变电站容性设备及避雷器在线监测系统

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一、引言

  传统的电气设备绝缘检测主要是根据电气设备预防性试验规程的规定对电气设备进行定期的停电试验、检修和维护。由于这种检修和试验是定期进行的,难以及时反映设备内部的故障隐患,而且试验电压一般要低于运行电压,因此,其等效性较差,对某些缺陷反映不够灵敏。随着电力系统朝着高电压、大容量的方向发展,如何保证电气设备的安全稳定运行变得尤为重要。因此,在线监测系统的实时性作用变得尤为突出,在结合定期停电预防性试验,这样可及时发现问题并将问题早期及时的解决。

二、系统概述

系统采用分层分布式结构,交互式处理。采集单元分布在各个测试点,将采集的信号进行本地化处理,并由总线将实时数据送入本地分管理系统,分管理系统将本地各采集点的参数通过光纤以太网的形式送到变电站管理系统。再通过网络通信还可把变电站的监控系统数据汇集到上层的管理和专家诊断系统,实现对变电站内电气设备绝缘状态的在线监测和诊断。

三、监测的对象及参数

  系统主要是对500KV变电站的主变压器、容性设备及避雷器等高压电气设备绝缘情况的在线监测。对于容性设备和变压器监测的参数主要包括:介质损耗、电容量及末屏泄露电流;对氧化锌避雷器监测的主要参数为:全电流、及容性和阻性分量。

 具体如下表所列:


内容
监测目标
1
铁芯/夹件在线监测装置
功能:
监测变压器铁芯是否存在多点接地
监测量:
铁芯接地电流
2
母线电压在线监测装置
功能:
监测母线电压及谐波情况,给其它设备提供计算参数
监测量:
电压有效值
基波幅值
3579次谐波
3
避雷器在线监测装置
功能:
监测避雷器泄漏电流、阻性电流、雷击
监测量:
整体泄漏电流(全电流)
阻性电流
阻容比
雷击次数
4
容性设备在线监测装置
功能:
监测油式CTCVTOY及套管绝缘水平
监测量:
泄漏电流
介质损耗
等效电容


容性设备和避雷器所测参数的测量范围如下:

  • 电容型设备绝缘在线监测装置技术指标

  • 监测参量
    测量范围
    测量误差要求
    全电流
    3mA150mA
    ±(标准读数×1%+0.1mA)

    10mA500mA

    100mA1000mA

    电容量
    100pF50000pF
    ±(标准读数×1%
    介质损耗因数
    0.0010.3
    ±(标准读数×1%+0.001


     标准读数为标准测量仪器读数。

  • 介质损耗因数tanδ、电容量Cx及全电流IN的测量误差计算公式:
  • 金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置技术指标

  • 监测参量
    测量范围
    测量误差要求
    全电流
    100μA50mA
    ±(标准读数×5%+5μA
    阻性电流
    10μA10mA
    ±(标准读数×5%+5μA


    四、系统构成详述

       电气设备状态检测及故障诊断系统由安装在变电站内的监控装置和安装在用户端的数据管理系统两部分构成。通过局域网,用户可以把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到数据管理及诊断中心并进行综合管理,其基本框图如下:

    五、系统总体功能

    系统的整体设计基于变电站现场的实际情况可将电流采集与电压采集合为一体也可将电流采集和电压采集分开采集处理,如果电流与电压采集分开则一般是将电压采集端放于机房或控制集中处的PT接线柱。

    硬件整体架构如下图:

    以三相装置为例,三相测量信号分别从传感器出来后,经过低通滤波、A/D转换送到DSP单元进行数据计算,计算量包括电流相位、电流大小。计算后的数据通过RS-485总线上传到IED或者工控机。

    系统原理图: