光传感器污秽在线监测系统_精品文档.ppt

1、光传感器输变电设备污秽在线监测系统光传感器输变电设备污秽在线监测系统光传感器输变电设备污秽在线监测系统光传感器输变电设备污秽在线监测系统 输变电设备的外绝缘性能对电网运行安全具有重大影响。电力系统中大量使用的绝缘子，其表面污染、受潮将严重影响绝缘子的电气特性，危及电网的运行安全。早在20世纪五十年代，我国东部沿海工业发达地区就发生过电网污闪事故。六十年代后，污闪事故逐渐向全国各电网发展。进入八十年代，随着城乡工业的迅速发展，大气环境日趋恶化、污染日益加重；同时，高压输变电设备大幅度增加，电网污闪事故出现明显上升趋势。八十年代末九十年代初发生了全国区域性电网大面积污闪事故，给国民经济造成巨大损失

2、。中国输变电污闪现状中国输变电污闪现状 自九十年代，各大电网针对输变电设备外绝缘进行了大规模防污闪改造，制定了一系列预防污闪的改造措施和对策，特别是对主干和重点线路进行了爬距调整改造，使运行线路的绝缘水平得到提高。但是，随着电网容量、输电电压等级的提高以及输变电设备运行环境的日益恶劣，电网防污闪工作形势依然十分严峻。2001年初，辽宁、河南、河北及京津唐地区同时发生了大面积污闪事故，造成直接经济损失近百亿元人民币。其中，河南省豫西、豫北电网大面积线路、变电站污闪故障，先后有三十五条220kV及以上线路跳闸155条次；一个500 kV变电站、六个220 kV变电站闪络，造成近百万千瓦时的电量损失

3、。因此，预防、减少污闪事故的发生对于电网安全可靠运行具有十分重要的意义。绝缘子污闪原理绝缘子表面沉积污秽1绝缘子表面污层湿润2绝缘子表面干带形成3局部放电发展成闪络4 自九十年代初，我国电网的防污闪工作取得了很大的进展。在原电力部电网防污闪工作领导小组的指导下，制定了一系列防污闪技术政策和管理规定，各地程度不同地调整了输变电设备的爬距，相继完成了电力系统污区分布图的绘制并得到执行，有关防污闪科研课题取得了很大成果，全国电力系统防污闪工作逐渐步入了规范化的轨道。尽管如此，目前仍未能实现杜绝大面积污闪的目标。综合分析，主要其原因在于：根据现有标准和规程进行的外绝缘配置难以抵御灾害性浓雾的侵害；现有

4、的大规模清扫工作方式已不适应现代大型电网的运行；污区图的修订存在问题。污秽度标定 2006年底，国家电网公司颁布了新的企业标准电力系统污区分级与外绝缘选择标准（Q/GDW 152-2006），其中在对防污工作的新要求：污秽度标定u增加灰密值的测量增加灰密值的测量u要求饱和盐密的测量要求饱和盐密的测量 标准中规定现场污秽度(SPS)的测量是在参照绝缘子运行3年5年连续积污后开始测量，在整个合适的时段内所记录到的ESDD/NSDD或SES的最大值。污秽度标定依据 污区分布图是输变电设备外绝缘设计与配置的基本依据，也是沟通设计、建设和生产部门的桥梁。污秽等级的划分要遵循三个原则。运行经验运行经验 全

5、面总结运行正反两方面的经验。既要注意本地历年的运行经验，又要考虑邻近或自然地理环境相似且发生大面积污闪的地区的教训。盐密值、灰密值盐密值、灰密值 应以饱和盐密、灰密为依据，特别要注意使用500kV设备的监测结果。实际上，就是在设计中不考虑清扫这一因素。应开展饱和盐密的测量工作，积累可供使用的数据。污湿特性污湿特性 科学全面地描述污湿特征。既要看到邻近的污秽源，更要考虑来自大环境的污秽。既要注意大雾的分布范围和持续时间，又要预计灾害性浓雾及其可能带来的湿沉降。由于盐密、由于盐密、由于盐密、由于盐密、灰密是唯一可进灰密是唯一可进灰密是唯一可进灰密是唯一可进行定量描述的因行定量描述的因行定量描述的因

