技术规范HYDRANM2.docx

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技术规范HYDRANM2

一、前言

长期以来，供电单位变电站电气设备的维护及检修执行以时间间隔为基础的定期维修策略，其特点是与设备状态差异无关的、仅以预先规定周期为依据，一律到期就修，其结果不是检修不足，就是检修过度，主要还是检修过度。

随着国网公司对供电可靠性的要求越来越高，仍靠原有定期进行停电后的预防性试验方法，不少缺陷已难以及时、灵敏地发现，这就要求必须对传统的检修策略进行改革，状态检修策略成为我们的首要选择。

另外，国家在“十二·五”计划中规划了建设智能电网的目标，智能电网（smartgrid），是有机融合了信息、数字等多种前沿技术的输配电系统，其发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网。

它具有自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性等特征。

要实现自治和自愈能力，首先要知道设备的状态，因此，收集设备的状态信息数据和用户的参数将是首要解决的问题。

现在越来越多的供变电站要求实现无人值班，无人值班供变电站的设计目标就是在电站正式投入运行后，整个电气设备区域实现远程和自动化控制，不再需要人员进行值守，只定期派少量人员进行巡视和维护保养设施设备。

要想达到无人值班的目的，除了要建立完善的信息系统，还必须增强供变电站设备运行维护管理系统，提高生产效率和管理水平。

状态维修作为设备运行维护管理可以信赖的一种新的检修策略，它的采用和实施将很大程度上改善目前供变电站的检修模式，改变定期检修必须停电、试验电压低、对故障反映不灵敏、容易造成过度维修等诸多的弊端，达到减少常规试验次数、节约人力物力、提高劳动生产率、提高电力系统运行的安全性、可靠性、减少事故发生率提高供配电质量、提高电力负荷调度的可靠性等诸多直接和见接的经济效益。

当前的输变电系统中，各变电站在线监测设备的应用层次不齐，大多数变电站有在线监测设备，但只是对其中1-2种变电设备进行监测，没有综合考虑其所有设备的在线监测，其应用十分薄弱。

为了进一步提高供变电系统的管理水平，降低检修成本，变电站综合在线监测系统的建设是十分重要的。

本系统以变电站为单位，实现变电站设备的综合在线监测，建立统一数据管理平台，实现变电站智能化、网络化以及设备状态的可视化，为电网的状态检修提供最基础的功能支撑及保障。

采用状态检修有下列优点：

●减少维护费用

目前采用的方法是定期的停电试验、检修和维护。

定期试验需安排停电计划，到期必修，没有充分考虑设备实际状态，导致不少超量维修，造成了人力及物力的大量消费；而状态监测以状态为基准，在线监测可以适当延长维修周期，降低维护费用。

●避免故障发生

定期试验不能及时发现设备内部的故障隐患，而且停电试验施加低于运行电压的试验电压，对某些隐患反映也不够灵敏；在线监测采用更高灵敏度的传感器以采集运行中设备的状态信息，信息量的处理和识别也依赖于有丰富软件支持的计算机网络，不仅可以把某些测试项目在线化，而且还可以引进一些新的更真实反映设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断。

●对设备性能进行评估

通过状态监测对设备运行状态的了解和掌握，可对设备的使用性能、运行寿命、利用程度进行评估以便调整使用，从而提高经济效益。

二、智能化方案

1、方案内容

该方案通过对变电站设备进行在线监测，所有监测数据统一到同一个平台，为修试、运行和决策中心提供综合的、统一的、标准的数据管理平台。

在此平台上集中存储、查询、分析反映设备状态信息的各种在线监测数据，综合这些数据判断设备有无故障缺陷及缺陷的类型、造成故障的原因，评估当前设备的运行状态等。

2、技术指标

为了使整个系统能够长期稳定运行，满足用户的性能要求，该系统中的监测设备都满足但不限于下列技术指标：

GB/T7252-2001变压器油中溶解气体分析和判断导则

Q/CSG10007-2004电力设备预防性试验规程

GB4208-1993外壳防护等级（IP标志）（eqvIEC60529：

1989）

GB/T17626.2-1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3-1998电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.4-1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

3、关键技术

1）在线监测的就地化：

实现对高压设备状态参数的现场实时监测，这是在线监测系统实现测量高精确性和高可靠性测量的重要保证。

2）在线监测的数字化和网络化：

就地智能监测单元通过独特的传感器和先进的数字信号处理技术得到设备的状态参数，采用先进的网络技术，网络之间传递数字化信息，避免了模拟小信号的距离传输，这是本方案实现高精确性和高可靠性测量的另一保证。

