柜方案丈量數(shù)字化方案避雷器監(jiān)測方案22.變壓器智能組件柜方案形狀監(jiān)測工程智能組件柜設計方案形狀監(jiān)測設備引見變壓器監(jiān)測系統(tǒng)安

12、裝圖23.變壓器形狀監(jiān)測工程監(jiān)測內(nèi)容：電子式互感器：電流數(shù)字化主油箱氣體壓力：光纖壓力傳感器頂層油溫暖底層油溫：鉑電阻油中氣體分析及油中微水：油色譜8氣+微水鐵芯接地電流 ：選用穿心CT檢測技術24.智能組件的設計原那么各功能模塊完全電氣隔離內(nèi)部信息只在智能組件內(nèi)部站域共享信息銜接至網(wǎng)絡根據(jù)功能安裝獨立25.變壓器智能組件柜設計方案一僅含一次設備的形狀監(jiān)測 26.變壓器智能組件柜設計方案二含控制、維護、跳閘，提供完好的一體化智能設備處理方案 27.智能組件柜方案闡明智能單元：完成冷卻器、有載分接開關等控制功能；合并單元：擔任接入套管CT(電子式互感器或傳統(tǒng)互感器);通用檢測單元：擔任接入溫度、

13、壓力、液位等通用接口的信號，及瓦斯等非電量信號；此通用檢測單元可作為監(jiān)測功能組主IED。專業(yè)檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB 高壓套管絕緣在線監(jiān)測等專業(yè)性較強，數(shù)據(jù)分析較為復雜的監(jiān)測工程；各專業(yè)檢測單元安裝物理獨立。假設專業(yè)檢測單元輸出信號不符合IEC61850規(guī)范，那么需求經(jīng)過通用檢測單元來建模和轉(zhuǎn)換，此通用檢測單元功能可由監(jiān)測功能組主IED完成。智能組件經(jīng)過間隔數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)與系統(tǒng)層的IEC61850通訊；智能組件經(jīng)過過程層數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)智能組件之間的IEC61850通訊；28.監(jiān)測設備引見從原理、實物圖、技術參數(shù)、接口等4個方面進展簡單描畫29

14、.TROM-600HW-SD智能油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng) 原理：系統(tǒng)有強迫油循環(huán)功能，保證對變壓器中的流動油實時取樣。變壓器中的油經(jīng)過強迫循環(huán)安裝進入油氣分別安裝，經(jīng)過高效的真空油氣分別安裝將變壓器油中的特征氣體完全分別。被分別的氣體進入檢測系統(tǒng)，經(jīng)過色譜柱、傳感器，將氣體濃度值轉(zhuǎn)換成相應的電信號。技術參數(shù)接口輸入：循環(huán)油管輸出：RS48530.TIC-I-SD智能鐵芯電流在線監(jiān)測系統(tǒng) 原理穿心CT技術參數(shù)丈量范圍：1mA10A；不確定度：2.5%密封等級：IP55接口輸出：RS485 31.JC1-10/800避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng) 原理對阻性電流進展在線監(jiān)測：利用數(shù)字采樣處置方法要從阻容共生的總走漏

15、電流中分別出微弱的阻性電流技術參數(shù)走漏電流100A10mA5%動作次數(shù)0999阻性電流100A10mA5%接口輸出：RS485 32.頂層油溫、底層油溫 原理：熱電阻的熱阻變化效應接口：輸入：鉑電阻PT100，Cu50等接入UDM-502合并單元輸出：電阻值33.OPSENS的變壓器光纖溫度、壓力在線監(jiān)測設備原理：光纖溫度傳感器光纖壓力傳感器技術參數(shù)溫度：-30120C 精度：0.5C壓力范圍：5mbar - 700bar 任務溫度：-40C up to 125C丈量精度：0.05%接口輸出：4-20mA 34.PD-TM500A系列部分放電在線監(jiān)測系統(tǒng)原理：系統(tǒng)采用的傳感器分別為超聲波傳感器

16、AE，高頻電流傳感器HFCT，AE傳感器用于丈量伴隨部分放電產(chǎn)生的超聲波信號，HFCT 傳感器那么用于監(jiān)測高頻脈沖走漏電流。技術參數(shù)- AE：頻率：80KHz300KHz - HFCT：頻率：100KHz30MHz最低局放監(jiān)丈量：20pC 最低局放監(jiān)丈量：1pC采樣速度：16 MHz(最大) 采樣速度：20MHz (最大)運用壽命：大于10年 運用壽命：大于10年- 數(shù)字化：最小可在三個電源周波內(nèi)進展五通道同時數(shù)字轉(zhuǎn)換接口輸出：4-20mA35.變壓器監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖36.GIS智能組件柜方案形狀監(jiān)測工程智能組件柜設計方案形狀監(jiān)測設備引見GIS監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖37.GIS形狀監(jiān)測工程監(jiān)測內(nèi)容：SF

17、6氣室：微水、壓力、溫度組合型電子式互感器：電流、電壓信號數(shù)字化斷路器：分合閘時間、速度、分合閘線圈電流，儲能電機任務形狀任務時的直流電流、電壓 波形，操作次數(shù)含偷跳，開斷電流加權值統(tǒng)計等 部分放電：采用超高頻原理，可實現(xiàn)局放定位避雷器形狀：走漏電流、動作次數(shù)38.GIS智能組件的設計方案一僅含一次設備的形狀監(jiān)測 39.GIS智能組件的設計方案二含控制、維護、跳閘，提供完好的一體化智能設備處理方案 40.智能組件柜方案闡明智能單元：完成開關、刀閘等分合控制功能；合并單元：擔任接入套管CT(電子式互感器或傳統(tǒng)互感器);通用檢測單元：擔任接入溫度、壓力、液位等通用接口的信號，及瓦斯等非電量信號；此

