隨著南方電網(wǎng)貴州畢節(jié)供電局電力調(diào)度控制中心通過(guò)中壓分布式新能源群調(diào)群控系統(tǒng)對(duì)5個(gè)分布式光伏場(chǎng)站完成批量出力調(diào)節(jié)指令下發(fā)，貴州第1次實(shí)現(xiàn)中壓分布式新能源的規(guī)?；珳?zhǔn)調(diào)控。
畢節(jié)目前中壓分布式新能源裝機(jī)容量超144兆瓦，此前調(diào)控技術(shù)手段缺乏，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式新能源場(chǎng)站進(jìn)行出力調(diào)節(jié)。該分布式新能源群調(diào)群控系統(tǒng)部署應(yīng)用后，系統(tǒng)可對(duì)分布式新能源場(chǎng)站根據(jù)調(diào)節(jié)需求分組，對(duì)區(qū)域或群組內(nèi)多個(gè)場(chǎng)站科學(xué)、合理、公平地分配出力策略，秒級(jí)完成多場(chǎng)站協(xié)同指令下發(fā)，效率提升90%以上。群調(diào)群控實(shí)現(xiàn)了高效快捷、公平合理、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的分布式新能源場(chǎng)站出力控制，有效促進(jìn)地區(qū)分布式新能源消納及發(fā)展，為配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。
畢節(jié)供電局在新型電力系統(tǒng)智能調(diào)控領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，已建成新能源可觀、可測(cè)、可控一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)新能源短期、超短期等多時(shí)間尺度、高精度功率預(yù)測(cè)，極大提升清潔能源有功、無(wú)功控制能力。
一、前言
1.1 概述（LYWM-02電力調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品“SF6微水密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"耐用，質(zhì)量可靠）
六氟化硫（SF6）是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質(zhì)不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設(shè)備占地面積小，運(yùn)行噪聲小，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，這極大地提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)變電站的概念，使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)，成為城網(wǎng)變電站改造的重要途徑。
隨著我國(guó)電力設(shè)備無(wú)油化、小型化的發(fā)展，在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質(zhì)的斷路器等逐年增加。對(duì)SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)已成為保證SF6斷路器等電器設(shè)備正?？煽窟\(yùn)行的主要技術(shù)措施之一。
SF6高壓開(kāi)關(guān)電器在制造和運(yùn)行中因?yàn)椋?/span>
SF6新氣中含有一定水分。
在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣補(bǔ)氣時(shí)，因工藝過(guò)程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分。
因密封不嚴(yán)，在SF6向外泄漏時(shí)，會(huì)反向滲入水分。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項(xiàng)物理指標(biāo)是否處于額定范圍之內(nèi)，決定著該斷路器的可靠運(yùn)行狀態(tài)。電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程強(qiáng)制規(guī)定，在設(shè)備投運(yùn)前和運(yùn)行中都必須定期對(duì)SF6氣體的密度和含水量進(jìn)行檢測(cè)。SF6氣體含水量的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。
1.2 SF6氣體在運(yùn)行中的檢測(cè)及污染后果
SF6氣體的濕度、密度兩項(xiàng)物理指標(biāo)是否處于額定范圍之內(nèi)，決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開(kāi)關(guān)電器在制造和運(yùn)行中因?yàn)椋篠F6新氣中含有一定水分；在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣、補(bǔ)氣時(shí)，因工藝過(guò)程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)會(huì)留有水分；在開(kāi)關(guān)工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴(yán)，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠(yuǎn)高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會(huì)向氣室內(nèi)反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時(shí)含水量上升。超標(biāo)的水分會(huì)造成下列危害：
