智能变电站一次设备状态监测

电容型设备监测 避雷器监测 电压监测 环境监测 ...
变压器简介
3、国内常见的变电设备状态监测技术
（1）变压器油中溶解气体监测。监测变压器油中溶解的微 量CH4、C2H2、C2H6、C2H4、CO、CO2、H2等气体和微 水，用于分析判断变压器内绝缘状况，及时发现过热、放 电等安全隐患。 （2）变压器铁心接地电流监测。监测变压器铁心接地电流， 判断变压器铁心是否发生两点或多点接地，及时发现变压 器铁心的安全隐患。 （3）金属氧化物避雷器（MOA）绝缘监测。监测系统运 行时流过MOA的泄漏电流、阻性电流、阻容比，判断MOA 绝缘老化状况，为避雷器是否检修、更换提供参考。
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二、监测原理
2、避雷器绝缘在线监测 监测运行时流过 MOA（氧化锌避雷器） 的泄漏电流、阻性电流、 阻容比，判断MOA绝缘 老化状况，为避雷器是 否检修、更换提供参考。 氧化锌避雷器如右 图所示。
二、监测原理
2、避雷器绝缘在线监测 受潮和老化是氧化锌避 雷器事故或故障的主要原因。 正常情况下MOA泄漏电流 （简称全电流）中容性分量 占主要部分,阻性分量约占 全电流10 %～20 %左右。当 避雷器老化或受潮时，其阻 性电流逐渐增大，占全电流 的比重也相应增大，全电流 也会随之增大。
二、监测原理
5、SF6微水密度在线监测
SF6微水监测产品采用的微水传感器主要有电容型聚 合物薄膜测湿传感器和湿敏传感器两种： • 湿敏传感器存在精度不高，使用寿命较短，长时间使 用产生误差累积等问题，因此，逐渐被电容型聚合物 薄膜测湿传感器取代； • 电容型聚合物薄膜测湿传感器具有精度高、配合外围 控制电路可定期自校准、累积误差很小等优点，因此 目前已被国内SF6微水密度在线监测厂家广泛采用。
一、简介
3、国内常见的变电设备状态监测技术
（4）变压器特高频局部放电监测。通过采集变压器内部特 高频信号，监测变压器内局部放电情况，定位放电位置，为 变压器检修方案提供可靠依据。 （5）GIS特高频局部放电监测。通过采集GIS内部特高频信 号，监测GIS密闭气室内局部放电情况，定位放电气室，为 GIS设备检修方案提供可靠依据。 （6）断路器机械特性监测。监测断路器分合闸线圈、储能 电机工况，统计断路器分合闸次数，辅以分断电流，估计动 触头电寿命。 （7）SF6微水密度监测。监测GIS、SF6断路器气室中SF6气 体压力、温度、密度、微水，判断SF6气体绝缘工况。
二、监测原理
1、变压器油中溶解气体在线监测 国内采用的油中溶解气体在线监测方法有： 气相色谱法、阵列式气敏传感器法、红外光谱 法、光声光谱法。这些方法各有优缺点。 其中，工程中获得广泛使用的是采用气相 色谱法的在线监测技术，即油色谱在线监测， 该监测技术也是目前变压器油中溶解气体在线 监测技术中最成熟的技术。
二、监测原理
2、避雷器绝缘在线监测
序号 1 2 避雷器监测单元 参 数 名 称 单位 — 测量范围 测量误差 测量范围 测量误差 mA — mA — 标准参数值 穿芯式有源零磁通传感器 0.1～50 ±5%或±10μA 0.01～10 ±5%或±10μA 累记雷击次数及最后 一次雷击时间 测量范围 测量误差 测量范围 测量误差 测量范围 测量误差 kV % Hz Hz 次 % min 35～1000 ±5 45～65 ±0.01 3、5、7、9 ±5 ≤5 传感器类型 泄漏电流
二、监测原理
4、特高频局部放电监测
GIS内置式传感器
GIS外置式传感器
内置式传感器信号检测强度、 精度均高于外置式传感器。
变压器油阀传感器
二、监测原理
5、SF6微水密度在线监测
SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，现阶段被 广泛应用于高压电气设备中，在正常工况下，是较为理 想的绝缘及灭弧介质。如果SF6气体泄漏导致密度下降或 气体中微水含量超标，高压电气设备就会存在安全隐患 甚至导致事故发生。 微水过大对SF6绝缘的直接影响不大，因微水过大而 导致高压设备发生无法熄弧的现象从未见报道。但微水 与SF6在强电环境下会发生化学反应，产生HF等分解物， 影响设备绝缘、腐蚀设备。 SF6密度目前多采用20摄氏度的气体压力来衡量。
一、简介
2、监测系统框架
信息一体化平台
站 控 层 MMS
间 隔 层
变压器 综合监测主IED
开关/GIS 综合监测主IED
电容型设备/避雷 器综合监测主IED
保护 装置
测控 装置
GOOSE/SV
过 程 层
变压器本体智能终端 局部放电监测 铁芯电流监测 套管监测 ...
避雷器监测 局部放电监测 机械特性监测 SF6气体监测 合智一体 ...
