輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置，包括GIS局部放電仿真系統(tǒng)，SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)，變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，和避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)；所述GIS局部放電仿真系統(tǒng)包括250kV變壓器及配套控制系統(tǒng)、250kV高壓分壓器、GIS管道、基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置；所述SF6微水、密度及泄漏仿真系統(tǒng)主體為一氣體容器，容器設(shè)有與壓力表、溫度計(jì)、密度繼電器的固定接口；所述變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、和在線(xiàn)測(cè)試單元；所述避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)，包括長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器、三相諧波電源系統(tǒng)、和特殊工況模擬裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸變電技術(shù)，特別是涉及輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]輸變電設(shè)備是電力系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響系統(tǒng)的安全性。長(zhǎng)期以來(lái)，為確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，電力行業(yè)一直根據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行定期的停電試驗(yàn)、檢修和維護(hù)，這種“計(jì)劃?rùn)z修”是按照預(yù)試規(guī)程所規(guī)定的試驗(yàn)周期，到期必修，而不顧設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，具有很大的盲目性和強(qiáng)制性，存在較大的缺陷:一是有可能設(shè)備還未達(dá)到規(guī)定的檢修周期就發(fā)生了故障，造成故障維修；二是當(dāng)定期檢修周期到時(shí)，輸變電設(shè)備仍處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，此時(shí)按期進(jìn)行檢修，不但造成了不必要的停電損失和人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)，而且由于檢修人員的素質(zhì)參差不齊，反而會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行可靠性。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備的早期缺陷，防止突發(fā)事故的發(fā)生，同時(shí)減少不必要的停電檢修，避免傳統(tǒng)試驗(yàn)對(duì)輸變電設(shè)備由于“過(guò)度檢修”所造成的巨大損失，有效的延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備檢修達(dá)到優(yōu)化配置，迫切需要對(duì)輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)或定時(shí)的在線(xiàn)檢測(cè)。
[0003]基于此種情況，有必要開(kāi)展輸變電設(shè)備狀態(tài)仿真平臺(tái)的建設(shè)，建立起一系列能夠檢測(cè)輸變電設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置準(zhǔn)確性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性的輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)仿真平臺(tái)，建立完善輸變電設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的檢測(cè)體系，規(guī)范輸變電設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的市場(chǎng)，為電力系統(tǒng)提供質(zhì)量合格的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，增強(qiáng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的可信度，促進(jìn)輸變電設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過(guò)渡，降低電網(wǎng)檢修的成本，保障了輸變電設(shè)備安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置。
[0005]技術(shù)方案1:1、一種輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置，其特征在于:
[0006]包括GIS局部放電仿真系統(tǒng)，SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)，變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，和避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)；
[0007]所述GIS局部放電仿真系統(tǒng)包括250kV變壓器及配套控制系統(tǒng)、250kV高壓分壓器、GIS管道、基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置；GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于GIS管道上，在管道內(nèi)分別模擬不同模式的典型絕緣缺陷，通過(guò)套管給管道加電壓，使用基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)GIS管道的局放，并記錄局放起始電壓；
[0008]所述SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)主體為一氣體容器，容器設(shè)有與壓力表、溫度計(jì)、密度繼電器的固定接口 ；標(biāo)氣入口用于向氣體容器內(nèi)充入氣體樣品，檢漏儀接口和SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置接口用于分別連接需要監(jiān)測(cè)的檢漏儀和SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置；
[0009]所述變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、和在線(xiàn)測(cè)試單元；油樣配置單元完成待檢測(cè)的油樣的配置；在線(xiàn)測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線(xiàn)樣品取樣，進(jìn)行離線(xiàn)測(cè)試，循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線(xiàn)測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)口 ；