6、行定量描述的因素，因此往往受素，因此往往受素，因此往往受素，因此往往受到特别的关注。到特别的关注。到特别的关注。到特别的关注。盐密测量方法：盐密测量方法：等值盐密法是对可电离物质所具有的电导性能加以定量测量，测算出具有同等电导率NaCl的量。灰密测量方法：灰密测量方法：精密天平+烤箱 将外绝缘上的污秽物取回实验，把污秽物融入某一容积和某一温度下的蒸馏水中，再用过滤网把可溶性物质及水份过滤，剩下的非可溶沉积物装入特殊容器放入烤箱中烘烤，用精密天平秤出烘烤后的非可溶沉积物的重量，再把此非可溶沉积物的重量（mg）除以绝缘子的表面积，即可得所求的灰密（NSDD）。污秽监测技术现状污秽监测技术现状污秽测

7、污秽测量方法量方法1测量结果分散性较大,很难合理确定测量周期。2在拆卸和运输的过程中，污秽物质难免会因刮擦而部分损失，很难保障测量结果的准确性。3是一种破坏性试验方法，无法对同一绝缘子的积污特性进行长期监测。很难得到饱和盐密值。4无法测量实时盐密值，无法科学指导输变电设备的状态清洗工作。5需要投入大量的人力和物力。并且测量前一般对整条输电线路或整座变电站停电，从而带来很大的社会影响。针对这些不足之处，我们组织相关行业的专家进行技术研讨与论证，提出了我国污秽测量的新要求：1、无需停电监测，减少因为停电测量盐密、灰密值而导致的电量损失；2、采用实时在线的方式，避免因为人工测量而导致盐密、灰密值不准

8、确；3、改变传统“定时清扫”输变电设备的清扫模式，拟采取“状态清扫”输变电设备的清扫模式，避免污闪事故的发生；4、获得饱和盐密，绘制各电网各地区的污区分布图，以期掌握各地区的积污规律。盐密在线监测盐密监测原理 通过充分研究与论证，我们得出结论：不受电场干扰的“光传感在线测量技术”是解决以上问题的有效手段。置于空气中的高纯度石英棒，也就是本系统的传感器。就是一个以棒为芯，大气为包层的多模介质光波导。当石英棒上附着污秽物时，由于污秽物改变了高次模和基模的传输条件。同时，污染粒子对光能的吸收和散射等产生光能损耗。通过监测光能参数，可计算出盐份的多少。当石英棒上无污染时，由光波导中的基模和高次模共同传

9、输光的能量，其中绝大部分光能在光波导的芯中传输，有少部分光能沿芯包界面的包层传输，类似于光纤通讯中的光传输机理。灰密监测原理。灰密的测量建立在盐密测量的基础上。利用神经网络模型，建立D、S、X、P之间的数学模型，在S、D、P确定后，计算X，进而计算灰密值。PF f(S，X，D)，tX 灰密值（灰盐比）S 湿度D 盐密P 光能参数t 时间系统简介 光传感器输变电设备污秽在线监测系统主要由数据监测终端和数据监测中心两部分组成，是一种智能化大范围远程分布式盐密实时监测系统，监测数据通过GSM无线网络向盐密监测中心发送。盐密监测中心完成对监测数据的转换和处理。系统功能及特点监测中心提供实时污秽电子地图

10、、最大（饱和）盐密实时污秽电子地图、最大（饱和）盐密实时污秽电子地图、最大（饱和）盐密实时污秽电子地图、最大（饱和）盐密电子地图。电子地图。电子地图。电子地图。地图的绘制遵循国家电力公司2006年底颁布的电力系统污区分级与外绝缘选择标准，标准编号：Q/GDW 152-2006。电子地图中不同电压等级的高压线和不同级别污区的划分及着色均遵循该标准。监测中心提供采用曲线图方式显示数据监测终端监测点温度、湿度及盐密、灰密数据与时间的参考曲线。应用范围 光传感器输变电设备污秽在线监测系统可广泛应用于各种高电压等级的输变电线路及变电站。输变电线路输变电线路输变电线路输变电线路 根据国家相关规定选择盐密监

11、测点，原则上输电线路每510km选择一个监测点，远距城镇的农田、山丘可酌情选点；污秽严重、污染成份复杂地段和分散性大的宜酌情增加监测点。变电站变电站变电站变电站 在变电站四个方向或根据玫瑰风向图酌情选择监测点，监测中心可置于变电站控制室或供电公司办公楼。监测中心工作站录入了变电站中不同设备的外绝缘参数。输变电线路安装图变电站安装图变电站安装图主要技术参数盐密监测范围：00.8mg/cm2灰密监测范围：03mg/cm2工作环境温度范围:-3060蓄电池 DC12V 12Ah太阳能电池 DC12V 5W监测参数:时间 温度 相对湿度 盐密整机功耗:监测状态 0.1W 通信状态 1W 可行性分析 盐

