变压器智能化技术介绍ppt课件.ppt

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1、变压器智能化技术,保定天威保变电气股份有限公司,大型电力变压器智能化技术,保定天威保变电气股份有限公司,何平2010.03.19,概 述,保定天威保变电气股份有限公司沪市：天威保变600550 从事电力变压器局部放电研究已有30多年历史，在放电机理、形成原因、检测方法、局放定位、在线监测等方面都有较深入的研究和工程实践经验，并在此基础上建立了一套从基础科研到最终产品的完整技术体系。 2002年在原研发中心的基础上成立了天威新域科技发展有限公司，致力于研发电力系统智能化在线监测设备和各类检测仪器；保证电力系统安全可靠运行的装备；智能建筑弱电及自动化系统;新能源控制系统及高效率转换设备;企业信息系

2、统集成及软件。公司承担过多项国家级攻关课题，并获科技进步奖励。 2004年开始研究变压器智能化技术和状态检修设备。目前局部放电检测类仪器在国内中高端市场已占有绝对优势。高压电气设备智能化在线监测装置处于国内领先水平,关键技术和产品已达到国际领先水平，拥有自己的研发基地，在研发和技术应用实践中，我们积累了大量经验数据和经典案例，在为用户提供先进、可靠、实用产品的同时，也为用户提供全方位的技术支持和问题咨询服务及整体解决方案。,智能化变压器,智能电网需要智能化变电站支撑，一个终极智能化变电站其站内所有设备应全部是智能化的，在网络的支撑下实现信息高速交互，协同操作，从而保证更安全、经济、可靠运行，一

3、次设备智能化是发展智能变电站的基础。,基本含义： 能够在智能系统环境下，通过网络与其它设备或系统进行交互的变压器。其内部嵌入的各类传感器和执行器在智能化单元的管理下，保证变压器在安全、可靠、经济条件下运行。出厂时将该产品的各种特性参数和结构信息植入智能化单元，运行过程中利用传感器收集到实时信息，自动分析目前的工作状态，与其他系统实时交互信息，同时接受其他系统的相关数据和指令，调整自身的运行状态。,智能化变压器组成,变压器主体,检测设备各种状态的传感器,执行器,标准化通讯网络,2,4,智能组件,智能化辅助设备,6,智能化变压器组成,主IED（用于综合分析） 测控IED 局放监测IED 油气监测I

4、ED 光纤绕组测温监测IED 其他监测IED 非电量保护装置 传感器 合并单元 执行机构 通讯网络 智能组件柜,智能化变压器网络拓扑,天威保变智能化变压器,天威保变智能化变压器,变压器智能组件TSC2030,1、主要功能,监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度 监测高、低压侧电压、电流 监测铁心接地电流 监测油压力、油位 监测负荷状况 评估过负载能力和紧急过载时间 统计电量，电能质量分析 计算绕组热点温度 评估变压器寿命损失和老化率 监测局部放电 监测油中气体和微水 监测非电量保护跳闸信号 冷却器智能监控 冷却效率评估 有载开关智能监控 评估有载开关触头寿命 综合分析、评估变压器状态

5、内置Web服务器 通讯符合IEC61850标准,组件柜内置恒温系统，为监测、保护、测量、智能组件提供微工作空间。 内置双电源控制系统、进线滤波器和电源分配器。 提供标准过程层网络和站控层网络控制器，通讯符合IEC61850标准。为非电量保护单元、MU等提供安装空间。,变压器智能组件TSC2030,2、主要性能参数,壳体： 标准19英吋机柜,全密封不锈钢双层隔温设计,双电源UPS供电,内置电源分配器和空调系统, 满足室外长期运行要求，能够在恶劣环境或极端环境和变电站强电磁干扰环境下安全可靠运行。环境要求： 工作温度：-40 - +70 存储温度：-50 - +80 湿度：90% 不结露 震动：5

6、0/100Hz 不大于0.05mm长期运行 抗冲击：10G半正弦。安全标准： 绝缘强度： 2500V AC1分钟对地。 抗冲击性能： IEEE C37.90.1 抗电磁辐射： IEC610000-6-1 抗无线电干扰：IEC610000-6-2 安全要求： IE61010-1/ GB 4793.1-20,变压器智能组件TSC2030,通讯协议及组网方式,变压器智能化单元TSD6100,1、功能描述,监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度 监测高、低压侧电压、电流 监测铁心接地电流 监测油压力、油位 监测负荷状况 评估过负载能力和紧急过载时间 统计电量，电能质量分析 计算绕组热点温度 评

