智能电网在线监测与故障诊断课件.ppt
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- 智能 电网 在线 监测 故障诊断 课件
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1、2 2001 2001年开始研发年开始研发输电线路在线监测与诊断系统。输电线路在线监测与诊断系统。本项目本项目涵盖的监测诊断内容:涵盖的监测诊断内容:1 1)导线、绝缘子、)导线、绝缘子、MOA MOA 、杆塔等设备自身故障;、杆塔等设备自身故障;2 2)自然灾害对输电设备造成的破坏(暴雪、台风、泥石流、雷击等);)自然灾害对输电设备造成的破坏(暴雪、台风、泥石流、雷击等);3 3)人为因素对输电设备的破坏等。)人为因素对输电设备的破坏等。本项目解决了本项目解决了2 2个问题:个问题:n 确保了输电线路运行可靠性,成为确保了输电线路运行可靠性,成为防止电网大面积停电事故第防止电网大面积停电事故
2、第一道防御系统一道防御系统的有力手段。的有力手段。n 推进了我国推进了我国智能电网智能电网建设进程,成为智能电网重要组成部分。建设进程,成为智能电网重要组成部分。 3GPRS/CDMA/GSM 自自20012001年年起研发成功系列在线监测与故障诊断系统,并产业化,起研发成功系列在线监测与故障诊断系统,并产业化,包括:包括: 1 1)输电线路覆冰监测与预测模型输电线路覆冰监测与预测模型 ; 2 2)输电线路导线测温及动态增容系统输电线路导线测温及动态增容系统 ; 3 3)输电线路导线舞动监测与诊断算法输电线路导线舞动监测与诊断算法 ; 4 4)输电线路导线风偏角监测与计算输电线路导线风偏角监测
3、与计算 ; 5 5)输电线路导线微风振动监测与诊断算法输电线路导线微风振动监测与诊断算法 ; 6 6)输电线路绝缘子污秽状况监测与诊断算法输电线路绝缘子污秽状况监测与诊断算法 ; 7 7)输电线路输电线路MOAMOA监测与诊断算法监测与诊断算法 ; 8 8)输电线路杆塔倾斜监测与计算输电线路杆塔倾斜监测与计算 ; 9 9)输电线路微气象监测及微气象对线路运行的影响机理输电线路微气象监测及微气象对线路运行的影响机理 ; 1010)输电线路防盗监控及报警策略输电线路防盗监控及报警策略 ; 1111)输电线路图像输电线路图像/ /视频监控及差异性分析视频监控及差异性分析 ; ; 1212)输电线路运
4、行工况智能化故障诊断专家系统输电线路运行工况智能化故障诊断专家系统 。 45监控中心查询终端图像、力、倾斜角度、风偏角度、温度、湿度、风速、风向等GPRS/CDMA/GSM监测装置监测装置监测装置监测装置67 实时监测各杆塔上的覆冰和导线舞动情况,并通过对实时监测各杆塔上的覆冰和导线舞动情况,并通过对分机的点测巡测的实时数据进行分析判断,利用各种模型分机的点测巡测的实时数据进行分析判断,利用各种模型计算、判断该监测点的覆冰状况,根据用户需求和覆冰生计算、判断该监测点的覆冰状况,根据用户需求和覆冰生长机理给出预报警;长机理给出预报警; 报警信息有界面报警和短消息模式发给当前管理员和报警信息有界面
5、报警和短消息模式发给当前管理员和相关领导;相关领导; 专家软件集中管理覆冰导线重量变化以及环境参数,提专家软件集中管理覆冰导线重量变化以及环境参数,提供单独和全面的查询、分析和图表等,建立完善覆冰信息供单独和全面的查询、分析和图表等,建立完善覆冰信息数据库,为理论模型的修正和准确计算提供一种手段;数据库,为理论模型的修正和准确计算提供一种手段; 部分开放计算模型,允许用户将运行经验导入计算模型部分开放计算模型,允许用户将运行经验导入计算模型,使载荷、覆冰计算更加准确,报警更加可靠;,使载荷、覆冰计算更加准确,报警更加可靠;8覆冰雪在线监测系统成功监测案例(覆冰雪在线监测系统成功监测案例(1 1
6、)人工除冰,冰人工除冰,冰灾成功避免灾成功避免监测系统报警监测系统报警92007年1月安装在武汉超高压公司的监测系统成功监测线路冰雪发展过程覆冰雪在线监测系统成功监测案例(覆冰雪在线监测系统成功监测案例(2 2)102008-2-27 9:38:00 2008-2-26 14:39:00 2008-2-26 9:39:00 2008-2-25 14:35:00 四川省电力公司西昌电业局的覆冰定性在线监测系统 覆冰雪在线监测系统成功监测案例(覆冰雪在线监测系统成功监测案例(3 3)110500100000.51覆 冰 与 环 境 温 度 的 关 联 系 数时 间 序 列关联系数050010000