[0010]所述避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)，包括長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器、三相諧波電源系統(tǒng)、和特殊工況模擬裝置；長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工頻放電，三相諧波電源模擬電力系統(tǒng)內(nèi)的諧波分量，特殊工況模擬裝置模擬污穢、淋雨等特殊工況。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行在線(xiàn)診斷，使電力系統(tǒng)從預(yù)防性維修階段過(guò)渡到預(yù)知性維修階段。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是GIS局部放電仿真系統(tǒng)圖；
[0014]圖3是SF6微水、密度及泄漏仿真系統(tǒng)圖；
[0015]圖4是變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)在線(xiàn)測(cè)試單元圖；
[0016]圖5是避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0018]如圖1所示，輸變電系統(tǒng)的主要輸變電設(shè)備包括變壓器、避雷器、互感器、電纜、斷路器、絕緣子、GIS等，對(duì)這些設(shè)備來(lái)說(shuō)，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的特征參量可分為共性參量和特性參量。共性參量有油氣色譜、局部放電、溫度、容性設(shè)備的介損及容性電流、SF6氣體特征量等，特性參量包括避雷器阻性電流及功耗、避雷器動(dòng)作特性，絕緣子污穢電流、電纜載流量及溫度、電纜護(hù)層電流等。本發(fā)明主要針對(duì)應(yīng)用較廣泛、技術(shù)較成熟的一部分在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，建立輸變電設(shè)備狀態(tài)仿真平臺(tái)，包括:GIS局部放電仿真系統(tǒng)，SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)，變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，和避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)。
[0019]1.GIS局部放電仿真系統(tǒng)，如圖2所示，GIS局部放電仿真系統(tǒng)由250kV變壓器及配套控制系統(tǒng)、250kV高壓分壓器、GIS管道及直流屏、基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置等設(shè)備構(gòu)成。將待檢的GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(德國(guó)H)SG公司生產(chǎn)的局部放電檢測(cè)儀ICMsystem)按其現(xiàn)場(chǎng)安裝方式，安裝于GIS管道上，在管道內(nèi)分別模擬不同模式的典型絕緣缺陷，通過(guò)套管給管道加電壓，記錄在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置測(cè)得的局放起始電壓，檢驗(yàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置是否能夠識(shí)別缺陷模式，如有定位功能，考核其是否能夠?qū)θ毕蔹c(diǎn)進(jìn)行定位，記錄實(shí)際缺陷點(diǎn)位置及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置定位的位置，試驗(yàn)過(guò)程中使用基于脈沖放電法的局放測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)GIS管道的局放，并記錄局放起始電壓，與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置測(cè)得的局放起始電壓對(duì)比，比較兩者的靈敏度。
[0020]2.SF6微水、密度及泄漏仿真系統(tǒng)，如圖3所示，系統(tǒng)主體為一氣體容器，容器設(shè)有不同功能接口，其中壓力表、溫度計(jì)、密度繼電器接口為固定接口，連接的壓力表、溫度計(jì)、密度繼電器為校準(zhǔn)過(guò)得可溯源的測(cè)量?jī)x表；露點(diǎn)發(fā)生器或標(biāo)氣入口用于向氣體容器內(nèi)充入氣體樣品，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置誤差測(cè)量，檢漏儀接口和SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置接口用于連接需要監(jiān)測(cè)的檢漏儀或SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，不用時(shí)可關(guān)閉；測(cè)試儀接口接入相關(guān)測(cè)試儀器(冷鏡式露點(diǎn)儀以及SF6分解產(chǎn)物測(cè)試儀)，測(cè)試儀器為經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的儀器，用于數(shù)據(jù)比對(duì)及誤差測(cè)量，此接口為可關(guān)閉接口，按照試驗(yàn)程序關(guān)閉或開(kāi)啟。為環(huán)保需要，測(cè)試儀出氣口接入SF6氣體回收裝置，將使用后的SF6氣體回收。
[0021]對(duì)SF6氣體狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的特征參量，主要包括SF6氣體的密度、壓力、含水量、泄露率以及放電后氣體產(chǎn)物(HF、S02、H2S)。其中密度和SF6的泄露率主要是通過(guò)傳感器對(duì)SF6氣體的壓力、溫度的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)的。傳感器通過(guò)的對(duì)SF6氣體壓力及氣體溫度的測(cè)量，通過(guò)計(jì)算得出SF6的密度，并由此可得到SF6的泄露率；SF6含水量和放電后產(chǎn)物(HF、SO2, H2S)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)相應(yīng)的傳感器直接測(cè)出氣體中的水分含量以及HF、S02、H2S的含量。所以，對(duì)于SF6氣體仿真系統(tǒng)，主要是利用標(biāo)準(zhǔn)氣體發(fā)生器發(fā)生含有水分的或者含有HF、SO2,H2S的SF6氣體，使用壓力表和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量計(jì)算出SF6氣體密度，使用冷鏡式精密露點(diǎn)儀測(cè)量SF6氣體含水量，使用相應(yīng)的氣體分析儀測(cè)量HF、SO2, H2S的含量，組成測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)量SF6氣體特征參量的在線(xiàn)檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確度，其中，壓力表、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、冷鏡式精密露點(diǎn)儀以及氣體分析儀為可溯源到上一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器。