7、估变压器寿命损失和老化率 冷却器智能监控 冷却效率评估 有载开关智能监控 评估有载开关触头寿命 综合分析、评估变压器状态 内置Web服务器 通讯符合IEC61850标准,变压器智能化单元TSD6100,2、主要检测信号和技术指标,干式变压器智能化装置TSM5035,1、功能描述,可实现对干式变压器温度、电压、 电流、振动和局放的实时监测和分 析；精密功率分析与测量，同步采样、处理、显示；三相电压、电流、功率的同步测量及电量参数计算；多种显示方式：数据、波形、柱图方式；多种测量方式，使测量更加全面：三相三表、三相二表及单相测量方 式；具有强大的分析功能：电压、电流分析、功率分析、三相不平衡矢量分

8、析、谐波分析；实时录波和波形回放功能；实时波形保存功能；手动随时保存试验数据和波形，并可重新显示、分析过去已保存的试 验记录。,干式变压器智能化装置TSM5035,2、主要技术指标,变压器综合在线监测系统,1、 TSM5220主要功能,监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度 监测高、低压侧电压、电流 监测铁心接地电流 监测油压力、油位 监测负荷状况 评估过负载能力和紧急过载时间 统计电量，电能质量分析 计算绕组热点温度 评估变压器寿命损失和老化率 监测局部放电 监测油中气体和微水 冷却器智能监控 冷却效率评估 有载开关智能监控 评估有载开关触头寿命 综合分析、评估变压器状态,变压器综合

9、在线监测系统,2、TSM5110主要功能,监测顶层油温、底层油温、环境温度和开关室油温度 监测高、低压侧电压、电流 监测铁心接地电流 监测油压力、油位 监测负荷状况 评估过负载能力和紧急过载时间 统计电量，电能质量分析 计算绕组热点温度 评估变压器寿命损失和老化率 监测局部放电 监测油中气体和微水 冷却器智能监控 冷却效率评估 有载开关智能监控 评估有载开关触头寿命 综合分析、评估变压器状态,移动式局放在线监测系统OLM0403,OLM0403是天威新域自主研发、生产的新一代移动式局部放电在线监测系统，是一套技术先进、应用灵活的局部放电在线监测定位系统。 该系统采用电声综合监测法，能够实时确定

10、被监测设备局部放电的瞬时变化、放电幅值变化趋势、在线确定放电位置、监测放电位置位移趋势，并跟踪记录。所谓移动式是指该系统安装和维护都非常简单，监控主机和所有传感器都采用独特的安装固定技术，在被监测设备正常运行状态下，短时间内即可安装完成，并满足长期室外运行条件。也可随时将监测系统退出，用于监测站内其它设备，达到一系统多用途的目的。该系统具有完善的联网报警功能，不但多个系统可以通过网络实现互联并共享一个后台，支持远程后台管理，也支持本地后台的远程管理。同时提供手机短信报警、声光报警等；还可通过电话网、手机网、Internet网实现异地传输数据、异地操控设备，进行远程在线监测、状态运行分析和诊断。

11、 该系统投运后，用户可以在“任何时间、任何地点”在线监测现场设备的绝缘状态，大大提高了设备的安全可靠性，为设备安全稳定运行提供了有力保障，并为高压电气设备的全寿命周期管理提供了有力支持。,概 述,组网图,移动式局放在线监测系统OLM0403,技术性能参数,移动式局放在线监测系统OLM0403,移动式局放在线监测系统OLM0403,安装实例,智能化局放监测单元OLM0402,OLM0402分布式局部放电在线监测系统的设计思路和实施方案与传统局放在线监测不同，传统局放在线监测系统将传感器采集到的信号以模拟信号方式传输到主控室，然后在主控室内由控制柜内的计算机完成A/D转换，再进行数据处理。而OLM

12、0402智能局放监测装置是直接安装在变压器、电抗器或其它被测设备上，并独立完成放电信号采集、信号调理、A/D转换、干扰处理、数据处理、数据保存、放电量显示、超标报警等一系列的工作。该监测装置配有CAN总线接口，可将多台监测装置的数据通过一条通讯电缆传输到1公里范围内的计算机上，通过后台管理、分析软件，监视、管理、记录多台运行设备的局部放电状态，或通过调制解调器、Internet网实现“任何时间、任何地点”访问监测数据从而了解变压器运行状态。 该系统上位机软件具有在线局放数据的记录、趋势图形显示、图形分析、统计分析，还具有放电波形的实时显示、波形分析等功能。,概 述,组网图,智能化局放监测单元O