7、0.51覆 冰 与 相 对 湿 度 的 关 联 系 数时 间 序 列关联系数0500100000.51覆 冰 与 环 境 风 速 的 关 联 系 数时 间 序 列关联系数0500100000.51覆 冰 与 导 线 温 度 的 关 联 系 数时 间 序 列关联系数11.522.533.5400.51覆 冰 与 四 个 参 量 的 关 联 度四 个 因 素关联度 环境 温度 覆 冰 与 环 境 温 度 的 关 联 度 为 0.6045 相对 湿度 覆 冰 与 相 对 湿 度 的 关 联 度 为 0.3569 环境 风速 覆 冰 与 环 境 风 速 的 关 联 度 为 0.9117 导线 温度覆
8、冰 与 导 线 温 度 的 关 联 度 为 0.6243贵州电网110kV滥二线2008-12-14至2009-01-28的覆冰监测数据为分析对象12 表1 模糊规则表ET(环境温度)EH(环境湿度)EW(环境风速)CT(导线温度)IT(覆冰厚度)ONBOONBNSPBNSNSPSNSPBOOONSPBNSONSNSPBNBNSPBNSPBOOPS图6 各样本点实际覆冰与预测覆冰数据的对比13办公环境20052005年年3 3月月,国家电网公司在北京特别召开提高电网输送能力,国家电网公司在北京特别召开提高电网输送能力工作会议,会议指出工作会议,会议指出“在加快特高压骨干电网建设的同时,需在加快
9、特高压骨干电网建设的同时,需积极提高现有电网输送能力积极提高现有电网输送能力”。如何安全提高现有输电线路单位走廊的输送容量如何安全提高现有输电线路单位走廊的输送容量?20092009年年国家电网提出建造国家电网提出建造“智能电网智能电网(Smart Grid(Smart Grid)”)”,动态增,动态增容系统作为前端仪表、输送容量调度中心的最重要组成单元,容系统作为前端仪表、输送容量调度中心的最重要组成单元,进一步确定了这一研究的必要性。进一步确定了这一研究的必要性。 静态提温增容技术静态提温增容技术实时动态增容技术实时动态增容技术14设备或断面名称设备或断面名称越限次数越限次数累计时间(分累
10、计时间(分钟)钟)徐州地区赵桃徐州地区赵桃2617/2618线线453168571.40淮安地区淮涟淮安地区淮涟2637线线20328664.24泰州地区靖园泰州地区靖园2H36线线1495537.40南通地区通秀南通地区通秀2662/2665/2666线线14713026.33无锡地区梁锡无锡地区梁锡4553线线1263231.65苏州地区浏前苏州地区浏前2K18/2K19线线1124439.76华东区域电网越限次数统计15温度、湿温度、湿度、日照度、日照强度、雨强度、雨量、风速、量、风速、风向等)风向等)后台单元后台单元 现场单元现场单元16系统功能:系统功能:p 实时监测导线温度及环境温
11、度、湿度、风速、日照等;实时监测导线温度及环境温度、湿度、风速、日照等;p 诊断中心以曲线、报表等方式反映各接点温度变化情况;诊断中心以曲线、报表等方式反映各接点温度变化情况;p 按照动态增容理论计算当前线路可允许的最大载流量;按照动态增容理论计算当前线路可允许的最大载流量;p 为电网运行提供微气候参考;为电网运行提供微气候参考;p 具有智能报警功能。具有智能报警功能。17u 输电线路载流量简化计算模型输电线路载流量简化计算模型 0.4854409.92 ()(273)(273) ecidvDsDkttDSII RrcsTPPPIR840/848930/9361010/101590750/74
12、8855/850950/93980630/627760/750865/85370470/467640/628775/75360403020环境温度()导线温度()模型验证结果模型验证结果动态增容模型研究动态增容模型研究18图 模型预测实时载流量与SCADA实际电流比较 19表表2 2 专家软件计算的载流量与专家软件计算的载流量与SCADASCADA数据对比(数据对比(A A) 时间环境温度()风速(m/s)日照(w/m2)导线温度()预测实时载流量(A)SCADA实际电流(A)误差2009-5-7 00:39160.45.7627503.2521.523%2009-5-7 01:191415.
13、7620460.8482.264.5%2009-5-7 01:59140.55.8825477.2484.61.5%2009-5-7 02:39130.95.8818531.2549.063.3%2009-5-7 03:191315.8820539.5536.161%2009-5-7 03:59120.55.8820471.3492.224.3%2009-5-7 04:39110.45.8817338.8339.870.3%2009-5-7 05:19110.85.8814377.5386.752.3%2009-5-7 05:59121.210.1116439.5430.112.1%2009-
14、5-7 06:39120.899.2920439.4448.862.0%2009-5-7 07:19141.1212.3523432.8413.74.6%2009-5-7 07:59161.3370.4724218.4209.794.3%2009-5-7 08:39181.3507.8926237.7223.271.8%2009-5-7 10:39271860.4932410389.685.4%2009-5-7 11:19291.7983.932380400.815%20u输电线路跃迁时的温度变化模型和弧垂变化模型输电线路跃迁时的温度变化模型和弧垂变化模型 000()uAhNtciciQctc
15、uuWDSWDSTTTeTAhNAhN22000()()222APAAABgxggxfyhyxx xx 21u 输电线路隐性容量计算模型输电线路隐性容量计算模型 日日 期期实际输送容量实际输送容量允许输送容允许输送容量量隐性输送容隐性输送容量量提高输送容量提高输送容量百分比百分比2006-10-526146120076.62006-10-622940717877.72006-10-741666324759.42006-10-848965616734.12006-10-936156520456.52006-10-1039358319048.32006-10-1139963623759.42006
16、-10-1226146120076.62006-10-1327749621979.12006-10-1424544720282.42006-10-1532159827786.3222cos22coscos8xHwxlhlhwHHwlfx22运行实例分析运行实例分析 p 该系统自该系统自2009年在江苏省电科院安装运行,系统运行稳定,载年在江苏省电科院安装运行,系统运行稳定,载流量计算模型经过修正和改善,初步达到指导线路运行的目的。流量计算模型经过修正和改善,初步达到指导线路运行的目的。(a a)导线温度监测数据)导线温度监测数据 23(a a)导线温度监测数据)导线温度监测数据(b b)环境温
17、度变化曲线图)环境温度变化曲线图(c c)环境湿度变化曲线图)环境湿度变化曲线图 (d d)环境风速变化图)环境风速变化图(e)环境日照强度变化图)环境日照强度变化图24 根据上述监测数据和载流量计算出当前线路运行的载流量,并根据上述监测数据和载流量计算出当前线路运行的载流量,并将模型计算结果与将模型计算结果与SCADASCADA数据对比分析,分析发现两者之间的误数据对比分析,分析发现两者之间的误差小于差小于5%5%。 载流量模型计算值与载流量模型计算值与SCADASCADA系统数值对比系统数值对比25(3 3)输电线路导线舞动监测与诊断算法)输电线路导线舞动监测与诊断算法 实现了导线舞动的在
18、线监测。研制了基于位移传感器、加速度传感器的输电导线舞动在线监测技术,可实现对导线舞动特征参数包括舞动的半波数、舞动频率、舞动幅值、舞动时的导线张力等信息的监测。 创新点:舞动加速度传感器设计、导线舞动机理以及舞动轨迹还原算法等。 授权实用新型2项、公开发明2项。安装现场安装现场舞动传感器安装舞动传感器安装专家软件专家软件2627(4 4)输电线路导线风偏角监测与计算)输电线路导线风偏角监测与计算 将角度传感器同时安装在导线跳线和绝缘子串下端两个位置,建立了线路风偏角分析计算模型,保证了风偏角的测量精度。 创新点:角度传感器设计、角度传感器同步采样、导线侧角度传感器的电源和信号传输设计等。授权
19、实用新型2项、申请发明1项。 角度传感器安装角度传感器安装专家运行界面专家运行界面28(5 5)输电线路导线微风振动监测与诊断算法)输电线路导线微风振动监测与诊断算法 由若干台导线振动采集单元和一台线路监测子站组成。通过测量在导线线夹出口处附近的动弯应变来反映风振状况。 创新点:振动振幅/频率采集处理、微风振动疲劳破坏机理以及振动破坏诊断算法等。公开发明2项。微风振动传感器安装现场微风振动传感器安装现场专家界面专家界面29(6)(6)输电线路绝缘子污秽在线监测系统输电线路绝缘子污秽在线监测系统 前期采用绝缘子泄漏电流进行绝缘子污秽的判断,并设计了新型光学传感器进行污秽检测 ,建立了模糊神经网络
