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TMS變壓器故障預警系統

文章來源:dianli 更新時間:2020-04-24

  一、 概述

  通過對變壓器在運行過程中所出現各類故障的統計調查,我公司技術人員有針對性地進行了大量試驗,并會同多名國內變壓器專家進行交流。較后一致認為,在變壓器真正出現各類故障之前,完全可以通過對其主要性能參數進行在線監測和分析,即可完全對變壓器進行故障早期診斷并及時采取相應處理措施,從而發現缺陷和問題,避免故障進一步擴大,降低事故的發生幾率。根據以上分析,我公司在國內開發出TMS變壓器故障預警系統,解決了變壓器發生故障時早期診斷不準確的難題。

  TMS變壓器故障預警系統采取集成設計思想,以變壓器為目標,采用分層分布式網絡結構,實現對變壓器的遠程、在線式、網絡化集中監測與故障診斷,克服一個變電站內不同設備的在線監測系統"各自為政"的弊端,實現了對變壓器的綜合故障早期診斷和預警。

  二、系統結構

  1.結合變壓器事故的發生率和監測方法的種類,變壓器故障預警系統打破以前單一的監測模式,采用綜合監測變壓器的油溫、線圈溫度、局部放電、乙炔、氫氣、滲油、振動、鐵芯接地電流、油泵故障等情況,通過在變壓器上安裝溫度傳感器、振動傳感器、超聲波傳感器、高頻電流互感器、高壓套管傳感器、氣體傳感器、油位傳感器的方法,這些傳感器監測到的數據傳輸給監測單元,監測單元進行數據處理再通過RS485通訊遠傳給監控室里的電腦,通過上位機以直觀的視角把變壓器的運行狀態展現出來,方便對變壓器的故障進行預判,避免事故發生。系統構架圖如下:

  3.系統構成:

  后臺主機,包括8個在線監測子系統:

  1.變壓器局部放電在線監測子系統

  2.氣體含量在線監測子系統

  3.變壓器振動在線監測子系統

  4.變壓器油溫在線監測子系統

  5.變壓器線圈溫度監測系統

  6.鐵芯接地電流在線監測子系統

  7.變壓器油泵故障監測系統

  8.變壓器滲漏油監測系統

  3.2監測單元介紹:

  傳感器采集的數據匯總到監測單元,監測單元將各個數據進行數字化處理,將處理后的數字信號傳輸到后臺主機進行綜合分析

  3.3各種傳感器配置:

  3.3.1油溫傳感器2個

  3.3.2線圈溫度傳感器3個.

  3.3.3超聲波傳感器4個

  3.3.4振動傳感器2個

  3.3.5高頻電流互感器1個或高壓套管傳感器3個,如果現場安裝時能停電安裝,則可優先考慮安裝高壓套管傳感器,否則可安裝高頻電流互感器。

  3.3.6氣體監測傳感器1個

  3.3.7油位傳感器1個

  3.3.8鐵心接地電流互感器1個

  三、傳感器參數及功能

 ?。?)、振動傳感器

  參數:

  數字輸出

  輸出方式RS485、RS232或TTL電平接口標準可選

  寬溫工作-40-+85℃

  優異的偏差穩定性

  高環境適應性(沖擊和溫度)

  高精度

  高抗震性能>3500g

  小體積

 ?。?)、溫度傳感器

  產品優點:

  變壓器的繞組溫度顯示及遠程傳送

  波紋伸縮節技術

  壽命超長,功能可靠

  在整個生命周期中無需重新調節和校準

  多點溫度變化曲線

  開關可以單獨調節

  可以選擇滯后

  自主補償環境溫度

  觀察窗使用層壓安全玻璃,帶紫外線過濾膜

  參數:

  測量范圍:-40-+150℃

  指示精度:±3℃

  模擬輸出端:4-20mA、5V直流電

  內置匹配電阻可選:

  繞組溫度指示器:適合于CT較大值為2.2A的連續電流;設置范圍為輸入電流的0-80%

  繞組溫度指示器:適合于CT較大值為2.65A的連續電流;設置范圍為輸入電流的45-85%

 ?。?)、高頻電流互感器

  參數:

  頻率范圍: 500kHz-30MHz

  卡裝方式:開口

  開口內徑:50-100mm可選

  防護等級:IP68

 ?。?)高壓套管傳感器

  安裝方式:傳感器直接與原末屏接地帽互換

  傳感器材料:外部殼體采用304不銹鋼,內部殼體采用黃銅鍍鎳。

  信號提取方式:電磁感應

  信號傳輸方式:50Ω同軸電纜

  檢測頻帶: 500kHz-30MHz

  傳感器靈敏度:1pC

  防護等級: IP65

  接口類型:BNC接口

  供電方式:無源

 ?。?)、超聲波傳感器

  參數:

  頻率范圍:60kHz-300kHz

  分辨率:1 dB

  精度:±1dB

 ?。?)、氣體檢測傳感器

  參數:

  測量范圍:乙炔、氫氣

  采樣方式:泵吸式(滲透式)

  顯示方式:液晶數字顯示氣體濃度值和狀態說明

  響應時間:<15s

  四、系統的主要功能特點

  (1)系統具備自診斷功能,主機能自動診斷硬件設備的故障,并給予明確提示;系統配備軟、硬件看門狗,確保無死機現象發生。同時,軟件可給出軟件自身的運行狀態參數。

  (2)系統可對用戶基本信息進行設置;

  (3)系統可對設備配置信息進行設置;

  (4)系統可對各在線監測子系統的運行參數進行設置(監測間隔時間、數據采樣周期、定時巡檢時間等);

  (5)系統采用定時巡檢方式進行數據采集;

  (6)系統運行參數設置既可由主機設定,又可由上位機遠程設定;

  (7)系統具有追蹤監測(鎖定監測)功能,可使用追蹤監測功能自動對變壓器進行監測;在檢測參數高于設定閾值時,設備參數變化趨勢較快時或通過監測系統診斷軟件計算處理后這幾種狀態下可自動追蹤監測故障征兆的設備。

  (8)系統具有綜合故障診斷功能,充分利用監測數據;對變壓器故障進行智能診斷,根據在線監測到的各種設備數據,具有基于人工神經網絡或模糊數學等高級人工智能診斷故障的能力。

  (9)系統采用多級報警方式,監測數據超過設定限值或總合診斷結果需要報警時即會自動報警,并能在線修改報警閾值;報警方式可靈活設定,可將報警信息發送給遠程計算機,又可設置通訊接口,自動連接到相關人員的通訊設備上。在線修改報警閾值可在現場主機或網絡用戶遠程設置;

  (10)系統具有故障報警輸出接點;

  (11)系統可圖形顯示設備的監測位置(監測設備拓撲圖);

  (12)系統可以報表形式顯示監測數據;

  (13)系統可以趨勢圖、直方圖、放電圖譜、PRPS、PRPD、三維放電譜圖、工頻放電譜圖等形式顯示監測結果;

  (14)系統具備數據編程、數據拷貝、列表打印等計算和管理系統基本功能;

  (15)可以鎖定方式顯示某個子系統的監測結果;

  (16)可以循環方式顯示各個子系統的監測結果;

  (17)具有遠程監測與診斷功能;

  (18)具有打印輸出監測圖表功能;

  五、可預測故障類型

 ?。?)可對變壓器繞組故障進行預警

  主要包括繞組松動、位移、絕緣缺陷、變形、燒損,繞組接地、繞組斷路、相間短路,匝間短路,斷線及接頭開焊等。由于繞組是變壓器的心臟,其發生故障若不及時處理,將導致繞組完全損壞,嚴重會導致變壓器爆炸。

 ?。?)可對變壓器油溫過熱進行預警

  運行中變壓器的鐵損和銅損轉化為熱量,若在同樣條件下,變壓器上層油溫比平時高出10℃以上,或負載不變而溫度不斷上升(冷卻裝置運行正常),則為溫度出現異常。

 ?。?)可對變壓器主絕緣缺陷等問題進行預警

  變壓器內部絕緣是其質量優劣的關鍵,大部分故障都是因為變壓器絕緣性能不佳而引起的。絕緣故障可分為絕緣損傷和介損超標,此類故障屬于輕度性故障,當其出現時,變壓器雖然仍能正常運行,但這只局限于短期內。

 ?。?)可對緊固件松動問題進行預警

  變壓器在長期運行過程中,難免會出現變壓器內外緊固螺絲的松動問題,該預警裝置可根據監測到實際振動信號的幅值綜合判定提前發現此缺陷而提前發出預警信號。

 ?。?)可對變壓器滲漏油進行預警

  通過對油位變化及油溫變化情況,可對變壓器是否有滲漏油情況進行報警。

 ?。?)可對變壓器局放異常進行預警

  根據變壓器局放、幅值、頻率、放電次數等變化情況,對局放異常狀態進行預警。

  六、變壓器故障預警系統后臺

  "TMS變壓器故障預警系統"以在線監測系統獲取的監測數據為基礎,充分利用在線監測數據的動態特性,融合多類型的在線監測數據,結合了人工神經網絡和專家系統技術,開發了綜合型智能動態診斷專家系統。系統利用神經網絡完成知識獲取、推理和知識庫維護等任務,專家系統部分負責與用戶交互,對輸入信息預處理,以及對神經網絡輸出進行綜合分析。

  對設備實施多參數、多種故障特征信息的在線監測是故障綜合診斷的基礎,在線監測系統提供的連續數據保證了TMS變壓器故障預警系統具有動態特性,可以對設備潛在故障的發展趨勢作出有效的判斷,本診斷系統的多信息綜合和動態診斷特性是區別于以往類似系統的主要特征。

  界面圖如下:

  七.該系統適用的電壓等級變壓器配置情況如下:

  1.對110KV等級變壓器建議安裝:

 ?。?)3.12變壓器局部放電在線監測子系統

 ?。?)3.13變壓器油溫在線監測子系統

 ?。?)3.14鐵芯接地電流在線監測子系統

 ?。?)3.15氣體含量在線監測子系統

 ?。?)3.16變壓器滲漏油監測系統

  2.對220KV及以上電壓等級變壓器建議8個系統全部安裝。

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