变压器油色谱局放在线监测系统设计方案.docx
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变压器油色谱局放在线监测系统设计方案
变压器
在线监测系统设计方案
版权
1概述
1.1范围
本方案仅适用于变压器在线监测系统初期设计阶段。
1.2工程概况
针对主变压器加装变压器局部放电和变压器故障气体和微水（H2、CH4、CO、C2H2、C2H4、C2H6、CO2、H2O）在线监测系统，实施监测变压器绝缘水平。
1.3设计参考
Q/GDW383-2009
《智能变电站技术导则》
Q/GDWZ410-2010
《高压设备智能化技术导则》
Q/GDWZ414-2010
《变电站智能化改造技术规范》
Q/GDW393-2009
《110（66）kV～220kV智能变电站设计规范》
Q/GDW394-2009
《330kV～750kV智能变电站设计规范》
Q/GDW534-2010
《变电站设备在线监测系统技术导则》
Q/GDW616-2011
《基于DL/T860标准的变电站设备在线监测装置应用规范》
Q/GDW539-2010
《变电设备在线监测系统安装验收规范》
Q/GDW538-2010
《变电设备在线监测系统运行管理规范》
Q/GDW540.1-2010
《变电设备在线监测装置检验规范第一部分：
通用检验规范》
Q/GDW540.2-2010
《变电设备在线监测装置检验规范第二部分：
变压器油中溶解气体在线监测装置》
Q/GDW540.3-2010
《变电设备在线监测装置检验规范第三部分：
电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置》
DL/TXXX-2012
《变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范》（送审稿）
DL/TXXX-2012
《变电设备在线监测装置检验规范第2部分：
变压器油中溶解气体在线监测装置》（送审稿）
DL/TXXX-2012
《电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测技术规范》（送审稿）
DL/TXXX-2012
《变电设备在线监测装置检验规范第3部分：
电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置》（送审稿）
GB/T7534-2003
局部放电测量
Q/GDW430-2010
《智能变电站智能控制柜技术规范》
GB4208-1993
《外壳防护等级（IP代码）》
Q/GDW739-2012
《变电设备在线监测I1接口网络通信规范》
Q/GDW740-2012
《变电设备在线监测I2接口网络通信规范》
Q/GDW429-2010
《智能变电站网络交换机技术规范》
Q/GDW535-2010
《变电设备在线监测装置通用技术规范》
Q/GDW536-2010
《变压器油中溶解气体在线监测装置技术规范》
Q/GDW537-2010
《电容型设备及金属氧化物避雷器绝缘在线监测技术规范》
Q/GDW169-2008
《油浸式变压器（电抗器）状态评价导则》
Q/GDW169-2008
《SF6高压断路器状态评价导则》
《输变电设备状态监测系统概要设计》
《国家电网公司输变电设备状态监测系统总体框架设计》
2系统总体方案
2.1监测范围
根据变压器工程建设需要，针对变压器进行在线监测设计，监测范围如下：
序号
监测对象
实现功能
1
主变压器
变压器油中溶解气体及微水监测
变压器局部放电监测
2.2系统组成
变压器状态在线监测系统由变电站设备状态在线监测与评估平台、变压器在线监测系统组成。
变电站设备状态在线监测与评估平台实现全部主变压器在线监测数据的汇集、处理、存储、展现与设备状态的评估，各监测子系统负责所监测设备的状态数据采集、处理、分析，并将分析处理后的数据上传在在线监测与评估平台。
2.3系统架构
系统采用三层架构设计：
站控层、间隔层、过程层。
各在线监测装置/子系统通过以太网连接到变电站在线监测站控层网络，采用IEC61850（DL/T860）标准规约通信，变电站设备状态在线监测与评估平台实现变电站设备状态监测数据汇集、分析、数据展现与存储、设备状态评估等，同时开放接口，支持与变电站其它系统的连接，实现变电站信息互动。
变压器在线监测系统总体设计如下：
2.4网络环境
变电站在线监测系统采用Ethernet网络，数据传输速率不低于100M/s，物理层和链路层遵循IEEE802.3协议。
传感器至监测装置之间采用Ethernet、RS485、CAN、等通信，过程层设备与间隔层设备之间采用双绞屏蔽电缆连接。
