变电站变电设备状态监测系统

110kV城中变电站智能化改造工程基本情况

互联网是个神奇的大网，大数据开发和软件定制也是一种模式，这里提供最详细的报价，如果你真的想做，可以来这里，这个手机的开始数字是一伍扒中间的是壹壹三三最后的是泗柒泗泗，按照顺序组合起来就可以找到，我想说的是，除非你想做或者了解这方面的内容，如果只是凑热闹的话，就不要来了。

110kV城中变电站主设备包括：主变2台，110kV GIS采用单母线双分段(4出线间隔(1期3出线间隔)、2主变间隔、1分段间隔、2PT间隔)，35kV 出线8回（1期5回），10kV 出线14回采用单母线双分段。110kV城中变电站在线监测系统主要是对主变、110kV GIS的状态进行监测。主变的监测项包括：油中溶解气体及微水在线监测、局部放电监测、工况信息（顶层油温、底层油温、负荷电流、铁心接地电流）在线监测；110kV GIS的监测项包括：局部放电监测、断路器动作特性在线监测、SF6气体微水密度在线监测、避雷器泄露电流的全电流、阻性电流和动作次数在线监测。

110kV城中变电站的在线监测系统拟采用上海欧脉电力监测设备有限公司生产的OM.A100输变电设备状态监测与故障诊断系统进行方案设计。

监测范围及功能：

1. 110kV城中变电站主变监测A100-BY智能组件

1.1. 监测范围

#1、#2主变共2台；

1.2. 监测项目

① 变压器油色谱在线监测；

安装变压器油中气体及微水在线监测IED，检测变压器油中溶解气体及微水含量，监测组份包括：H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6和H2O；变压器油色谱监测数据除在本地进行存储、分析和诊断外，经由主IED发送到站内OM.A100在线监测平台，在OM.A100在线监测平台中进行记录和展现，通过分析油色谱监测数据的变化趋势，提前发现变压器过热或绝缘故障。

② 变压器局放在线监测；

安装变压器特高频局部放电在线监测IED，能够在变压器运行条件下，对其内部局部放电进行检测，监测参数包括放电量、放电次数、放电类型，通过基于放电图谱库的神经网络诊断方法提早发现变压器内部的绝缘缺陷，避免绝缘故障。可实现对变压器绝缘状况的动态监视，有效预防突发性事故。

1.3. 总体结构

每台主变配置1套A100-BY变压器智能组件；该变压器智能组件包含主IED、油中气体及微水监测IED、局放监测IED、工况信息监测IED和UHF传感器、电流互感器、环境温湿度传感器等。 110kV城中变电站A100-BY变压器智能组件总体结构如图4所示。

图4：110kV城中变电站主变监测A100-BY智能组件总体结构图

1.1. IED功能说明

1.1.1. 变压器油中气体及微水监测IED

① 功能说明

变压器油中气体及微水监测IED采用色谱法实现油中溶解气体的检测，可检测H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6和H2O等组分。可实现变压器油中溶解气体含量的连续监测和记录，具有数据采集、分析处理和故障诊断的功能。

图5：变压器油中气体及微水监测IED连接图

① 技术性能

②  评估分析

变压器油中气体及微水监测IED根据所测组分浓度分析判断变压器的运行状况；所测组分浓度或组分浓度的增长率未达到预设定的注意值，评估变压器运行状况（正常），通过过程层网络向主IED报告一次自评估结果。所测组分浓度或组分浓度的月增长率已超过预设定的注意值，评估变压器运行状况（告警），根据GB/T7252及生产厂家的变压器故障诊断专家系统判断故障类型及严重等级，并通过过程层网络向主IED随时报告自评估结果。

③  通信规约

变压器油中气体及微水监测IED采用DL/T860（IEC61850）协议与主IED通信，其评价结果通过过程层网络采用REPORT服务传输至主IED；监测数据文件通过文件服务传输至主IED，监测数据文件仅在召唤时以文件服务方式传送经主IED至站控层网络。

1.1.1. 变压器局放监测IED

① 功能说明

变压器局放监测IED采用特高频法实现局部放电检测，对各监测点的局部放电信号进行采样，每次采样长度为５０个工频周期，最短监测周期为1分钟，监测周期可调，可通过现场和远程按需设定监测周期（局部放电为持续检测，设置的监测周期为上报信息周期）。变压器局放监测IED有四个同步的高速采样通道，可以配置四个超高频传感器或配置三个超高频传感器和一个背景噪声传感器。

图6：变压器局放监测IED连接图

变压器局放监测IED对局部放电特征量进行分析，包含以下基本参量：最大放电量及放电相位，放电次数，平均放电量；局放监测IED中能保存一年以上的特征信息和24小时的实时数据，采用固态硬盘存储技术；在必要时，可通过站控层网路由主IED调用历史监测信息（包括原始数据及结果数据）。

