变压器智能组件技术研究 电子与通信工程系 张卫华 变压器智能组件技术研究 智能变电站 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。 智能变电站 智能变电站分为设备层、系统层。 设备层主要由高压设备、智能组件和智能设备构成，实现DL/T860 （IEC61850）中所提及的变电站测量、控制、保护、检测、计量等过程层和间隔层的功能。 系统层面向全站或一个以上高压设备，通过智能组件获取并综合处理变电站中关联智能设备的相关信息，按照变电站和电网安全稳定运行要求，控制各设备层协同完成多个应用功能。系统层包含自动化系统、站域控制、通信系统、对时系统等子系统，实现 DL/T860 中所提及的站控层功能。 智能变电站 变压器智能化 油浸式电力变压器是最重要的高压设备之一，事故率较高、故障影响较大，对电网可靠性有较大影响。油浸式电力变压器也是结构最复杂、故障原因最复杂的电网设备。油浸式电力变压器在运行中，有不少需要测量的参量（如油温、油位、分接位置），也有需要控制的部件（如冷却系统、有载调压系统）。综合这些因素，油浸式电力变压器具有智能化的价值，是高压设备智能化的重要对象之一。 变压器智能组件 什么是智能组件？ 由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。 智能组件是我国在研究制订智能电网标准体系时提出的一个新概念，是集中反映了宿主设备智能化的关键部件，由一个以上智能电子装置的集合组成，是宿主设备的一部分。 变压器智能组件 智能组件具有以下三个属性： a） 是一个物理设备； b） 是宿主高压设备的一部分； c） 由一个以上智能电子装置组成。 根据工程实际，可以由多个独立的智能电子装置实现智能组件的功能，他们的集合可以称为逻辑智能组件，或分散式智能组件，但不宜把各独立智能电子装置称为智能组件。 智能电子装置(IED) 智能电子装置(Intelligent Electronic Device,IED) 一种带有处理器、具有以下全部或部分功能的一种电子装置： （1）采集或处理数据； （2）接收或发送数据； （3）接收或发送控制指令； （4）执行控制指令。 如具有智能特征的变压器有载分接开关的控制器、具有自诊断功能的现场局部放电监测仪等。 变压器智能组件 变压器智能组件技术研究 变压器智能化项目 测量IED 通信要求：测量 IED 接入过程层网络，需要向站控层设备传输的数据可由测量 IED 直接接入站控层网络，或由测量 IED 通过过程层网络采用 GOOSE 方式发送至系统测控装置，由系统测控装置发送至站控层网络。 冷却装置控制 IED 通信要求：冷控 IED 接入过程层网络，需要向站控层传输的数据可由冷控 IED 直接接入站控层网络,或由冷控 IED 通过过程层网络采用 GOOSE 方式发送至系统测控装置，由系统测控装置发送至站控层网络。 有载分接开关控制 IED 通信要求：OLTC IED 接入过程层网络和站控层网络，获取控制信息，传送状态信息。 监测功能组 主IED 监测功能组设一个主 IED，监测功能组中可以包括局放监测 IED、油中溶解气体监测 IED、套管监测 IED 等。主 IED 承担所有监测 IED 监测结果的综合分析，并与相关系统进行信息互动。 监测功能组 局放监测 IED 对于新造变压器，局部放电监测宜采用内置型特高频天线接收式监测技术或外置型高频线圈耦合式监测技术。对于已投运变压器，宜采用外置型高频线圈耦合式监测技术或超声波检测技术。 所采用的局部放电监测技术应具有良好的抗电晕干扰能力。亿博电竞 亿博官网在变电站正常运行条件下，最小可监测的视在放电量应不大于 500pC，最大可测放电量应不低于 5000pC。 监测功能组 油中溶解气体监测 IED 可选择电化学法、色谱法、光谱法等技术，满足智能组件状态可视化的基本要求。在变电站正常运行条件下，对油中溶解气体监测的基本要求见表 8，其中氢气（H2）和乙炔（C2H2）为应选，其它气体及水分为可选。 监测功能组 铁心接地电流 最小可测量应不大于 1mA，最大可测量应不小于 5A，测量不确定度不大于 2.5%。最小监测周期应不大于 1min，每 10min 向主 IED 报送测量结果一次。监测周期可调。采用掉电非易失存储技术至少存储一年以上的监测数据（存储间隔策略自定），必要时，可通过站控层网路经由主 IED 调用历史监测数据。 监测功能组 其他监测功能： 如变压器振动波谱和噪声等。 应有变压器振动波谱和噪声的正常指纹，应有相关故障或缺陷的特征指纹，应有相应的指纹分析技术。传感器位置、监测频率、灵敏度等应满足监测要求。可参考的指标是，亿博电竞 亿博官网监测频率大致在 0.1Hz~20kHz，最小可测量不大于 0.001G。 变压器智能组件结构示意图 变压器智能组件技术研究 变压器智能组件研究内容 掌握表征变压器运行状态的关键特征参量及其数字化、信息化手段； 实现传感器及其合理安装方式、信号传输方式与接口等； 实现智能变压器数字化建模和状态评估标准化，制定变压器状态评估方法和标准； 规范智能化变压器通信接口； 建立智能化变压器协调控制标准化模型，实现经济运行辅助决策，实现智能化变压器状态评估和协调控制。 新建变压器在设计过程中根据需要以及添加了相关信号的监测控制装置。如有载调压开关、冷却系统、油温等等。 国内外众多厂家开发了各类变压器智能电子监测设备。包括油气在线检测设备、局放在线监测设备等。 某些监测项目在还停留在实验室研究阶段，缺乏运行实践检验。如振动波谱分析等。 各厂家的设备应用于单一领域，缺乏必要的信息集成。建立一种集成方案实现变压器智能化。 变压器智能组件方案示意图 变压器智能组件主IED功能 信息集成：支持各类标准通信规约，集成各种IED的数字信号，提供配置工具，可实现IED的设备的设置。 规约转换：将从IED设备提取的信息转换为IEC61850规约要求的格式转发到站控层网络。 控制转发：接收上位机发送的控制指令转发到各类IED，并返回各IED的状态信息。 事件报警：接收IED的各类事件及报警信息并转发至站控层网络。 故障诊断与状态评估：建立多状态参量融合的故障诊断模型和基于故障可信性分析的状态评估方法，准确分析变压器运行状态。 辅助决策：提供包括变压器优化运行、变压器检修策略等决策支持信息。 变压器智能组件技术研究预期目标 建立合理可靠的状态监测与控制体系，实现智能变压器运行状态的监测与控

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