文档介绍：智能化电力变压器的概念与实现
张冠军1,黄新波2,赵文彬3
(1. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,西安,陕西 710049
2. 西安工程大学电子信息学院,西安,陕西 710048
3. 华东电力试验研究院,上海 200437
摘要:随着电力系统对智能化和运行可靠性要求的提高,以及计算机、传感和通信技术的飞速发展,未来电力系统的规划将逐渐发生变革。电力设备应配备各种数字化接口,使其具备自身状态信息管理、诊断、评估和控制的功能,实现智能化,进而基于各设备及线路的数字化信息运行信息,实现对电力系统及其设备的综合管理和监控,达到传统意义上“一次”和“二次”系统的融合。本文针对大型电力变压器,提出了智能化变压器的概念并给出了实例。
0 引言
电力设备作为电力系统的构成元件,其自身可靠性是电网安全运行的保证。电力设备是由电工材料构成的工业装备,完成电能的产生、变换和输送等功能,其自身并不具备运行状态反映的功能。电力设备所用材料主要为金属和绝缘材料,相对于金属材料而言,绝缘材料更容易损坏,特别是有机绝缘材料,很容易老化变质而使机电强度显著降低,随着长期运行而逐渐劣化,甚至出现事故。电力设备一旦出现故障,尤其是关键的大型设备(如高电压大容量的发电机、变压器、GIS、断路器等),将会造成重大的经济损失和社会影响,因此及时、准确、全面地了解掌握它们的运行状况是非常重要的。
在电力设备的运行过程中,电力部门可以获得电网的运行信息(电压、电流、功率等)和设备的保护信息(如各种继电器的状态等,它们反映的是一些故障发生时和发生后的信息),通称为二次信号。而对于设备本体的工作状况(称为一次信号),国内外的电力部门多年来普遍采用定期停电后进行预防性试验(离线)来掌握其信息以决定能否继续运行,存在需要停电、试验真实性和实时性差等缺点。在此基础上逐渐发展起了一些参数的在线监测技术,以变压器为例,如套管介损、铁芯电流、油中气体、局部放电、油中微水、热点温度、绕组变形等,部分解决了停电试验的一些缺点,近年来已在此方面取得一定经验和成效,但仍存在诸如检测的参数不全、各家自成系统、相互间兼容性差、不能统筹考虑、有时需要改动设备而实施困难等缺点,还不能保证全面、实时的反映设备的运行状况,缺乏相应的标准,造成了很大的混乱。
随着电力系统对智能化和运行可靠性要求的提高,以及计算机、传感和通信技术的飞速发展,这给电力设备制造商和电力系统运行部门提出了要求,也提供了机遇。如能在设计、制造设备的时候就为其配备各种数字化接口(能够反映设备的所有的一次和二次信息),使其成为设备的一部分,而这是运行部门难以实现的,使设备具备自身状态诊断和评估的功能,一方面可以提高设备的可靠性,也可提高产品的技术附加值。
作者初步认为未来电力系统自动化和智能化的格局应为:(1). 电力设备应配备各种
数字化接口,使其具备自身状态信息管理、诊断、评估和控制的功能,实现智能化。(2). 电力运行部门基于各电气元件的数字化信息以及电网的运行信息,完成电力系统及其设备的综合管理和监控,实现传统意义上“一次”和“二次”系统的融合。
电力变压器尤其是大型油浸式变压器,是电力系统最重要的设备之一,其运行可靠性直接关系电力系统的安全稳定。国内外统计数字均表明,变电设备中变压器事故引起的非计划停运时间最长,