① 技术性能

② 评估分析

变压器局放监测IED具备自评估功能，每隔6小时（用户可设置）以如下报文格式“故障部位、故障模式（内部放电类型）、风险程度（用百分数表示）、设备状态”通过过程层网络向主IED报告一次自评估结果，评估风险每增大2%增加报文一次。

③  通信规约

变压器局放监测IED采用DL/T860（IEC61850）协议与主IED通信，其评价结果通过过程层网络采用REPORT服务传输至主IED；监测数据文件通过文件服务传输至主IED，监测数据文件仅在召唤时以文件服务方式传送经主IED至站控层网络。

1.1.1. 变压器工况信息监测IED

①  功能说明

Ø  变压器铁心接地电流监测

安装高灵敏度电流传感器，不失真的采集变压器铁心对地的泄漏电流信号，通过对电流信号的运算和处理，剔除杂波干扰信号，得到实际接地泄漏电流信息；通过阈值判断、预测铁心绝缘的健康状况。

Ø 变压器过载能力评估

主IED完成变压器过载能力的估算功能，系统根据IEC354-1991及 GB/T15164-94《油浸式电力变压器负载导则》规定的油浸式电力变压器超铭牌额定值负载的限制条件、稳态及暂态下的绕组热点温度的计算方法，利用导则中推荐的温度计算用的数学模型及估算各种类型变压器的负载条件与寿命损失所用的负载表及负载图。根据变压器过载能力数据，结合环境温度、负荷、油温和绕组温度，建立变压器负荷动态智能监测系统。

Ø 变压器寿命评估

采集变压器顶部油温、负荷、环境温度等进行绝缘老化与剩余寿命评估。绝缘老化率取决于绕组热点温度和油中的水份以及负载情况。智能组件通过热点温度的监测，依据IEC60354的老化率模型计算获得绝缘老化率。

图7：变压器工况监测IED连接图

110kV城中变电站全部采用电子式电流互感器，所以对负荷电流的采集需要连接合并单元取得。主变需要为在线监测预留顶层油温传感器。

变压器工况信息监测IED采用掉电非易失存储技术至少记录一年以上的监测数据，必要时，可通过站控层网路经由主IED调用历史监测数据。

①  技术性能

② 评估分析

变压器工况信息监测IED具有自评估功能，每隔10分钟（用户可设置）以如下报文格式“故障部位、故障模式（内部放电类型）、风险程度（用百分数表示）、设备状态”通过过程层网络向主IED报告一次自评估结果，评估风险每增大2%增加报文一次。

③  通信规约

变压器工况信息监测IED采用DL/T860（IEC61850）协议与主IED通信，其评价结果通过过程层网络采用REPORT服务传输至主IED。

1.1.1. 变压器监测主IED

①  功能说明

主IED在变压器智能汇控柜中相当于前置服务器+通信控制器的作用，是变压器智能汇控柜的中枢单元，其主要任务是负责站控层主服务器与各智能监测IED之间控制指令与数据的转发；同时根据各智能监测组件的监测数据和结果对变压器进行综合的故障诊断和状态评估。

主IED接收各子IED监测数据，采用固态硬盘存储技术，能保存至少10年以上的监测数据（仅结果数据）；在必要时，可通过站控层网络调用历史监测信息（包括原始数据及结果数据）。

图8：变压器综合诊断分析模型

①  评估分析

主IED具有自评估功能，每隔10分钟（用户可设置）以如下报文格式“唯一性标识、故障部位、故障模式（内部放电类型）、风险程度（用百分数表示）、设备状态”通过过程层网络向主IED报告一次自评估结果，评估风险每增大2%增加报文一次。

②  通信规约

各子IED采用DL/T860（IEC61850）协议与主IED通信，其评价结果通过过程层网络采用REPORT服务传输至主IED，监测数据文件通过文件服务传输至主IED，主IED汇总并综合分析，采用REPORT服务传送至站控层网络，监测数据文件仅在召唤时以文件服务方式传送至站控层网络。

1.1. 智能组件柜布置

每台主变配置一套A100-BY变压器智能组件柜，靠近变压器布置，需要水泥基础。

1.2. 传感器安装

1.2.1. 局部放电UHF传感器的安装

UHF传感器采用高分子绝缘材料密封，耐温可达180℃，不会与变压器油发生化学反应，不影响变压器的电气性能。UHF传感器外壳采用不锈钢材料，可根据用户的要求喷涂颜色和变压器一致，UHF传感器有明显的设备安全标识（符合GB16836-1997中相关规定），活动部件采用聚四氟乙烯垫圈密封，可以防止变压器油渗漏、防雨和防尘功能。

