特高压换流站智能运检管控体系

分类：电子论文2019-08-26浏览量：264

　　随着新建特高压换流站的建成投运 ，换流站在地域 、人员 、设备管理等方面将面临越来越大的挑战 ，需要构建智能运检管控体系进行统筹有序管理 ，保障特高压直流输电系统的安全稳定运行 。

　　关键词 ：特高压换流站 ;智能运检 ;在线监测

　　1 在线监测系统配置现状

　　1 .1 特高压换流站现场监测系统除OWS 外特高压换流站在线监测系统配置较全 ，但监控后台相互独立 ，平均每站配置 8 套监测系统 。

　　1 .1 .1 一体化监测

　　一体化在线监测系统主要包含 ：① 大型充油设备在线监测包括换流变、110 kV 及以上电压等级站用变 、高抗多组分油色谱及微水、铁心和夹件接地电流在线监测 ;② 直流场设备在线监测 ，包括直流场穿墙套管 SF6 压力 、直流分压器 SF6 压力 、直流断路器 SF6 压力 、避雷器动作次数在线监测 ;③ 交流场设备在线监测 ，包括交流滤波器开关 、GIS 设备气室 SF6 压力在线监测 。

　　1 .1 .2 设备监测

　　(1)站用电蓄电池及 400 V 馈线监测系统 ：①蓄电池在线监测系统 ，监测站用电蓄电池的单屏电压 ，蓄电池内阻 ;② 400 V 站用电监测系统 ，监V万方数据视400 馈线开关分合闸信号 。

　　(2)主泵漏水及轴承监测系统 。 站内阀冷却系统主循环泵配置主泵漏水监测系统 ，及主泵轴承振动和测温在线监测系统 ，通过 OWS 及在线监测后台报警。

　　(3)电缆沟测温监测系统 。 站内电缆沟和换流变配置测温光纤 ，现场通过在电缆沟内电缆上和换流变外壳上环绕测温光纤实时监控运行温度。

　　(4)避雷器泄漏电流监测 。 对交直流避雷器阻性电流和全电流进行监测。

　　1 .1 .3 机器人、红外及环境监测

　　(1)机器人智能巡检系统 。 每日自动按照既定巡检路线对站内设备进行可见光仪表巡检和红外测温。

　　(2)阀厅红外测温系统 。 对阀厅里面的换流阀、套管、避雷器等设备及接头进行测温监测 。

　　(3)设备间环境监测系统 。 二次设备间 、阀厅、配电室内 、泵房均配置环境监测系统 ，可实时监测设备间的温度 、湿度 、PM2 .5 、PM10 等运行参数和泵房内集水坑的液位。

　　1 .2 直流技术远程诊断系统

　　国网总部及各省公司运维检修部门、二级单位、直流技术中心可实现换流站的远程设备状态监视 ，快速调取现场事件记录、故障录波、图像视频等故障信息 ，进行设备远程故障诊断分析 ，及时制定故障处理方案 ，进行故障远程应急指挥和联合技术会商 。

　　1 .3 存在的问题

　　特高压换流站设备具备较完善的现场和远程监测诊断系统 ，但未进行系统性规划和层级分类 ，存在监测重点不明确、监测手段不完备等问题 ;另外监测装置本身存在传感器故障率高 、数据传输频发中断 、板卡抗电磁干扰能力差、电池续航能力不足等问题 ;远程诊断系统亟待扩容及技术升级 。

　　2 智能运检管控系统建设目标

　　远期目标 ：全面落实《关于印发智能运检体系建设方案的通知要求》(国家电网运检631 号文) ，2019 年完成智能运检体系建设攻关 ，2020 年进行推广应用 ，2021 年完成完善提升 。 2019 年目标 ：整合现有平台 ，落实文件要求 ，构建“二维互动感知 、四类融合分析 、三层集约管控”框架体系 ，全面实现特高压换流站的智能运检管控 。

　　3 智能运检管控系统构建方案

　　3 .1 二维互动感知

　　根据国网631 号文 ，研究设备本体与传感器一体化自我感知技术。 实现基于物联网的设备状态信息自我感知。

　　3 .1 .1 换流站现状

　　特高压换流站已实现多数设备的在线监测 ，需要在现有感知技术的基础上提升质量和可靠性。

　　3 .1 .2 发展与提升

　　(1)持续提升在运换流站在线监测装置本体的可靠性 ：① 集中力量提升主设备油色谱及微水 、铁心和夹件接地电流在线监测装置 ，以及 GIS 、开关设备 SF6 压力在线监测装置的可靠性 ，逐一排查传感器、转换接口、传输设备的可靠性 ，规范技术通信协议 ，提升板卡抗静电干扰能力 ，以及在恶劣气象条件下运行的稳定性 ，切实提升主设备在线监测装置的可靠性 ;② 定周期邀请专业公司继续对在线监测装置进行定检 ，尤其加强新建站交接阶段的在线装置定检 ，把“首检”式验收延升至在线监测装置 。 将充油设备和 SF6 压力在线监测装置等同主设备维护管理。