18、通用檢測單元可作為由監(jiān)測功能組主IED。專業(yè)檢測單元：針對油中溶解氣體、油中水分，鐵心接地電流，UHF變壓器局放檢測，TMB 高壓套管絕緣在線監(jiān)測等專業(yè)性較強，數(shù)據(jù)分析較為復雜的監(jiān)測工程；各專業(yè)檢測單元安裝物理獨立。假設專業(yè)檢測單元輸出信號不符合IEC61850規(guī)范，那么需求經(jīng)過通用檢測單元來建模和轉(zhuǎn)換，此通用檢測單元功能可由監(jiān)測功能組主IED完成。智能組件經(jīng)過間隔數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)與系統(tǒng)層的IEC61850通訊；智能組件經(jīng)過過程層數(shù)據(jù)單元實現(xiàn)智能組件之間的IEC61850通訊；41.監(jiān)測設備引見從原理、實物圖、技術參數(shù)、接口等4個方面進展簡單描畫42.SD-CB-CBM斷路器形狀監(jiān)測系統(tǒng) 原理：分

19、合閘電流、電機任務電流電壓：霍爾傳感器斷路器行程：光電碼盤技術參數(shù)霍爾傳感器額定丈量范圍：25A線性范圍：050A額定輸出電壓：4V1%零點失調(diào)電流：0.04V以下at IPN=0 光電碼盤輸出方式：格雷2進；輸出上升下降時間：1S以下；最高呼應頻率：20kHz；環(huán)境溫度范圍：任務時：-10+70，保管時：-25+85不結冰；環(huán)境濕度范圍：任務時、保管時：35%85%RH(不結露)；絕緣電阻：20M以上DC500V兆歐表充電部整體和外殼之間；耐電壓：AC500V、50/60Hz、1min、充電部整體和外殼之間；振動耐久：10500Hz 復振幅2mm 150m/s2 X、Y、Z各方向3次；沖擊耐

20、久：1000 m/s2 X、Y、Z各方向3次；維護構造：IEC規(guī)格 IP65。接口：4-20mA模擬量采樣接口RS485傳輸碼值43.SF6氣體密度、壓力、微水原理微水:露點原理傳感器 技術參數(shù)SF6氣體水分目的：-60+20 露點，精度：2；SF6氣體水分顯示范圍： 1020000ppm；SF6氣體水分報警值：300ppm預設，可根據(jù)用戶實踐要求需求設定壓力檢測范圍：01.000Mpa；壓力報警點：恣意設置；壓力精度：1% 或更優(yōu)；溫度：-40+80，OLED液晶屏溫度：-30+120；溫度精度：1；密封性能：漏氣率1*10-8mbar.l/s ( 氦氣檢漏)；傳輸方式：CAN/或RS485

21、 主干線；傳輸間隔：1000米 加中繼器可延伸傳輸間隔；檢測點的數(shù)量：無限量； 接口RS485 44.GIS部分放電在線監(jiān)測系統(tǒng)原理捕捉GIS 設備發(fā)生部分放電時的，從低頻到數(shù)百 MHz 甚至 1 GHz 以上頻譜信號經(jīng)過局放信號到不同UHF傳感器的時差，局放的信號經(jīng)過電磁波進展傳送，不同傳感器接納到局放信號會有時間差，系統(tǒng)經(jīng)過時差法來準確確定部分放電源的位置。技術參數(shù)靈敏度5pC檢測帶域0.51.5GHz接口 輸入：UHF信號；輸出：IEC61850規(guī)范，形狀信息。 45.GIS部分放電在線監(jiān)測系統(tǒng)圖-局放傳感器安裝位置表示圖圖-局放本地數(shù)據(jù)處置單元 圖-局放公用檢測單元(CCU Unit

22、通訊單元) 圖-綜合后臺效力器46.GIS監(jiān)測系統(tǒng)安裝圖47.10kV開關柜測溫48.QS-Safe1000光纖光柵在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)由溫度感應部分、數(shù)據(jù)傳輸部分和主控部分組成。溫度感應部分由光纖光柵溫度傳感器及光纖尾纖組成；數(shù)據(jù)傳輸部分為主光纜；主控部分由QSA01光纖傳感分析儀和QS-Safe1000光纖光柵在線監(jiān)測智能任務站工控機1臺、顯示屏1臺、短信報警模塊一只、聲光報警器一只、智能監(jiān)控軟件1套組成。由光纖光柵在線監(jiān)測智能任務站接入智能組件，進展IEC61850建模，并上送監(jiān)測平臺。49.形狀監(jiān)測系統(tǒng)形狀監(jiān)測系統(tǒng)，包含3方面功能：形狀可視化根本告警功能 可編程專家診斷系統(tǒng) 50.形狀可視化對于各種形狀監(jiān)測，形狀監(jiān)測系統(tǒng)可以實時查看各種形狀量的當前值、并可根據(jù)時間段選擇生成各種歷史數(shù)據(jù)的趨勢圖，且提供數(shù)據(jù)的報表導出功能，以方便運用分析。51.油色譜在線監(jiān)測 圖-油色譜氣體濃度趨勢圖 圖-三比值分析 圖-大衛(wèi)三角形分析 圖-立體圖示法分析52.SF6微水53.根本告警功能 根據(jù)和等規(guī)范。經(jīng)過與規(guī)范值的比較、方式比較如分合閘線圈電流波形、特征分析等診斷分析方法進展預警、報警。