GIS局部放电监测及诊断系统技术交流课件.ppt
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- GIS 局部 放电 监测 诊断 系统 技术交流 课件
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1、GIS局部放电监测及诊断系统局部放电监测及诊断系统 DMS Ltd-Page 1 DMS Ltd -Page 2概要概要 DMS介绍介绍 高压设备的在线监测高压设备的在线监测 高频局放监测的原理高频局放监测的原理 绝缘监测概念绝缘监测概念 UHF 耦合器耦合器 PDM超高频局放监测系统局放案例超高频局放监测系统局放案例 .DMS Ltd -Page 3DMS介绍.DMS Ltd -Page 4Diagnostic Monitoring Systems(DMS)DMS公司(Diagnostic Monitoring Systems Ltd,UK)是由Dr.Prof Owen Farish,Dr
2、Brian Hampton and Mr John Pearson 于1993年创立,至今已有你17年的历史;目前DMS公司是美国Qualitrol/Danaher旗下的全资子公司;DMS公司的创始人是超高频局部放电监测技术的发明者,由于他们在高压设备在线诊断及监测方面的卓越贡献,2006年他们受到英国女王的接见和嘉奖;DMS的总部和研发、生产中心在英国 Glasgow;DMS公司是第一家商业化采用UHF方法进行局部放电在线监测,是电力设备状态监测领域的先驱者;DMS公司领到了高压设备状态监测的世界潮流。与英国的知名学府的持续合作,确保了技术开发的连续性。.DMS Ltd -Page 5Dia
3、gnostic Monitoring Systems(DMS)第一套UHF局部放电监测系统于1991年在英国电力公司投入商业运行到现在已经有20年时间;与全球知名的GIS制造商均有长期合作的关系,如:ABB,Areva,Siemens,西开,平开,沈开,平高东芝,韩国现代,三菱,日立,东芝,Ganz,是全球高压设备局部放电在先监测即诊断技术推广使用的先驱者,具有遥遥领先的地位,超过180套投入商业运行的系统使得DMS公司在全球市场占有量达85%以上;.DMS Ltd -Page 6DMS公司的业务活动 DMS公司是全球唯一的可提供变电站、电厂高压设备在线监测总体解决方案的最有经验的公司;在自行
4、研发、生产的GIS局部放电在线监测、变压器变压器局部放电在线监测、套管套管、绝缘子绝缘子在线监测系统、发电机发电机局部放电在线监测的平台上,还可以集成高压电缆高压电缆局部放电在线监测、常规变电站常规变电站高压设备综合局部放电在线监测和定位、发电机振动在线监测等,形成变电站高压设备在线监测的总体解决方案;DMS公司还拥有丰富的GIS局部放电、SF6气体、断路器、弧光等综合监测系统地解决方案案例。DMS公司的资深专家团队是一支可以向客户提供局部放电监测诊断专家级服务的最具有实力的团队,曾为国内外的客户提供了大量的专家级诊断服务。.DMS Ltd -Page 7DMS 服务 为客户设计和发展特别的服
5、务 状态监测 基于超高频的局放监测系统 其他状态监测系统(非局放)安装和运行PDM 售后服务和技术支持 专家分析局部放电并解决故障 运行状况回访 GIS设备调试期间的局放监测.DMS Ltd -Page 8高压设备的在线监测.DMS Ltd -Page 9局部放电事故现场局部放电事故现场.DMS Ltd -Page 10通过对设备运行状态的连续检测,可以对设备在运行中所产通过对设备运行状态的连续检测,可以对设备在运行中所产生的问题实现早期预警,延长设备的服务年限。生的问题实现早期预警,延长设备的服务年限。在条件成熟时,改变现行的定期检修和维护到状态检修,以在条件成熟时,改变现行的定期检修和维护
6、到状态检修,以节省大量的维护、检修费用。节省大量的维护、检修费用。由于由于GISGIS较大比例的故障率来自于维护和检修工作,减少不较大比例的故障率来自于维护和检修工作,减少不必要的定期维护和检修必要的定期维护和检修,可以大大降低设备故障率。可以大大降低设备故障率。由于得到了故障的早期预警,避免了设备故障的扩大和由与由于得到了故障的早期预警,避免了设备故障的扩大和由与GISGIS击穿事故造成电力系统的事故跳闸的重大损失。击穿事故造成电力系统的事故跳闸的重大损失。通过局放在线监测及诊断系统,运行维护人员可以随时掌握通过局放在线监测及诊断系统,运行维护人员可以随时掌握设备的运行状态,不必每时每刻都在
