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箱变高压侧真空断路器智能化故障预警与诊断系统研究

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成果主要完成人

尚尔发、庞金鹏、李太保、王文杰、张 巍、安振东、陈思慧、王义营

项目概况

本项目是通过行程传感器、独立的采集单元、储能电机电流传感器等,对开关动作状态进行监控,分析断路器的操动机构动作特性、分/合速度,判断风电场箱变高压侧断路器的健康情况、使用寿命等,对故障情况进行判断并提示处理方法以及告警信息。为了建立了完善的高压开关智能化故障预警与诊断系统,国电投阿巴嘎旗绿能别力古台一期225MW风电场项目,基于系统运行状态,与厦门华电开关有限公司共同进行高压开关智能化故障预警与诊断系统研究与实施。 阿巴嘎旗绿能别力古台一期225MW风电项目在每台35kV箱变高压侧固定式固封极柱真空断路器均配置一台智能监测单元和数据采集传感器,实现对本台箱变的35kV断路器智能监测功能。智能监测单元装在每一台智能箱变中,通过自定义的规约,将所采集的模拟量及合分闸线圈曲线数据,传给位于升压站内的专家故障预警与诊断系统。其硬件免调试,即:在采样回路中,选用高精度、高稳定的器件,保证正常运行的高精度,避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大,现场无需对采样回路重新调整或整定。 智能开关柜监测单元,能够实时采集,处理及传输各类传感器数据,通过网络上传至智能开关设备专家诊断系统,能够对开关设备进行实时数据采集及历史数据的读取,并对采集数据进行处理分析,解析开关设备的运行状态,包括对机械特性分析、机械寿命预测、燃弧时间分析、断路器寿命预测、对开关设备故障判断等。包括监测和诊断断路器操动机构,通过监测断路器分/合闸线圈电流、断路器动作行程对断路器的动作过程参数进行计算,记录及分析、预警;还可以监测和诊断断路器触头电寿命及寿命越线预警。 智能化故障预警与诊断系统成功实施,结合了高压开关动作特性及开断特性原理,深度挖掘开关设备在运行中的高压开关动作特性,分析断路器故障情况,计算燃弧时间并预测断路器使用寿命,突破了当前高压开关监测诊断技术在故障诊断方面研究开发的不足。诊断系统对开关动作特性及开断特性的运行状态进行评价,采用寿命预测模型对开关运行过程中机械及灭弧性能进行分析及寿命预测,有效地延长了高压开关的设备的运行寿命,形成了寿命预测与安全运行评价的专家系统,支持了高压开关设备在寿命周期内的安全运行与维护。作为变电站自动化、无人化的一项技术保证,专家诊断系统在各种气候条件下包括夜晚、大雨、沙尘等十分严酷的条件,系统均会自动地、不间断地进行监测。监测量的种类、灵敏度、判断能力等均会比一般巡视人员更有优势。智能化故障预警与诊断系统成功应用,实时监测设备的健康状态,并且诊断系统会自动推送维护策略,例如:“提醒注意”、“停电时检查”、“立即停电检修”等,根据推送的策略信息,运维人员做出相应的决策。把事故扼杀在萌芽中,从而保证供电可靠性、设备的安全性。保证了系统安全稳定运行。 智能化故障预警与诊断系统成功应用,实现了设备预知性检修,大大减少了设备检修次数,减少了检修过程中人为因素造成的设备故障,以及由于受技术条件限制未能及时发现某些潜在的故障等,提高开关设备运行可靠性。 本项目的多项研究内容为行业技术创新,开关设备专家诊断系统可有效提供开关设备运行水平,推动了开关设备智能化技术的进步。因此,具有很好的社会效益。 本项目的研究成果将有效改进风电场检修流程,提高运行检修自动化操作水平。目前,开关设备在各个行业应用越来越广泛,同时开关设备的智能化也是以后发展的必然趋势。因此,具有良好的推广应用前景。