SF6氣體含有超標(biāo)的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時(shí)可使SF6發(fā)生水解反應(yīng)，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價(jià)硫氟化物，在高溫拉弧的作用下，還將分解產(chǎn)生溫室氣體之一的二氧化硫（SO2）和氫氟酸（HF）。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件，并產(chǎn)生熱量從而導(dǎo)致氣室內(nèi)氣體壓力的危險(xiǎn)升高，斷路器耐壓強(qiáng)度和開(kāi)斷容量下降，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)致斷路器爆炸，不僅引起電網(wǎng)事故，還將造成有害和溫室氣體灌放大氣，形成電氣和環(huán)保災(zāi)害。
電力相關(guān)規(guī)程規(guī)定：每日巡回監(jiān)視氣體密度，每1-2年對(duì)SF6氣體的含水量進(jìn)行檢測(cè)。含水量檢測(cè)通常采用露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)停電檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)取樣氣體流量，即30-40升/小時(shí)計(jì)算，一次測(cè)試需排放SF6氣體約35升。電力工業(yè)分成兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團(tuán)。至06年底，僅一個(gè)電網(wǎng)公司，即國(guó)家電網(wǎng)公司所轄電網(wǎng)中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺(tái)，上述數(shù)量還不包括每年增長(zhǎng)的10%左右。平均每臺(tái)斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長(zhǎng)壽命的大氣污染效果不言而喻。
1.3 在線監(jiān)測(cè)是確保電力與環(huán)?？煽康挠辛Υ胧?/span>
我公司根據(jù)目前電力行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)研制了SF6在線式微水密度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于電力行業(yè)的主設(shè)備之一SF6高壓斷路器SF6氣體的在線監(jiān)測(cè)與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對(duì)SF6氣體的含水量、密度和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集顯示、信息遠(yuǎn)傳、故障報(bào)警、閉鎖機(jī)構(gòu)啟動(dòng)、后臺(tái)數(shù)據(jù)顯示與分析等，為電力系統(tǒng)生產(chǎn)管理與設(shè)備狀態(tài)檢修提供信息與依據(jù)。
1.4 在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)用的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義
(1)、有助于地球環(huán)保
SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用基本防止了大量SF6氣體的排放，具有地球環(huán)保意義。
(2)、保障電力工作者的身體健康
SF6氣體在電氣設(shè)備中經(jīng)電暈、火花及電弧放電作用，還會(huì)產(chǎn)生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會(huì)刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強(qiáng)脫水劑，大量吸入會(huì)嚴(yán)重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用將大大減少SF6氣體的排放，有利于保障電力工作者的身體健康。
(3)、減少停電時(shí)間和事故損失，提高供電時(shí)率，提高電力設(shè)備管理水平
SF6微水與密度綜合在線監(jiān)測(cè)裝置可長(zhǎng)期掛網(wǎng)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)SF6氣體的含水量和密度。其配備的無(wú)線lora通訊，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心。當(dāng)被測(cè)氣體指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)器將自動(dòng)按事先設(shè)定的門限上傳報(bào)警信號(hào)至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，或直接啟動(dòng)報(bào)警裝置。上位機(jī)軟件可按設(shè)定的時(shí)間和頻率，采樣存儲(chǔ)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)繪制成變化趨勢(shì)圖供觀察分析之用。它的運(yùn)用將從技術(shù)上有力地支撐狀態(tài)檢修模式，并免去供電公司為完成檢測(cè)工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測(cè)設(shè)備、高價(jià)值的SF6氣體和人工巡檢對(duì)發(fā)現(xiàn)故障隱患系統(tǒng)的不及時(shí)性，保障設(shè)備的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，減少停電時(shí)間和事故損失，增加設(shè)備運(yùn)行效率，提高設(shè)備運(yùn)行的管理水平。
(4)、減員增效
以南京供電公司為例，南京市現(xiàn)有200余個(gè)變電站，按平均每個(gè)變電站分?jǐn)偟脑O(shè)備巡檢人員一人計(jì)算，現(xiàn)有約200余人的巡檢隊(duì)伍，采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬(wàn)元/年計(jì)算，每年可減少支出1260萬(wàn)元，該系統(tǒng)的運(yùn)行有利于供電主業(yè)人員的精減，為供電系統(tǒng)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)提供了大量的人力資源。