13、LM0402,技术性能参数,智能化局放监测单元OLM0402,局放检测传感器,1、内置式声电复合式传感器ISU-01,ISU-01内部集成超声波传感器和超高频传感器，可同时采集局放脉冲里的超高频电磁波和超声波信号。采用内外分置式结构，无源部分内置，与在法兰端盖设计为一体，安装在变压器箱壁的预留法兰上。内置部分与变压器本体同寿命，也可在大修时更换。信号处理部分采用外置式结构，可带电更换。,技术指标,超声波信号频带：5kHz350kHz 超高频信号频带：300MHz1.5GHz 检测灵敏度：10pC 测量范围：10pC10nC,工作条件,运行环境：内置部分:-40120 外置部分:-2080 相对

14、湿度：595%（无冷凝）,1、内置式声电复合式传感器ISU-01,安装方法,传感器通过标准DN120法兰安装在变压器油箱外壁上。,局放检测传感器,2、内置式超高频传感器IUF-01,局放检测传感器,此传感器是内置式声电复合式传感器的简化版，内部仅集成超高频传感器。安装方法见右图所示。,技术指标,超高频信号频带：300MHz1.5GHz 检测灵敏度：10pC 测量范围：10pC10nC,工作条件,运行环境：内置部分:-40120 外置部分:-2080 相对湿度：595%（无冷凝）,3、内置式超声传感器ISS-01,局放检测传感器,此传感器是内置式声电复合式传感器的简化版，内部仅集成超声传感器。安

15、装方法见右图所示。,技术指标,超声波信号频带：5kHz350kHz检测灵敏度：10pC测量范围：10pC10nC,工作条件,运行环境：内置部分:-40120 外置部分:-2080 相对湿度：595%（无冷凝）,局放检测传感器,4、外置式超声传感器USS-03,外置式超声传感器是通过检测变压器局放产生的超声波信号来测量局放的大小和位置。传感器采用磁吸附式结构，吸附在油箱外壁上，可在变压器运行状态下随时进行安装。,技术性能参数,超声波信号频带：5kHz350kHz 检测灵敏度：10pC 测量范围：10pC10nC,工作条件,运行环境：-2080 相对湿度：595%（无冷凝）,局放检测传感器,4、外

16、置式超声传感器USS-03,安装方法,局放检测传感器,5、宽频带电流互感器 WCT-2,由于变压器线圈与铁心之间存在电容，当内部发生局部放电时，放电信号会通过此电容及铁心接地线构成回路，宽频带电流互感器能够将铁心接地线中的局放信号取出并通过同轴电缆传输到主机。,技术性能参数,频带范围：10kHz30MHz,工作条件,运行环境：-2080 相对湿度：595%（无冷凝）,局放检测传感器,安装方法,5、宽频带电流互感器 WCT-2,安装在变压器油箱下沿附近，由专用固定架固定或直接卡装，将铁芯接地线穿过宽屏带电流互感器即可，宽频带电流互感器为开口式设计，可在变压器运行状态下直接卡装在铁芯接地线上，实现

17、带电状态随时安装，见下图。,局放检测传感器,6、工频电流宽带复合式传感器FCT-1,此传感器集成宽频带电流互感器与工频铁心接地电流互感器的功能，可同时监测局放脉冲信号和铁心接地电流信号。,技术性能参数,频带范围（局放脉冲信号）：10kHz30MHz 铁心接地电流检测范围：1mA50A,工作条件,运行环境：-2080 相对湿度：595%（无冷凝）,局放检测传感器,安装方法,6、工频电流宽带复合式传感器FCT-1,安装在变压器油箱外壁的适当位置，由专用固定架固定。,智能化变压器控制箱,功能描述,内置智能控制器和电控元件，智能组件通过联网给智能控制器发送指令实现对冷却器的智能控制。当智能控制器检测不

18、到智能组件的控制指令时，立即切换到本地自控模式。而传统控制箱仅为独立运行模式，不能接受其他智能装置的控制指令。智能组件与智能化变压器控制箱的通讯采用RS485方式，协议满足MOD BUS/RTU。 智能化变压器控制箱可控制38组冷却器。,智能化变压器控制箱,智能化变压器控制箱与智能组件的通讯参数,（1）接受的控制指令 冷却系统启动 投入一组冷却器 切除一组冷却器 冷却器全部投入 冷却器全部切除 冷却系统退出运行,（2）返回的状态和信号 冷却系统启动成功或失败 一组冷却器投入成功 一组冷却器切除成功 油泵状态（正常、故障） 各组冷却器状态（工作、故障、停止、退出） 冷却器电源状态（正常、故障、断