20、方法等专家诊断模型,绘制了国内第一套动态污区分布图。 创新点:泄漏电流传感器、新型光学传感器、污秽诊断分析模型等 。授权发明1项、实用新型2项。安装现场安装现场动态污区图动态污区图泄漏电流传感器泄漏电流传感器光学盐密传感器光学盐密传感器30(7)(7)输电线路杆塔倾斜监测与计算输电线路杆塔倾斜监测与计算 通过双轴倾角传感器测出杆塔在顺线路方向和横线路方向倾斜角度,进而计算出杆塔在顺线路方向和横线路方向的倾斜度和综合倾斜度。 创新点:双轴倾角传感器的设计。 申请发明1项。角度传感器角度传感器安装现场安装现场专家软件界面专家软件界面31(8 8)输电线路微气象监测及微气象对线路运行的影响机理)输电
21、线路微气象监测及微气象对线路运行的影响机理 实现了运行输电线路沿线区域的温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、日照强度等气象信息采集;研究了微气象对输电线路运行的影响机理,提出并制定了覆冰区、舞动区、微风振动区、污秽区等微气象区划分标准。 创新点:新型传感器设计、微气象对线路运行影响机理等。 授权实用新型1项、申请发明1项。安装现场安装现场1000kV输电线路微气象区划分输电线路微气象区划分32(9 9)输电线路防盗监控及报警策略)输电线路防盗监控及报警策略 现场布置生物传感器、微波、超声以及振动传感器,当在遭到人为破坏时,并可配置摄像机,自动调整云台和镜头,进行拍摄并报警。 创新点:新型防盗传
22、感器、防盗报警策略。 安装杆塔总体图安装杆塔总体图安装现场安装现场33(1010)输电线路图像)输电线路图像/ /视频监控及差异性分析视频监控及差异性分析 研究了弹性图匹配、隐马尔可夫模型、小波分析、神经网络等各种图像处理算法并嵌入到监控中心专家软件中,首次基于图像视频差异性分析实现了绝缘子覆冰、导线覆冰、导线风偏、导线舞动和杆塔防盗等线路运行状态提取。 创新点:各种图像识别智能算法、摄像机低功耗设计及专家诊断模型等。申请发明3项。 安装现场安装现场专家软件专家软件34舞动差异化分析过程舞动差异化分析过程覆冰差异化分析过程覆冰差异化分析过程35(1111)全工况在线监测和预警专家系统)全工况在
23、线监测和预警专家系统 提出并实现了基于因特网技术的电气设备远程在线状态监测与诊断系统的构架,研究了系统结构和子系统功能,实现了系统的网络通信、远程诊断及多服务器/多专家网上会诊等工作机制和关键技术。 创新点:多信息数据融合技术、综合诊断算法等。授权软件著作权3项。全国输电线路在线监测中心(西安金源)全国输电线路在线监测中心(西安金源)监测中心运行专家软件界面监测中心运行专家软件界面361 1 产品鉴定证书陕工交办签字产品鉴定证书陕工交办签字(20072007)003003号号2 2 国家高压电器质量监督检验检验中心检验报告国家高压电器质量监督检验检验中心检验报告0639106391号号和和06
24、84406844号号3 3 国网武汉高压研究所国网武汉高压研究所20072007输电字第输电字第30733073号号4 4 国网电力建设研究院检验报告国网电力建设研究院检验报告K307S3907K307S39075 5 国家电电力建设研究院检验报告国家电电力建设研究院检验报告K106S3597K106S35976 6 电力工业电力线路器材质量检测中心电力工业电力线路器材质量检测中心S211-2007S211-20077 7 陕西国防区域计量站陕西国防区域计量站71017101校准实验室拉力传感器检定证书校准实验室拉力传感器检定证书L10512185L105121858 8 西安航空发动机有限公
25、司理化检测中心拉杆受力检测报告西安航空发动机有限公司理化检测中心拉杆受力检测报告(2006)(2006)第第1515字字9 9 陕西电力科学研究院高低温、振动试验报告陕西电力科学研究院高低温、振动试验报告1010国家高压电器质量监督检验中心检验报告国家高压电器质量监督检验中心检验报告0731007310号号 371111国家高压电器质量监督检验中心检验报告国家高压电器质量监督检验中心检验报告0755107551号号1212陕西省软件评测中心检测报告陕西省软件评测中心检测报告2007-41712007-4171号号1313陕西电力科学研究院检测报告陕西电力科学研究院检测报告2006-083200
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