從設(shè)備、管理、檢修和環(huán)保四個(gè)方面對(duì)SF6氣體在線檢測(cè)設(shè)備使用前后對(duì)比分析的結(jié)論為：使用數(shù)字式SF6氣體微水綜合在線檢測(cè)設(shè)備后，當(dāng)年就可收回成本的89.3%。
二、產(chǎn)品概述（LYWM-02電力調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品“SF6微水密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"耐用，質(zhì)量可靠）
2.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介
為適應(yīng)我國(guó)電力行業(yè)體制改革的需要和加快電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及狀態(tài)檢修發(fā)展的步伐，研究和探索以在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，故障檢修與預(yù)防性相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)*大可靠性和*低成本消耗為目標(biāo)的狀態(tài)檢修模式，我公司研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SF6氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該設(shè)備能夠以高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量精度，長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢(shì)，其功能是在SF6氣體有關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)變化時(shí)，給出變化曲線；有關(guān)指標(biāo)達(dá)到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置；當(dāng)有關(guān)指標(biāo)超標(biāo)達(dá)到危險(xiǎn)狀況時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)閉鎖裝置，禁止斷路器動(dòng)作，以保障設(shè)備和變電站整套系統(tǒng)的保障。上述監(jiān)測(cè)設(shè)備配有無(wú)線lora通訊接口，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至變電站、城市中心乃至更上級(jí)監(jiān)控中心，真正實(shí)現(xiàn)變電站，尤其是無(wú)人值班站的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)為斷路器的狀態(tài)檢修提供了有效依據(jù)。
2.2 產(chǎn)品功能（LYWM-02電力調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品“SF6微水密度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"耐用，質(zhì)量可靠）
（1）在線監(jiān)測(cè)SF6氣體濕度、密度與溫度；
（2）在線監(jiān)測(cè)氣體泄漏與泄漏報(bào)警；
（3）可按預(yù)設(shè)值或用戶給定值自動(dòng)啟動(dòng)低壓報(bào)警和閉鎖裝置
（4）通過(guò)lora無(wú)線通訊至監(jiān)控后臺(tái)；
（5）通過(guò)后臺(tái)軟件自動(dòng)繪制狀態(tài)變化趨勢(shì)圖；
（6）可選大屏幕液晶顯示器現(xiàn)場(chǎng)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，具備屏幕保護(hù)和聲控顯示功能；
（7）手持遙控器設(shè)置報(bào)警與閉鎖門限值和顯示方式；
（8）全密封，抗干擾，適用于室外和低溫環(huán)境。
2.3 產(chǎn)品特點(diǎn)
（1）高精度與高可靠性
變送器采用了進(jìn)口高穩(wěn)定性傳感器，傳感器經(jīng)變送器內(nèi)部電路的修正、補(bǔ)償，其輸出線性度好，精度高；變送器外部結(jié)構(gòu)也更適于高頻電場(chǎng)環(huán)境下的測(cè)量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控和狀態(tài)檢修
該變送器可長(zhǎng)期掛線運(yùn)行。其配備的通過(guò)無(wú)線lora通訊，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心。當(dāng)被測(cè)氣體指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)器將自動(dòng)按事先設(shè)定的門限上傳報(bào)警或閉鎖信號(hào)至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，或直接啟動(dòng)報(bào)警、閉鎖裝置。上位機(jī)軟件可按設(shè)定的時(shí)間和頻率，采樣存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并按需要將上述數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制成變化趨勢(shì)圖，供觀察分析之用。
SF6氣體綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，有利于及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保障電力系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，使?fàn)顟B(tài)檢修得以實(shí)現(xiàn)，減少檢修費(fèi)用和停電時(shí)間，從而提高管理水平。