二、监测原理
6、断路器机械特性监测
该监测主要监测断路器分合闸线圈的电压电流、储能 电机电压电流、手车电机电压电流、断路器行程等量，但 目前监测技术尚不成熟，监测传感器寿命较短，因此应用 很少。
7、SF6环境监测
该监测主要监测SF6开关室内SF6气体浓度、氧气浓度、 环境温度等，并带有声光报警灯功能和自动启动相关排风 设备功能，用于保护变电站SF6开关室内工作人员人身安 全，并可间接反映出SF6开关的气体泄漏状况。该监测近 年来迅速兴起，在江浙一带应用较多。
二、监测原理
1、变压器油中溶解气体在线监测
气相色谱法：变压器油中不同气体组份在色谱柱固定 相与流动相间的分配系数不同，因此在流动相载气推动下， 各组分沿色谱柱运动的速度也就不同。当通过适当长度的 色谱柱，经过充分的交换，色谱柱中不同组分之间将拉开 距离，从而使各组分得到了分离，经分离后的气体通过检 测转换成电信号，从而获得气体组分的色谱出峰图。根据 组份的出峰时间定性组份气体种类，根据峰高或面积定量 分析组份浓度。大部分变压器油中溶解气体在线监测产品 都采用气相色谱法，但这种方法具有需要消耗载气、对环 境温度很敏感以及色谱柱进样周期较长的缺点。 关键字：脱气、谱图、标定
二、监测原理
4、特高频局部放电监测
按放电程度，放电可以分为电弧放电、火花放电、 局部放电。局部放电指绝缘结构中由于电场分布不均匀， 局部场强过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或 击穿现象。局部放电是造成绝缘劣化的主要原因，也是 劣化的重要征兆。 特高频（UHF）法是针对设备内部局部放电时，放 电点处电荷迅速转移，形成持续的短时电脉冲并产生频 率分量极其丰富的电磁信号的现象，以天线接收辐射电 磁信号的局部放电检测法。 检测到的局部放电信息主要用于两方面： （1）通过放电信息分析设备局部放电特性，进而对设备 潜伏性故障进行分析排查； （2）通过放电信息定位放电位置。
二、监测原理
1、变压器油中溶解气体在线监测
变压器 油中溶解气体监测装置
检测器
气体样品 电信号
主控室
监测数据
智能组件
色谱柱
气体样品
载气
后台分析 系统
气源系统
取 样 阀
变压器油
脱气单元
（排油）
监测装置开机后启动环境、柱箱、脱气温控系统，整机 稳定后，采集变压器本体油样进入脱气单元，实现油气分离， 分离出的气体样品在载气推动下经过色谱柱依次进入检测器； 智能组件分析检测器采集的数据计算气体样品各组分浓度， 并将数据传输到后台分析系统，后台分析系统对色谱数据进 行分析并可自动生成浓度变化趋势图。
二、监测原理
1、变压器油中溶解气体在线监测
氢气（H2） 单位ppm或uL/L 甲烷（CH4） 单位ppm或uL/L 乙烷（C2H6） 单位ppm或uL/L 乙烯（C2H4） 单位ppm或uL/L 乙炔（C2H2） 单位ppm或uL/L 一氧化碳（CO） 单位ppm或uL/L 二氧化碳（CO2） 单位ppm或uL/L 采样周期 数据稳定性与重复性 监测数据远传功能要求
3 4 5
阻性电流 雷击记录 母线电压
6
母线电压取样装 置
系统频率
7 8
谐波电压 采样周期
二、监测原理
3、铁心接地电流在线监测 监测变压器铁心接 地电流，判断变压器铁 心是否发生两点或多点 接地，及时发现变压器 铁心的安全隐患。 现场安装如右图所 示。 该技术与避雷器监 测技术属同源技术，但 实现更加简单。
智能变电站一次设备状态监测
一、简介
二、监测原理
三、检测技术
四、工程服务
一、简介
1、含义 什么是“一次设备状态监测”？ 为保证电力系统的安全运行而对电力系统 重要一次设备的运行状态进行监视和检测。 • 状态监测技术是状态检修策略制定的基础。 什么是“智能变电站一次设备状态监测”？ • 监测对象：变电站内重要一次设备
二、监测原理
4、特高频局部放电监测
特高频法分宽带测量和检波测量两种实现方式： • 宽带测量可观察到局放信号在200MHz~3GHz频域 上的信号能量分布，信息量大，因此具有较好的 检测和识别效果； • 检波测量具有较高的信噪比，抗干扰能力强，检 测灵敏度高，但无法得到不同缺陷信号的频谱特 征。 由于特高频法至少需要测量一个工频周期以上的百 兆赫兹到千兆赫兹的放电信号，常用的A/ D 转换系统在 采样率和存储深度等方面很难满足要求，且数据处理难 度大。
一、简介
4、技术规范 • 《Q/GDW 534变电设备在线监测系统技术导则》 • 《Q/GDW 540变电设备在线监测检验规范》 • 《 Q/GDW 739变电设备在线监测 I1 接口网络通 信规范》 • 《 Q/GDW 740变电设备在线监测 I2 接口网络通 信规范》 • 2014年版《智能变电站状态监测采购标准》
二、监测原理
1、变压器油中溶解气体在线监测
通过分析变压器油中溶解的H2、CO、CO2、 CH4、C2H2、C2H4、C2H6等气体组分浓度，及 时发现变压器内部潜伏性过热或放电等故障。 • 绝缘油在过热时容易分解产生低分子烷烃、烯 烃和少量氢气； • 绝缘纸在过热时容易产生一氧化碳、二氧化碳， 还有少量烃类气体。 • 绝缘油纸在放电时容易分解产生氢气、乙炔， 并产生少量的甲烷、乙烯。（气体组分与放电 程度有关）；