19、相、停电） 冷却器的控制方式（自动、手动） 各组冷却器的油流状态,有载开关监控单元,功能描述,通过有载开关监控单元实现对有载开关的数字化监控。有载开关操作机构的所有控制和状态信号接入本单元,并将操作机构动作故障检测传感器、有载开关室油温、重瓦斯信号接入。通过网络接入变压器智能化单元，接受智能化单元的控制，并将状态反馈给智能化单元。,有载开关监测单元,有载开关监测单元与智能组件的通讯参数,（2）返回的状态和信号 有载开关当前位置 最高档位 最低档位 操作机构拒动 操作机构电源故障 重瓦斯动作,（1）接受的控制指令 有载开关启动准备 上调上档 下调一档 紧急停止 开关退出运行,状态检修和在线诊断设

20、备,随着电力系统的发展和系统维护技术的进步，局部放电已成为衡量高压电气设备是否存在潜在性绝缘问题和质量缺陷的最重要考核指标之一。高压电气设备局部放电带电巡回检测方法，是一种对高压电气设备状态维护的新方法，利用高压电气设备局部放电产生的脉冲电流变化，判断高压电气设备运行健康状况。 局部放电带电巡回检测系统，可对高压电气设备的绝缘状态进行在线巡回检测，建立异常变压器的特殊档案；使新投运的高压电气设备的质量控制得到更有力的保证，对运行高压电气设备的状态情况提供更好的依据，以及个别可能存在有隐患的高压电气设备有计划地安排停电检修，避免了无计划的停电。已建立的检测技术和缺陷特征为高压电气设备的状态监测提

21、供了一个有用的工具。利用长期的测量结果建立的数据库，将来对老设备何时退出提供有力依据。,无须停电，可随时了解运行设备的绝缘状况，局部放电变化趋势。 可随时确定运行设备的局部放电位置。 在线检测的数据可以为设备的维修提供依据。 可对运行设备的故障点进行跟踪测试。 单台巡检仪可用于多台被测设备，也可连续监测运行中的可疑设备。 巡检仪既可以实现带电巡回检测也可以完成离线局部放电试验和放电点定位试验。,天威保变带电巡检设备,天威保变带电巡检设备,TWPD-2623 高压电气设备巡检系统,TWPD-2623是天威新域研发的全新结构的仪器，结构紧凑、轻巧便携，可背挎可手持操作，采用上端口出线方式，内置光、

22、电双输入接口，可直接连接电、超声等各种局部放电检测传感器，内置高性能锂电池，续航时间可达4小时，将检测数据、试验波形统一保存，并具有强大的放电信号分析和干扰信号处理能力，使试验更加方便。,测量通道：2个独立测量通道，每通道有1个光信号接口和1个电信号接口 采样精度：12Bit 检测方法：按标准试验回路进行局放检测、局部放电超声定位检测、高压设备局 放在线巡检 测量范围：0.1pC10000nC 全量程非线性误差：10% 测量频带：3dB带宽:10kHz1MHz 外形尺寸：200128128 重量： 3.0kg,典型案例分析,福州某变电站（所有数据资料均由福州电业局提供）220kV/180kVA

23、变压器在线监测、带电故障定位,北郊变电站2#主变上安装的OLM0402局放在线监测装置报警，采用4通道局放带电巡检系统进行故障定位，诊断后确定放电位置。经返厂吊心检查确认，变压器油中残存的硫在高温时与铜发生反应，生成硫化亚铜，硫化亚铜附着在高压绕组的组合导线外层绝缘纸表面，引起绝缘性能下降，导致放电。,为了避免此类产品故障再次发生，2006年6月8日福建省电力公司、超高压输变电局生技部，向为其提供变压器、电抗器的供应商：重庆ABB、常州东芝、保定天威、日本三菱、日立变压器五家公司发文关于变压器绝缘油及导线，“调查变压器油及铜导线，评估变压器发生同类故障的可能性”。,典型案例分析,北京某500k

24、V变电站 变压器带电故障定位现场用一小时快速排除套管故障,500kV主变压器发现异常，利用TWPD-2带电巡检系统在铁心接地处检测，发现变压器内部有严重的放电，经超声波定位发现放电点在套管内部。,典型案例分析,北京某500kV变电站 变压器带电故障定位,变压器内部磁屏蔽缺陷引起的故障，三组在线监测数据的相关性表征了其故障特点和性质。由各趋势图分析可见，铁心接地线上的局放信号小且平稳。超声信号与铁心接地线上局部放电信号没有相关性。超声信号与变压器负荷电流曲线变化趋势明显相关。再通过超声与油气数据相关分析，大的超声信号出现后，延时一段时间，油气开始上升。油气监测数据与局部放电监测数据存在积分和延时