12、密在线监测系统已经进行了广泛的使用，在华北盐密在线监测系统已经进行了广泛的使用，在华北电网公司也有一定的运用。该系统通过相关部门的鉴定，电网公司也有一定的运用。该系统通过相关部门的鉴定，并且在国网公司获得了肯定。并且在国网公司获得了肯定。本系统分别于本系统分别于2006年年12月月13日、日、2007年年1月月30日在良乡昌房线日在良乡昌房线1回回155号及姜顺号及姜顺线线3号杆塔安装投入使用。系统的测量值与运行经号杆塔安装投入使用。系统的测量值与运行经验是一致的。良乡昌房线验是一致的。良乡昌房线1回回155号位于号位于3级污秽区，附近主要污染源级污秽区，附近主要污染源为石灰场。姜顺为石灰场。

13、姜顺线线3号位于号位于2级污秽区，附近主要污染源为发电厂。级污秽区，附近主要污染源为发电厂。可行性分析20032003河南省新乡供电局现场挂网运行河南省新乡供电局现场挂网运行河南省新乡供电局现场挂网运行河南省新乡供电局现场挂网运行20042004广东省广州供电局现场挂网运行广东省广州供电局现场挂网运行广东省广州供电局现场挂网运行广东省广州供电局现场挂网运行吉林省延吉供电局现场挂网运行吉林省延吉供电局现场挂网运行吉林省延吉供电局现场挂网运行吉林省延吉供电局现场挂网运行通过国家绝缘子避雷器质量监督检验中心的检验通过国家绝缘子避雷器质量监督检验中心的检验通过国家绝缘子避雷器质量监督检验中心的检验通过

14、国家绝缘子避雷器质量监督检验中心的检验通过武汉高压研究所的电磁兼容监测通过武汉高压研究所的电磁兼容监测通过武汉高压研究所的电磁兼容监测通过武汉高压研究所的电磁兼容监测20052005通过中国电机工程学会组织的专家鉴定通过中国电机工程学会组织的专家鉴定通过中国电机工程学会组织的专家鉴定通过中国电机工程学会组织的专家鉴定 鉴定结论：“采用光纤传感器测量绝缘子表面附盐密度，其技术和装置的研究是成功的，其研究结果属于国内首创，达到国际该领域领先水平”。全国大范围推广全国大范围推广全国大范围推广全国大范围推广 多种运行环境（高寒、湿热、高海拔；线路、变电站）多电压等级（110kV、220kV、500kV

15、交流、500kV直流）20062006获得获得获得获得20062006年国家电网科技三等奖年国家电网科技三等奖年国家电网科技三等奖年国家电网科技三等奖 2006年8月，项目荣获2006年国家电网公司科技进步三等奖。列为国家电网新技术示范应用项目与建议推广科技成果列为国家电网新技术示范应用项目与建议推广科技成果列为国家电网新技术示范应用项目与建议推广科技成果列为国家电网新技术示范应用项目与建议推广科技成果 2006年9月，被国家电网科技部列为新技术示范应用项目与建议推广科技成果。可行性分析日期日期最高温度最高温度Co最低温度最低温度Co最高湿度最高湿度%最低湿度最低湿度%盐密盐密Mg/cm220

16、06年年12月月13日日5.5-3.553.533.50.00012007年年4月月12日日19.57.576360.0465672007年年4月月13日日20.511.55718.50.0468242007年年4月月14日日20.57.567.515.50.0430772007年年4月月15日日16769.5300.0471622007年年4月月16日日21673.5240.0494722007年年4月月17日日229.562.513.50.0438582007年年4月月18日日24.51358.5310.0465752007年年4月月19日日2515.568.524.50.044962007年年4月月20日日25.511.55413.50.0419682007年年4月月21日日2412.533.510.50.0421792007年年4月月22日日21.511.560.521.50.0439132007年年4月月23日日23774.514.50.0482252007年年4月月24日日261425110.0411392007年年4月月25日日271151.5120.041372良乡昌房