（3）結(jié)構(gòu)特別，安裝使用方便
傳感器采用全封閉設(shè)計(jì)，外形特別美觀，傳感器、電源、數(shù)據(jù)輸出電路和安裝在同一機(jī)殼內(nèi)。它防水抗塵防爆，抗強(qiáng)電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場(chǎng)環(huán)境和室外環(huán)境。
2.4 變送器技術(shù)指標(biāo)
測(cè)量參數(shù)
露點(diǎn)范圍： -50…+20℃ Td/f
壓力范圍： 0…+10bar
溫度范圍： -40…+80℃
計(jì)算參數(shù)
轉(zhuǎn)化為20 °C標(biāo)準(zhǔn)條件下的參數(shù)
微水值： 10…20000ppm
壓力值(密度)：1 ...12 bar
SF6混合密度: 0 ...100 kg/m3
輸出參數(shù)有: PPM20（20℃下微水）、P20（20℃下壓力，密度）、T（℃）、Td（露點(diǎn)）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點(diǎn)）、密度（㎏/m3）
精度
露點(diǎn)精度： ±3℃ Td
壓力值(密度)精度：±0.1% FS
溫度精度：±1℃
傳感器響應(yīng)時(shí)間:
露點(diǎn)傳感器: 2S(20℃)
壓力傳感器:<0.5S(20℃)
工作環(huán)境
變送器工作溫度：-40...+80℃
過(guò)載壓力： 20 bar
相對(duì)濕度： 0~100RH%
被測(cè)氣體： SF6,SF6/N2混合氣
輸出
通訊方式： 無(wú)線lora
傳輸速度： 9600bps
一般參數(shù)
工作電壓: 18…36VDC
功 率:<3W
重 量：361g
防護(hù)等級(jí)： IP65
外殼材質(zhì)：不銹鋼
接頭材質(zhì)：不銹鋼
電氣接頭：M12連接器
機(jī)械接口: M30*1.5
密封方式： O型圈（33*2.5mm）
漏氣率： ≤10-9Pa·m3/s（氦氣檢測(cè)）
額定充氣壓力： 0.6MPa abs
抗電磁干擾
浪涌: 4級(jí)（GB/T 17626.5-2008）
靜電放電 : 4級(jí)（GB/T 14598.14-2010）
快速瞬變干擾: 4級(jí)（GB/T 14598.10-2007）
阻尼振蕩磁場(chǎng): 5級(jí)（GB/T 17626.10-1998）
射頻傳導(dǎo)干擾: 3級(jí)（GB/T 17626.6-2008）
脈沖群干擾: 3級(jí)（GB/T 17626-12-1998）
可靠實(shí)驗(yàn) GB 4943.1-2001
抗電強(qiáng)度測(cè)試 700 VDC
絕緣阻抗測(cè)試 3200MΩ
振動(dòng)測(cè)試 GB/T 11287一2000
沖擊與碰撞試驗(yàn) GB/T 14537一1993
尺寸圖：
由南方電網(wǎng)云南普洱供電局研發(fā)的南方電網(wǎng)第1個(gè)繼電保護(hù)智能運(yùn)維預(yù)警平臺(tái)順利通過(guò)驗(yàn)收，正式上線使用。該成果可實(shí)現(xiàn)全電壓等級(jí)變電站繼電保護(hù)定值自動(dòng)比對(duì)，壓板可視化智能運(yùn)維，保護(hù)功能運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)感知，電網(wǎng)運(yùn)行方式智能識(shí)別，電網(wǎng)一、二次運(yùn)行方式一致性自動(dòng)診斷，保護(hù)功能狀態(tài)健康性評(píng)估，異常預(yù)警等高級(jí)功能，將極大提升保護(hù)功能運(yùn)行的可靠性和巡視效率，降低保護(hù)功能運(yùn)行的隱性風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)前繼電保護(hù)壓板和定值雖有監(jiān)測(cè)與定期核對(duì)，但繼電保護(hù)運(yùn)行數(shù)據(jù)呈碎片狀，蜂窩性智能關(guān)聯(lián)度滯后，缺乏多源運(yùn)行數(shù)據(jù)的聚類融合機(jī)制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)挖掘和深化應(yīng)用不足。最重要的是缺乏針對(duì)保護(hù)功能健康性實(shí)時(shí)自動(dòng)診斷分析、預(yù)警手段，導(dǎo)致繼電保護(hù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)診斷預(yù)警水平受限。
普洱供電局研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)兩年研發(fā)，打通與自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道，解決了保護(hù)功能異常對(duì)保護(hù)運(yùn)行的可靠性影響范圍研判不準(zhǔn)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下其保護(hù)功能狀態(tài)健康性的自動(dòng)診斷和異常預(yù)警。此外，還研究構(gòu)建了具備自主學(xué)習(xí)并迭代升級(jí)的一、二次運(yùn)行方式專家模型和繼電保護(hù)功能專家模型，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)智能辨別，解決了保護(hù)功能與隨著電網(wǎng)運(yùn)行方式變化后匹配性、時(shí)效性不足的難題。
目前，該成果已在云南普洱電網(wǎng)運(yùn)用，通過(guò)電網(wǎng)一次運(yùn)行方式和繼電保護(hù)全息數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)自動(dòng)診斷保護(hù)功能狀態(tài)健康性。接下來(lái)，該項(xiàng)成果將在云南電網(wǎng)全線推廣使用，為電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)維人員提供有力輔助決策技術(shù)手段，持續(xù)提高繼電保護(hù)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的保障能力。
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