对新建变电站我们建议在变压器本体增开检测孔，安装3~6个UHF传感器，可以进一步提高局放检测的灵敏度，同时使故障定位成为可能（需要厂家配合在变压器本体增开检测孔位置，在变压器出厂时将UHF传感器安装好）。 对技改变电站我们建议在变压器放油口或手孔安装UHF传感器（在变压器检修时，更换带UHF传感器的手孔挡板）。

① 在变压器本体增加检测孔安装UHF传感器

图9变压器本体检测孔UHF传感器安装示意图

① 在变压器放油阀口安装UHF传感器

将UHF传感器安装在变压器放油阀口，闸阀保持完全打开状态，传感器伸入闸阀内，但不超过变压器的箱壁。

① 在变压器手孔安装UHF传感器

1.1.1. 铁心接地电流传感器安装

安装方法：将电流传感器串接在变压器铁心接地钢板。

2、10kV城中变电站GIS监测A100-GS智能组件

1.1. 监测范围

110kV GIS 1台（8间隔），包括6台断路器、33个气室、5组避雷器。

1.2. 监测项目

①  GIS局放在线监测；

安装GIS特高频局部放电在线监测IED，能够在GIS运行条件下，对其内部局部放电进行检测和定位，监测参数包括放电量、放电次数、放电类型和放点位置，通过基于放电图谱库的神经网络诊断方法提早发现GIS内部的绝缘缺陷，避免绝缘故障。可实现对GIS绝缘状况的动态监视，有效预防突发性事故。

② SF6微水及密度监测；

安装SF6气体密度及微水监测设备，监测开关的绝缘情况和密封性能，提前发现开关绝缘隐患和风险，同时减少开关巡检工作。

③ 断路器动作特性监测；

断路器动作特性监测：断路器动作特性监测设备通过监视断路器每一次跳闸动作期间产生的下列参数，来实现断路器的机械装置状态监测，记录主要开关触点的磨损状况。

机械系统诊断：监测参数包括线圈分合闸时间、分合闸线圈电流波形、断路器动触头行程及超行程、断路器动触头速度（包括刚分速度，刚合速度，动触头平均速度及最大速度）、断路器机械振动、断路器分/合状态。

控制回路状态监测：监测参数包括辅助触点动作时间。

储能机构状态监测：监测参数包括储能电机工作电流波形、储能电机启动次数。

④ 避雷器绝缘监测；

安装避雷器绝缘在线监测传感器，采用RS485通信方式，监测避雷器泄露电流的全电流、阻性电流及避雷器动作次数。

1.3. 总体结构

110kV GIS配置2套A100-GS断路器智能组件；该断路器智能组件包含主IED、局放监测IED、断路器动作特性监测IED和UHF传感器、SF6微水密度监测传感器、避雷器绝缘监测传感器等。110kV城中变电站A100-GS GIS智能组件总体结构如图13所示。

1.1. IED功能说明

1.1.1. GIS局放监测IED

① 功能说明

GIS局放监测IED采用特高频法实现局部放电检测，对各监测点的局部放电信号进行采样，每次采样长度为５０个工频周期，最短监测周期为1分钟，监测周期可调，可通过现场和远程按需设定监测周期（局部放电为持续检测，设置的监测周期为上报信息周期）。

GIS局放监测IED对局部放电特征量进行分析，包含以下基本参量：最大放电量及放电相位，放电次数，平均放电量；局放监测IED中能保存一年以上的特征信息和24小时的实时数据，采用固态硬盘存储技术；在必要时，可通过站控层网路由主IED调用历史监测信息（包括原始数据及结果数据）。GIS局放监测IED有四个同步的高速采样通道，可以配置四个超高频传感器或配置三个超高频传感器和一个背景噪声传感器。

① 技术性能

② 评估分析

GIS局放监测IED具备自评估功能，每隔6小时（用户可设置）以如下报文格式“故障部位、故障模式（内部放电类型）、风险程度（用百分数表示）、设备状态”通过过程层网络向主IED报告一次自评估结果，评估风险每增大2%增加报文一次。

③  通信规约

GIS局放监测IED采用DL/T860（IEC61850）协议与主IED通信，其评价结果通过过程层网络采用REPORT服务传输至主IED；监测数据文件通过文件服务传输至主IED，监测数据文件仅在召唤时以文件服务方式传送经主IED至站控层网络。

1.1.1. 断路器动作特性监测IED

① 功能说明

断路器监测智能组件采用同步采样技术，通过电流传感器采集一次回路的开断电流、分、合闸线圈电流、储能电机电流，通过辅助触点采集开关信号。采集的信号通过录波分析完成对断路器机械特性状态监测和电寿命评估。

处理器的录波分析包括断路器每小时负荷电流数据、历次储能电机动作信息、历次分/合闸操作时的开关量波形、动作电流波形和分/合闸线圈波形；断路器状态评估分为电特性诊断和机械特性诊断模块。