间隔层/过程层设备与站控层设备之间采用多模光缆连接。
3功能原理及技术指标
3.1状态监测与评估平台
3.1.1主要功能及技术指标
1）通信规约：
IEC61850
2）操作系统：
Linux
3）软件架构：
B/S
4）全站在线监测装置数据汇总、存储、展现
5）根据汇总信息对变电站一次设备状态实时在线评估、故障诊断
6）报警处理
7）时钟接收和时钟同步
8）设备自诊断与自恢复
9）管理与维护功能
10）实时数据图表展现、数据报表分析
11）支持数据报表导出功能
12）历史数据查询、报表分析、图表展现功能
3.1.2硬件配置
变电站设备状态在线监测与评估平台硬件配置：
配置
型号
数量
服务器
研华工控机
1
显示屏
19寸液晶
1
网卡
100/1000M自适应
1
接口
2个串口，最多4口USB，标准键盘，鼠标
1
3.2变压器在线监测系统
3.2.1主要功能
方案实现变压器以下监测功能：
变压器油中气体及微水监测、变压器局部放电监测。
采用气相色谱法实现变压器油中溶解气体监测，主要监测气体成分：
H2、CH4、CO、C2H2、C2H4、C2H6、CO2、H2O。
采用超高频检测原理实现变压器局部放电监测，主要监测量：
放电次数、放电幅值、放电时间，给出局部放电二维及三维分析谱图，通过人工智能神经网络算法实现局部放电故障类型判断。
3.2.2实现方案
每台变压器针对变压器油中气体及微水、变压器局部放电进行监测。
每台变压器配置1只超高频局放传感器。
超高频局放传感器与局放监测模块之间采用同轴电缆连接。
主监测模块具有两个1000M/100M以太网接口，主监测模块的一个以太网接口通过光纤跳线连接到变压器在线监测智能组件交换机的光口，实现与监测装置/模块之间的通信，另一个以太网接口通过光缆连接到在线监测系统站控层交换机，实现变压器在线监测数据上传至在线监测平台。
变压器在线监测系统设计总体结构如下图：
3.2.3接口要求
3.2.3.1通信接口
变压器在线监测系统与在线监测平台之间采用以太网连接，通信介质采用屏蔽双绞线，通信协议为IEC61850（MMS）。
3.2.3.2变压器油中气体及微水监测接口
变压器出厂时需预留2个DN50油阀接口，油阀应上下对直排列，一个油箱侧壁上部，一个在油箱侧壁下部。
设计在线监测阀门市，应将两个阀门与智能组件柜设计在变压器同一侧。
3.2.3.3局部放电监测接口
变压器出厂前需要按照下图提供尺寸在变压器侧壁预留1个法兰接口。
变压器局放传感器在变压器出厂前安装到变压器本体上，并做相应的试验。
3.2.4技术指标
3.2.4.1变压器油中气体及微水
监测气体
测量范围
油中气体分辨率
测量误差
氢气（H2）
1～2000µl/l
1µl/l
±10%
一氧化碳（CO）
1～5000µl/l
1µl/l
±10%
二氧化碳（CO2）
25～10000µl/l
25µl/l
±10%
甲烷（CH4）
0.5～2000µl/l
0.5µl/l
±10%
乙烯（C2H4）
0.5～2000µl/l
0.5µl/l
±10%
乙烷（C2H6）
0.5～2000µl/l
0.5µl/l
±10%
乙炔（C2H2）
0.5～2000µl/l
0.5µl/l
±10%
微水（H2O）
1～100ppm
1ppm
±10%
3.2.4.2变压器局部放电
参数
性能指标
UHF频段
0.3～1.5GHz
选频方式
全带宽扫频
步进10MHz
分析带宽
1000MHz
检波方式
混频+包络检波
灵敏度
5pC（内置）
10pC（外置）
最小检测限
-85dBm
采样速率
40MS/s
动态范围
-85～-20dBm
放电量的表示
dBm
LCU输入通道
4
最多通道数
256
参数
性能指标
显示方式
PRPD、PRPS
传感器类型
UHF对数周期
IEC61850规约
支持
4在线监测系统配置
4.1变电站设备状态在线监测与评估平台
变电站设备状态在线监测与评估平台系统配置：
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
1
服务器
2
变电站设备状态在线监测与评估平台软件
3
工业交换机
4
光纤配线架
4.2变压器在线监测系统
变压器在线监测系统装置配置：
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
1
变压器油中气体及微水监测IED
2
变压器智能组件
3
超高频局放传感器
4
光纤配线架
5
智能组件柜
6
附件
5版本历史
设计方案版本以及修改历史记录：
设计方案版本
程序
版本
日期
修改说明
源版本
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