　　(2)建设基于物联网的设备状态和运检资源感知体系。 扩展已有换流站智能巡检手持式终端功能 ，随设备建设物联网 RFID 、二维码 、智能芯片等标签 ，根据电网设备身份标签编码原则 ，建设涵盖设备、装备、车辆及备品备件等物资的智能识别系统 ，进行电网设备资产寿命、定额缺额、名牌信息、运行状况等的数据统计分析 ，再进行运检装备的智能化信息化管理 ：① 在设备智能巡检方面 ，结合物联网 RFID 标签 ，建设巡检周期 、巡检标准、巡检计划 、巡检记录台账 ，分类汇总分析主要设备缺陷信息 ，遇有严重、紧急缺陷时及时发送至相关责任人和管理人员 ，督促缺陷闭环管理 ;② 在物资装备管理方面 ，建设定额标准和缺额预警功能 ，实时预警、区域调控、集约管理 ，初步建成基于物联网的特高压换流站设备状态和运检资源感知体系。

　　(3)与设备厂家合作研究特高压直流换流阀的全景巡检与状态监测关键技术。 换流阀全景巡检是面向换流阀及其关键零部件的温度、相对位置等综合信息的全方位多维度的监测 ，全景巡检技术内容与预期成果见图 1 。目前 ，传感器及其探测技术在诸多领域得到广泛应用 ，但是尚未对换流阀关键零部件及关键部位进行全景巡视和状态监测。 在换流阀结构约束以及复杂电磁环境中研究全景微型传感器植入方式、绝缘配合和电磁屏蔽以及微型传感器的供能技术 ，是该技术研究的关键环节。 目前部分换流阀厂家正在进行传感器研发 ，以及安装传感器后换流阀的老化机理分析与运行状态评估。

　　3 .2 四类融合分析

　　根据国网631 号文 ，实现环境预警数据、立体

　　巡检数据 、不停电检测数据、设备评价大数据的深度融合分析 。

　　3 .2 .1 换流站现状

　　特高压换流站在一体化在线监测、机器人立体巡检等方面发展较好 ，积累了数据和运维经验 。 3 .2 .2 发展与提升

　　(1)升级换流站层面的一体化在线监测系统 。在主设备在线监测装置性能提升的基础上 ，进行换流站现场 7 个系统的一体化整合 ，至少实现整合为主设备 、辅助设备两个系统的目标 ，便于运维人员日常监视与数据分析 。 整合后系统的关键信息可仅包括报警信息 ，以及设备一定时间内的趋势分析图谱 。 装置每 4 h 1 次的数据量可存储在分系统 ，便于集成系统减少数据量 ，增加分析能力。 该技术需组织换流站 7 个子系统细化讨论 ，一是确保报警信息的及时上传 ，确保信息不延时 、不失真 ;二是各系统需具备一体化整合条件 ，相关通信协议和接口应基本一致 。 升级一体化在线监测系统 ，增加换流变等充油设备氢气含量的实时监测功能 ，实现充油设备乙炔、氢气、总烃三种主要特征气体的连续和实时监测 。

　　(2)建设GIS 室智能巡检机器人系统。在履带式移动机器人平台上搭载可见光摄像 、红外光谱测漏仪对 GIS 室内的各种电力设备进行表计读取 、开关分合状态识别 、油位检测 、SF6 泄露点检测以及局部放电检测等功能 ，实现高纬度、偏远地区 GIS 设备的全天候 、全方位 、全自主智能巡检和监控 。 目前该技术已在部分特高压换流站实现，后续可进行推广应用。扩展 GIS 智能巡检机器人，应用于低电压等级设备 ，开展 10 kV 、400 V 开关柜的不停电检测。

　　(3)积极研究调相机在线监测技术与应用 。积极研究调相机在线监测技术 ，实现大型旋转热备用设备的实时 、有效监控。 将现有的工况运行参数及状态量增加趋势分析和远传诊断功能 ，同时可将现有的换流站水泵振动 、温度监测 、环境监测、漏水监测等技术应用于调相机。 该技术已在部分新建工程应用 ，后续需与换流站在线监测系统整合与应用。 调相机在线监测状态量包括 ：定子铁心温度、定子绕组温度、定子端部结构件温度、轴承绝缘、轴瓦温度、温湿度、冷却器漏水、工况参数 、调相机冷热风温、轴振动、轴承座振动 、隔