3）在线诊断的智能化：

建立完善的数据仓库，应用强大的数据分析技术，使监测系统具有一定的智能诊断和决策能力，实现设备维护的科学化和智能化。

4）测量的准确性和可靠性：

由于实现了高压设备在线监测的就地化和数字化，从而保证了在线监测系统有高度的测量准确性和可靠性，为故障诊断系统提供了坚实的基础。

5）系统的安全性：

在线监测系统与高压设备没有直接的电气连接，可确保对主设备的运行不产生任何影响，保证主设备运行的绝对安全。

6）系统的可维护性：

由于采用了先进的总线网络和模块化的硬件结构设计，使得在线监测系统的现场安装、调试及维护非常简便。

4、经济效益预测

1）项目推广和应用的前景

随着电力设备现代维护技术的发展，产生了电力设备的在线监测技术，它打破了以往收集设备信息的局限性。

目前通过采用对电气设备的在线监测，可以连续记录各种反映设备状态的相关数据，对这些数据的自动化处理可及早发生故障隐患，实现基本的状态维护。

TF-Online在线监测系统的优越性表现是以微处理技术为核心，可将采集单元、数据收集硬件、通信系统和分析功能融为一体，弥补了常规检测方法和装置的不足。

通过及时捕捉早期故障的先兆信息，不仅防止了一般故障向严重故障的发展，还能够将故障造成的严重后果降到最低限度。

状态监测服务器通过网络可与各相关部门相联，使各相关部门都可随时获取设备状态信息，这种方式不仅降低了维护成本，还提高了运行可靠性，延长了检修周期和设备寿命。

由此带来的经济效益是非常可观的。

2）直接经济效益

根据以往经验，在线监测装置的安装成本与安装在线监测的主设备数量成反比。

即进行监测的主设备数量越多，在线监测的成本则越低。

在线监测能够预防设备灾难性事故的发生。

德国根据在线监测的应用进行了估计，及早预测设备故障可使维护成本降低75%，例如，变压器实施在线监测每年节约的费用相当于一台新变压器价格的2%。

在线监测能够提高设备运行的可靠性，实现了少停电、多供电，减少因年度计划检修而造成的停电，在某些情况下，通过在线监测可以实现变电设备满负荷甚至短时间超负荷运行。

一般情况下，在线监测可使得每台变压器每年可多供电量约几百甚至上千万千瓦时，节约检修的差旅、台班费约十几万元，节约试验、化验、小修费用约十几万元，若全面推广使用，效益难以估量。

在线监测还有利于对设备的缺陷进行跟踪分析，可远距离监控，实现设备状态的连续监测。

该项技术的推广应用，为供变电站实现状态检修，提高电力设备健康水平，保证电气设备安全运行发挥了重要作用，也为电站提高经济效益和社会效益创造了前提条件。

3）间接经济效益

1）提高供电可靠性

供电可靠率是由电网综合可靠性来保证的，但是由于维护和检修工作而造成的供电可靠性的降低也是不可忽视的。

在线监测实施的结果是减少了现场的工作量，减少了电站停电的次数，因而使得供电的可靠性得以明显的提高。

2）提高人身和设备安全

通过在线监测减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。

原来的春、秋两检，由于检修时间比较集中，在2～3个月的时间内进行，有时每天都有停电检修，工人很疲劳，在实际工作中，发生人身事故的隐患时有发生。

采用设备在线监测由于减少了对变电设备操作，从而减少了误操作的机率，对确保人身安全和设备安全十分有利。

5、系统结构

TF-Online电气设备在线监测系统完全基于在线监测原理，结合状态检修方针，实现对变电站高压设备的在线监测，有效判断设备运行状态、损坏程度以及其发展趋势。

该系统能够在线采集电站所有设备的状态数据，经过软件分析处理，通过列表或者曲线等形式在友好的人机界面上显示出来。

在通讯方面，此系统采用数字信号传输（屏蔽电缆或光纤），大大减小了站内干扰对系统的影响，保证信号的可靠性，有效解决通讯故障、数据传输失真、设备不能正常工作等问题。

系统采用分层分布式结构，模块化的软件功能设计，前置机均含有微处理器，各自进行信号采样、A/D转换及数据处理，个别设备的损坏或退出运行，不影响其它设备的工作状态。

该系统有以下特点：

1）组网方式灵活多样：

该系统在设计时充分考虑了用户的实际需要，可灵活地用各种方式组网，有RS485/RS422现场网络、光纤单网、光纤自愈式环型以太网等。

用户可根据自己的需要和现场环境灵活选配。

2）系统具有良好的扩充性；

该系统具有上位机管理功能，可嵌入变电站综自系统中构成站内全方位的监控系统，还可根据用户的需要接入MIS系统中，具备较强的网络功能，实现对设备工况参数的网上查询，独特的WEB页面组态功能大大方便了用户的使用。