[0022]3.變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、和在線(xiàn)測(cè)試單元；
[0023]油樣配置單元，包括真空泵、搖床、和高純氣體，用真空泵對(duì)一定體積的變壓器油進(jìn)行脫氣操作，根據(jù)整個(gè)在線(xiàn)測(cè)試單元的體積以及要達(dá)到的特定氣體的濃度計(jì)算出需要的特定高純氣體的體積，根據(jù)計(jì)算得出的高純氣體體積以及特定氣體在油中的飽和溶解度計(jì)算出需要的脫氣油樣的體積，并將上述體積的高純氣體加入到特定體積的脫氣油樣中，將加入了高純氣體的脫氣油樣固定在搖床上使高純氣體完全溶解在脫氣油樣中；
[0024]如圖4所示，在線(xiàn)測(cè)試單元，在線(xiàn)測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線(xiàn)樣品取樣，進(jìn)行離線(xiàn)測(cè)試，循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線(xiàn)測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)口。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置可以使用已有的變壓器油氣色譜儀，如TransFix變壓器油在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0025]4、避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)，如圖5所示，避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能除了能監(jiān)測(cè)避雷器的阻性電流測(cè)量或功耗測(cè)量外，在特殊工況下的運(yùn)行性能也是其性能優(yōu)劣的重要體現(xiàn)。比如在污穢條件下其運(yùn)行性能，在工頻過(guò)電壓下其運(yùn)行性能等，在復(fù)雜的系統(tǒng)運(yùn)行條件下能否正常工作都是避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備的重要考察方面。本套避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)包含三部分，第一部分:長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器。該發(fā)生器為長(zhǎng)期運(yùn)行，對(duì)避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的在持續(xù)運(yùn)行電壓下的運(yùn)行特性予以考察。第二部分，三相諧波電源系統(tǒng)，根據(jù)理論分析，阻性電流的大小和系統(tǒng)內(nèi)部的諧波分量有很大關(guān)系，因此該諧波電源可以充分模擬電力系統(tǒng)內(nèi)的諧波分量，各分量可以調(diào)節(jié)，以此來(lái)模擬電力系統(tǒng)的電源，判斷避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行性能。另外三相諧波源還可以三相同時(shí)施加電壓，分析相間干擾對(duì)阻性電流的影響情況。第三部分:特殊工況模擬裝置，該裝置可以模擬污穢、淋雨等特殊工況避雷器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)該在這些特殊的工況下正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種輸變電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)仿真裝置，其特征在于: 包括GIS局部放電仿真系統(tǒng)，SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)，變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，和避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)； 所述GIS局部放電仿真系統(tǒng)包括250kV變壓器及配套控制系統(tǒng)、250kV高壓分壓器、GIS管道、基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置；GIS局放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于GIS管道上，在管道內(nèi)分別模擬不同模式的典型絕緣缺陷，通過(guò)套管給管道加電壓，使用基于脈沖電流法的局部放電測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)GIS管道的局放，并記錄局放起始電壓； 所述SF6密度、微水及泄漏仿真系統(tǒng)主體為一氣體容器，容器設(shè)有與壓力表、溫度計(jì)、密度繼電器的固定接口；標(biāo)氣入口用于向氣體容器內(nèi)充入氣體樣品，檢漏儀接口和SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置接口用于分別連接需要監(jiān)測(cè)的檢漏儀和SF6在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置； 所述變壓器油氣色譜在線(xiàn)檢測(cè)仿真系統(tǒng)，包括油樣配置單元、和在線(xiàn)測(cè)試單元；油樣配置單元完成待檢測(cè)的油樣的配置；在線(xiàn)測(cè)試單元包括循環(huán)油路、循環(huán)泵、鼓氣泵、油箱、和油路溫度控制裝置，油箱與循環(huán)油路上設(shè)置有與油中氣體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置連接的接頭，在油箱上設(shè)置有取樣口，用于離線(xiàn)樣品取樣，進(jìn)行離線(xiàn)測(cè)試，循環(huán)泵推動(dòng)油樣在循環(huán)油路和油箱內(nèi)循環(huán)，在循環(huán)油路上設(shè)有油路溫度控制裝置，用于控制在線(xiàn)測(cè)試單元內(nèi)油樣的溫度，鼓氣泵提供載氣，在載氣力量的推動(dòng)之下，特征氣體被送到在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)口 ； 所述避雷器運(yùn)行模擬仿真系統(tǒng)，包括長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器、三相諧波電源系統(tǒng)、和特殊工況模擬裝置；長(zhǎng)時(shí)工頻發(fā)生器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的工頻放電，三相諧波電源模擬電力系統(tǒng)內(nèi)的諧波分量，特殊工況模擬裝置模擬污穢、淋雨等特殊工況。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103513132SQ201310434888
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王保山, 劉翔, 葉國(guó)雄, 郭克勤, 熊易, 湯霖, 付超, 胡民杰, 楊亞北, 彭超, 張銳, 黃華, 代靜, 汪英英, 郭浩洲, 應(yīng)斯, 梁正波, 唐鵬, 吳春九, 金建偉 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院