7、担心会出现不可预见的设备的运行状态,不必每时每刻都在担心会出现不可预见的事故。事故。为什么要安装局放在线监测及诊断系统.DMS Ltd -Page 11PDM系统应当安装关键的输电网络中,如电站和主要商业和工业负荷。当设备处于恶劣的运行状态可能有危险发生时,例如周期性过负载。当GIS设备到了老化期,需要延长使用寿命。当怀疑设备存在运行缺陷(系统性故障),需要监测的。什么时候需要安装PDM 系统?.DMS Ltd -Page 12GIS 故障故障绝缘缺陷绝缘缺陷57.3%机械故障机械故障18.1%漏气漏气12.4%其他其他12.3%主要故障原因主要故障原因 主要故障发生率主要故障发生率:1.8
8、CB/100CB-每年每年 主要故障原因主要故障原因:绝缘性故障绝缘性故障57.3%.DMS Ltd -Page 13故障率故障率1.8/100 CB每年每年服务年数GIS 主要故障主要故障GIS 主要故障率上升(运行主要故障率上升(运行25年之后年之后).DMS Ltd -Page 14246701732271171742151661721892271211963421531943861392074771181903981072618221570200400600800100012001400事故数量03791315192125服务年限其他维护产生的缺陷设备检修GIS故障数量与服务年限的统计
9、图.DMS Ltd -Page 15PDM在变电站安装的位置.DMS Ltd -Page 16超高频局部放电的原理.DMS Ltd -Page 171-导体上的毛刺放电(固定粒子放电)2-管壁上的毛刺放电(固定粒子放电)3-部件松动放电(连接不见接触不良)4-自由粒子引起的放电5-绝缘子表面污秽产生的放电6-绝缘子内部空穴及绝缘件与内嵌件的气泡产生的放电GIS中局部放电的起因超高频局部放电的原理超高频局部放电的原理.DMS Ltd -Page 18超高频局放原理 超高频局放监测要求局部放电发生在一个封闭的金属室里。局部放电脉冲在金属室里激发多重宽带共振 PDM系统采集这些共振超高频信号并作出分
10、析。.DMS Ltd -Page 19超高频耦合器输出波形waveform100 ns封闭金属罐,1 m3空气(自由空间)圆柱套管的轮廓(r=5.5)超高频设备导体 E+E-PD 脉冲0.5 ns超高频局部监测原理.DMS Ltd -Page 20局部放电监测的原理 超高频方法可以固有地屏蔽外部“空气电晕”噪声,因为它是以较低的频率发生。这是因为在SF6 或油“快速”PD脉冲产生比平常“空气电晕”频率更高的强信号。.DMS Ltd -Page 21UHF 带宽300-3000 MHz局部脉冲宽度和频谱 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.5 1 0 时间 (ns)局放电流 (A)
11、T=0.2ns,q =540 pCT=2.0ns,q =540 pC 0.001 0.010.111010 6 10 7 10 8 10 9 10 10 频率(Hz)幅度谱(normalized)变压器油里的局放脉冲空气里局放脉冲 在超高频里的局放脉冲被强在超高频里的局放脉冲被强烈削弱烈削弱 超高频局部放电原理.DMS Ltd -Page 22超高频局放监测系统 数字化硬件 数据 数据 数据 -过滤-放大-采集UHF传感器 同轴电缆 高压设备 工谱相位同步 软件界面 internet,LAN 时钟 GPS同步.DMS Ltd -Page 23绝缘监测概念.DMS Ltd -Page 24局放监
12、测的第一个目的局放监测的第一个目的局放监测系统应能 连续的连续的 监测 设备并能实时地检测到实时地检测到 设备绝缘状态的任何变化任何变化 因此,它应能长期的检测到局放信号特性开始产生变化开始产生变化的情况,并发出报警报警信号。局放信号参数特性为:脉冲幅度幅度 和脉冲的 活跃程度活跃程度.DMS Ltd -Page 25局放监测的第二个目的局放监测系统应能有效的采集和显示数据,将噪音噪音/干扰干扰丛局放信号局放信号中准确的分离分离出来。局放监测系统应能自动地提供故障类型的信息故障类型的信息。局放监视系统应能够进一步的分析进一步的分析或连接其它的试验设备(如TOF测量).DMS Ltd -Page
13、 26信号的分步处理局放监测系统的任务:监测局放的幅度幅度和活跃程度活跃程度 滤除噪音/干扰 发出报警信号 提供进一步的局放详细信息操作人员的任务 进一步对监测结果进行研究 决定设备报废/维修.DMS Ltd -Page 27超高频耦合器超高频耦合器.DMS Ltd -Page 28窗式耦合器 卡式耦合器内置式耦合器GISGIS超高频耦合器类型超高频耦合器类型超高频耦合器.DMS Ltd -Page 29内置式耦合器内置式超高频耦合器.DMS Ltd -Page 30卡式卡式耦合器,安装在没有金属屏蔽的绝缘子。耦合器,安装在没有金属屏蔽的绝缘子。外置式超高频耦合器.DMS Ltd -Page
14、31ABB ELK-3 卡式耦合器间隔绝缘子的金属环金属环进入内部的绝缘口.DMS Ltd -Page 32耦合器灵敏度定义耦合器灵敏度=V0(v)/E (v.mm-1)=有效高度 He(mm).DMS Ltd -Page 33耦合器 测量 Vc(t)应用 FFT 得到 Vc(f)除以 E(f)得到 He(f)探测器 测量 Vp(t)应用FFT 得到 Vp(f)应用 探测校准 k(f)得到 E(f)输入脉冲探测器(耦合器)输出GTEM cellHeEfffVVpt.DMS Ltd -Page 34耦合器校正台数字化仪PC定时信号注入 信号测试耦合器3米长GTEM室.DMS Ltd -Page
15、35 DMS Ltd -Page 35.DMS Ltd -Page 36校准耦合器在一个给定的频率范围内测量它的灵敏度灵敏度=输出(v)/UHF场(v/mm)=有效高度H e(mm)NGC 要求:频率范围 500-1500 MHz平均高度 He 6.0 mm.DMS Ltd -Page 37超高频耦合器校准.DMS Ltd -Page 38内置耦合器灵敏度图.DMS Ltd -Page 39窗式耦合器灵敏度图.DMS Ltd -Page 40外置耦合器灵敏度图.DMS Ltd -Page 41GIS设备的PDM局放在线监测系统.DMS Ltd -Page 42PDM耦合器典型布局.DMS Lt
16、d -Page 43PDM局放在线监测系统传感器PDM Equipment CabinetOCU.DMS Ltd -Page 44 DMS Ltd -Page 44a TDGroup Company OCU的安装现场.DMS Ltd -Page 45双柜PDM局放在线监测系统机柜 移动式单柜.DMS Ltd -Page 46Typical site schematic(courtesy of NGC)PDM 局放在线监测系统系统图.DMS Ltd -Page 47深圳大运项目系统图.DMS Ltd -Page 48深圳大运项目系统图.DMS Ltd -Page 49局部放电在线监测软件局部放电
17、在线监测软件SmartSUBSmartSUB.DMS Ltd -Page 50绝缘体表面的缺陷PDM 局放监测系统数据显示.DMS Ltd -Page 51 自由金属粒子PDM局放在线监测系统数据显示.DMS Ltd -Page 52浮动电位PDM局放在线监测系统数据显示.DMS Ltd -Page 53灯光 手机典型外部噪声源雷达PDM局放在线监测系统数据显示.DMS Ltd -Page 54 局放类型非常复杂,尤其是存在噪声时。需要专业的技能正确区分局部放电的类型。许多设备用户不是局部放电专家,所以分析数据时需要帮助。PDM提供给用户一个专业的软件,它可以成功地对PD信号进行分类。这个系统
18、是DMS的核心产品之一,它优越于所有的竞争对手。PDM局放在线监测系统专家系统类型诊断.DMS Ltd -Page 55 DMS专家系统使用各种经验验证过的软件技术来对PD进行分类。先进的ANN运算法则,对PD进行类型鉴定。运算法则移除来自移动手机,开关,光等的干扰。ANN 具有一个19年现场和实验数据的数据库。PDM局放在线监测系统专家系统类型诊断.DMS Ltd -Page 56局放信号噪声粒子电晕放电气室放电浮动电位空隙无定义移动电话雷达噪声马达噪声无定义/缺省数据 无定义光step 1step 2二维和三维放电数据PDM 系统仿真神经网络.DMS Ltd -Page 57带有类型判断的
19、事件窗口.DMS Ltd -Page 58局部放电类型的自动诊断.DMS Ltd -Page 59DMS 专家系统的主要信号分类算法人造神经网络遗传学算法库模糊逻辑学数据规范系统.DMS Ltd -Page 60仅使用一个分类算法的问题根据分类器的固有特性,每一个分类器具有不同的优点和缺点。就根据分类器的固有特性,每一个分类器具有不同的优点和缺点。就好比每一个医学专家具有不同的强项和盲区一样。好比每一个医学专家具有不同的强项和盲区一样。很难找到一个分类器在所有的情况下都可以提供最佳的结果。很难找到一个分类器在所有的情况下都可以提供最佳的结果。解决方案是一智能化的方法对每一个分类器的结果进行综合
20、,得出解决方案是一智能化的方法对每一个分类器的结果进行综合,得出综合结论。就好比医学专家组对疑难病症会诊的综合结果一样。这综合结论。就好比医学专家组对疑难病症会诊的综合结果一样。这个结果的准确度,将远高于一个专家诊断的结果的准确度个结果的准确度,将远高于一个专家诊断的结果的准确度。理论上说,每一个分类器都会出现一些小比例的错误。多个小比例理论上说,每一个分类器都会出现一些小比例的错误。多个小比例相乘,则错误的概率将会降到非常低的比例。(如相乘,则错误的概率将会降到非常低的比例。(如4个个3%连续相乘,连续相乘,其比例仅为一亿分之八十一)其比例仅为一亿分之八十一).综合每个分类器的优点,形成综合
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