25、相关性。通过以上分析确定，变压器内部存在辐射度较低的接触性电流间歇性放电，且同时伴随有震动。可确定是由油箱磁屏蔽松动引起的电流型放电。经吊罩检查证实以上分析的结论是正确的。,典型案例分析,晋东南长治变电站OLM0403移动式局部放电在线监测定位系统,保定天威新域科技发展有限公司自主研发、生产的新一代移动式局部放电在线监测系统OLM0403，在我国特高压1000kV示范工程，晋东南长治变电站顺利投运，该系统是我国首套应用于特高压1000kV变电站的移动式局部放电在线监测定位系统。 该系统正式投运后，用户可以在“任何时间、任何地点”在线监测现场设备的绝缘状态，大大提高了设备的安全可靠性，为设备安全

26、稳定运行提供了有力保障，并为特高压电气设备的全寿命周期管理提供了有力支持。,典型案例分析,秦山核电公司：在线巡回检测小时完成九台变压器局放状态巡回检测,内蒙古某电厂：带电现场故障定位在铁心接地和零线处检测到了严重放电，并且油样检测超标，但在高压套管检测到局放量仅为几百pC，经局放超声波定位后查出高压线圈爬电致端部严重放电。,主要业绩,国网特高压1000kV晋东南-荆门交流试验示范工程国网中国电科院特高压试验基地中国电科院高压所、直流所、电子所国网电力科研院 武汉南瑞测控科技有限公司华北电网有限公司广东电网公司电力试验研究院山东省电力试验研究院吉林省电力试验研究院江苏省电力试验研究院江西省电力试

27、验研究院浙江省电力试验研究院陕西省电力试验研究院山西省电力试验研究院安徽省电力试验研究院青海省电力试验研究院大庆油田电力集团供电公司中心研究所河北省超高压输变电分公司黑龙江省送变电工程公司湖南省送变电公司上海市电力公司广东省电建公司云南省火电建设公司福州电业局,国网中国电科院状态检修在线监测所，南宁供电局杨丁变电站湖北荆州柳埦变电站华电集团贵州乌江构皮滩水电站陕西国华锦界能源有限公司华北电网北京超高压顺义500kV变电站华北电网北京超高压唐山姜家营变电站国华沧东发电有限公司黄骅发电厂福州北郊变电站国电开远发电有限公司云南小龙滩电站大庆油田电力集团供电公司华东铜柏抽水蓄能电厂湖南渫水皂市水利枢纽

28、保定清苑500kV变电站国电大同第二发电厂国电朝阳发电厂湖南株洲发电厂Sudan Merowe/Hamadab Dam ProjectA Subsldlary ELSEWEDY Transformers Entec Electric&Electronic co., LtdYmir Mechatronics co.,Motic（Xiamen）Electric Group Co., LtdSchneider Transformer Co.,Ltd.ABB zhongshan Transformer Co.,Ltd.ABB Switchgear Co., Ltd. XiamenABB High Vo

29、ltage Switchgear Co., Ltd. BeijingMITSUBISHI Electrical Machine of Tianwei Transmission and Distribution Equipment Co.,.LtdABB Shanghai Transformer Co.,Ltd.Siemens Transformer Co.,Ltd.Siemens Transformer Co.,Ltd.VA TECH ELIN Transformer Guangzou Co.,Ltd.NISSIN Electric wuxi Co.,LtdChangzou Toshiba T

30、ransformer Co.,Ltd.Langfang EPRI Toshiba Arrester Co.,LtdNANTONGHYOSUNG Transformer Co.,LtdSchneider(Suzhou)Transformer Co.,Ltd.LG industrial System Co.,Ltd.中国科学院电工所中国计量科学研究院辽宁省计量科学研究院清华大学电机系沈阳工业大学国家变压器质检中心(CTQC) 沈阳变压器研究所保定天威集团有限公司特变电工沈阳变压器集团有限公司丹东欣泰电气股份有限公司辽宁鞍山华冶集团发展有限公司大连信达变压器有限公司济南变压器集团股份有限公司山东青岛青波变压器股份有限公司青波集团福建厦门恩科电器有限公司,智能电网建设推动了高压电气设备智能化的进程,变压器在向高电压、大容量发展的同时，也在向高功率传输密度、智能化方向发展。未来变压器技术的发展方向是高功率传输密度、低功耗、智能化。,谢谢!,保定天威保变电气股份有限公司 何平 2010.03.19,