结合尚北变电站的实际情况，该系统的设计方案主要包含下列几个部分，后面的章节分别进行介绍。

避雷器绝缘系统监测属于容性设备绝缘监测，在容性设备绝缘监测章节中统一介绍。

●变电设备状态监测软件系统

●变压器在线监测系统:

6、配置方案

配置表：

系统配置表

主设备

监测设备

功能

备注

变压器油气在线监测装置

HydranM2（GE公司）

监测变压器油中4种气体（综合烃量）H2:

100%、CO:

18±3%、C2H2:

8±2%、C2H4:

1.5±0.5%

微水：

0-100%RH

精度：

±10%

后台软件

TF-Online

人机接口，数据网络上传

后台屏柜

包含屏体、工控机、服务器、UPS、通讯转换设备等

17”显示屏，屏柜尺寸待定

三、变压器状态监测系统

变压器是电力系统的枢纽设备，保证大型变压器的安全运行在电力系统中占有极其重要的地位。

为了保证变压器的正常运行，在很大程度上需要借助于投运后的维护工作，即在运行过程中通过对设备进行必要的巡视检查、监测和试验，建立完善的维修计划，以减少事故的发生，提高其运行可靠性。

1、变压器油气在线监测系统

目前大型电力变压器仍主要采用油纸绝缘结构，绝缘油同时承担着绝缘介质和冷却媒质两方面的作用，在热和电的作用下，会逐渐老化、分解而产生各种低分子烃、氢气以及有机酸和石蜡等；而以纤维素为基础的固体绝缘材料（纸和纸板）发生劣化分解时，除释放出水、醛类、酮类和有机酸外，还会产生相当数量的一氧化碳和二氧化碳。

在正常老化过程及故障初期，油纸绝缘劣化所形成的气体绝大部分溶解于油中，仅在某些特殊情况下，才会出现较多的游离气体。

变压器油中溶解的各种气体成分的相对数量和形成速度主要取决于故障点能量的释放形式以及故障的严重程度，所以根据色谱分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常，推断故障类型及故障能量等。

油中溶解气体分析（DissolvedGasesAnalysis，简称DGA）作为目前电力系统中对油浸电力设备常规使用的重要检测手段，因能够及时发现变压器内部存在的早期故障，在以往的运行维护中消除了不少事故隐患。

由于这一检测技术能够在无须停电的情况下进行，不受外界电场和磁场因素的影响，因此可以定期在设备运行中对其内部绝缘状况进行诊断，确保设备的安全运行，有利于促进由定期维修方式向状态维修方式的过渡。

但现有的色谱试验要在现场取油样，再送到试验室进行色谱分析，试验周期长，测量结果容易产生偏差。

特别是对于那些发展速度较快的绝缘故障，往往难以及时发现。

如果能对油中溶解气体进行在线监测将是很有意义的。

变压器在运行过程中所发生的绝缘故障，通常可分为过热性故障和放电性故障两大类型。

过热性故障主要表现为铁芯多点接地、局部短路和接触不良等形式，放电性故障主要表现为电弧放电、火花放电和局部放电等形式。

研究表明，任何一种变压器故障都会引起油中氢气含量的变化。

下表为不同故障类型所产生的较主要的几种特征气体。

不同故障类型所产生的气体

故障类型

主要的气体成分

次要的气体成分

油过热

CH4、C2H4

H2、C2H6

油及纸过热

CH4、C2H4、CO、CO2

H2、C2H6

油纸中局部放电

H2、CH4、C2H2、CO

C2H6、CO2

油中火花放电

C2H2、H2

油中电弧

H2、C2H2

CH4、C2H4、C2H6

油纸中电弧

H2、C2H2、CO、CO2

CH4、C2H4、C2H6

受潮或油有气泡

H2

1）测量原理

监测内容：

变压器油中可燃气体（氢气、一氧化碳、乙炔、乙烯）混合总烃值。

测量原理：

薄膜电容传感器、选择性气体渗透膜和可燃气体传感器

2）主要功能

气体相对灵敏度：

：

100％、CO：

18±3％、

：

8±2％、

1.5±0.5％

测量精度：

气体：

±10％读数±25ppm测量范围：

0－2000ppm；

微水：

±2%RH；水分：

测量范围：

0-100%RH

反应时间：

10分钟达到90%阶跃

安装：

监测设备与变压器没有电的联系，保证变压器的绝对安全。

接口：

RS232端口、RS485端口、4-20毫安输出；

运行环境：

采用全密封结构，外壳防护等级达到IP65；

工作环境温度范围：

-50~+55℃；

阀门处油温：

-50~＋90℃；

动态油样采集：

加热板保证传感器温度在15℃～65℃（59～149℉）之间，确保变压器在通常条件下运行，实现有效的，弱强制的油循环（对流）

油压：

耐真空传感器：

0－700kPa（0－100psia）

电源：

100－240（10％）Vac，47－63Hz，最大650VA

安全性：

满足IEC61010-1/EN61010-1标准

其他：

设备本身预留带有旋塞阀的玻璃注射器接口，5/32英寸内六角螺丝；相对湿度小于95%，具有较好的电、磁屏蔽能力。

四、变电设备状态监测软件系统（TF-online）

变电设备状态监测平台涵盖了变电主要电气设备绝缘状态参数的监测，监测参量多、功能齐全。

可监测变压器、断路器、PT、CT等设备状态信息。

以设备的实际运行状况为基础，实行实时监测,通过每间隔5秒钟发送一次请求，不断的更新数据，通过对设备的数据获取，由此系统对设备的故障部位、故障程度、发展趋势进行判断和预测，根据诊断结果进行检修计划的制定和调整。

变电设备状态监测平台采用面向对象的设计方法，保证系统的稳定性和可扩展性。

采用纯B/S结构，用户无须安装任何插件即可使用本系统。

变电设备状态监测平台是通过工控机集成系统，对各变电设备监控装置的动态参数进行集成，建立变电设备状态综合数据库，变电设备运行历史数据及在线数据进行采集，进行分析和对比，给出设备状态报告、诊断报告及评估。

报表输出管理可根据各种管理需求，制定出符合要求的各种报表。

实现对变电设备进行台帐数据、运行数据、在线监测数据等进行综合管理，并以次为依据，实现设备健康状态的评估，判断设备异常。

自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对设备状态的历史参数进行“横比”，趋势分析和相对比较相结合，实现设备状态的初步诊断，为专家诊断系统提供开放性平台，通过网络，现设备的远程、现场状态监测、诊断和评估。

变电设备状态监测平台提供了一种新的高速低成本的技术来及时传送监控数据，比传统的监测方式更加优越，大大提高了系统监测和企业管理的效率。

该平台体现了现代管理化水平，具有较强的实用意义，从设备状态的各种数据采集到历史数据查询、数据分析等全过程的电子化，使相关部门能实时的监测到变电设备状态。

本软件采用流行的高级编程语言java编制，性能可靠、操作流畅、界面友好，并具有很好的可扩充性。

系统整体结构如下：

1、系统特点

●采用开放式、模块化的软件架构及基于Web的应用模式

此状态监测系统采用基于Java的软件体系结构。

实现基于Web的多层软件结构体系，采用基于XML的Web服务设计思想，系统各模块之间采用XML作为数据的传输标准，保证了系统的先进性及可扩充性.

●基于Web的图形组态技术

系统采用最新的基于网络的图形组态技术实现变电站的定位、设备的管理，通过与电站设备管理相结合，实现基于图形的设备信息查询，运行状态查询及报警等功能，大大增强了系统的可视化管理，实现了基于Web的远程实时监控。

●驱动式接口技术

系统采用驱动式的软件及数据接口，只要为不同的监测设备开发相应的驱动程序，即可实现设备的接入，这种模式使得集成不同厂家的各种不同设备更加容易。

●多种提醒方式

系统除了可通过Web界面直接查看设备的运行状态外，还可通过E-mail、手机短信以及声音等手段第一时间将设备的运行信息发送到运行人员手中，无论何时何地，运行人员都可以对设备的状态了如指掌，实现了真正的在线监测（部分功能为选配，可能需要额外付费）。

2、系统功能

●数据管理包含电站管理、主设备管理、主设备类型、监测仪管理、监测仪类型。

●数据分析包括历史数据、趋势分析。

●权限管理包括角色管理、用户管理。

●系统管理包括实时数据调试、修改密码、注销。

●提醒管理包括邮件提醒、短信提醒、声音提醒。

●帮助包括帮助、关于。