產(chǎn)品目錄 | Product catalog
技術(shù)文章 | Technical articles
近年來，新型電力系統(tǒng)正在加速構(gòu)建。在江蘇，發(fā)電主體由單一的燃煤發(fā)電，轉(zhuǎn)變?yōu)轱L、光等新能源發(fā)電和煤電并存的態(tài)勢，新能源消納壓力日益增加，這就需要一個能夠匹配多元化電源發(fā)展趨勢的“電網(wǎng)大腦"。國網(wǎng)江蘇電力利用新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對電網(wǎng)各類設(shè)備的智能分析與控制。
“電廠發(fā)多少電，發(fā)出來的電往哪兒送，都是靠調(diào)度系統(tǒng)來控制的。運行控制系統(tǒng)就相當于電網(wǎng)運行的大腦。"
據(jù)仇晨光介紹，新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)是在傳統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在數(shù)據(jù)采集范圍、系統(tǒng)運算能力、省市協(xié)同效率、基礎(chǔ)調(diào)度功能等方面進行了全面升級，具備信息感知更立體、實時調(diào)度更精準、在線決策更智能、運行組織更科學、人機交互更友好、平臺支撐更堅強等特征。
針對新能源發(fā)電的特點，新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)量身定制了實時“電網(wǎng)畫像"功能，通過在線滾動計算當前電網(wǎng)的動態(tài)輸送能力，精準反映電網(wǎng)實時運行狀態(tài)。“根據(jù)電網(wǎng)精準畫像，我們就可以精準調(diào)控火力發(fā)電廠的發(fā)電量，讓電網(wǎng)多利用新能源，提升新能源發(fā)電的利用率，也能避免惡劣情況下新能源發(fā)電過多，而危及電網(wǎng)安全運行的情況。"
一、前言（LYWM-02 電力體制改革“密度微水在線監(jiān)測系統(tǒng)"測試速度大大提高）
1.1 概述
六氟化硫（SF6）是一種無毒、無味、無色、無嗅、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，運行噪聲小，無火災危險，這極大地提高了電氣設(shè)備運行的安全可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應用，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)展得以實現(xiàn)，成為城網(wǎng)變電站改造的重要途徑。
隨著我國電力設(shè)備無油化、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SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測已成為保證SF6斷路器等電器設(shè)備正常安全運行的主要技術(shù)措施之一。
SF6高壓開關(guān)電器在制造和運行中因為：
SF6新氣中含有一定水分。
在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分。
因密封不嚴，在SF6向外泄漏時，會反向滲入水分。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內(nèi)，決定著該斷路器的安全運行狀態(tài)。電網(wǎng)運行規(guī)程強制規(guī)定，在設(shè)備投運前和運行中都必須定期對SF6氣體的密度和含水量進行檢測。SF6氣體含水量的現(xiàn)場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點儀進行現(xiàn)場檢測。
1.2 SF6氣體在運行中的檢測及污染后果
SF6氣體的濕度、密度兩項物理指標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高壓開關(guān)電器在制造和運行中因為：SF6新氣中含有一定水分；在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)會留有水分；在開關(guān)工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會向氣室內(nèi)反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時含水量上升。超標的水分會造成下列危害：
SF6氣體含有超標的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時可使SF6發(fā)生水解反應，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價硫氟化物，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)生熱量從而導致氣室內(nèi)氣體壓力的危險升高，斷路器耐壓強度和開斷容量下降，嚴重情況下將導致斷路器爆炸，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SF6氣體的含水量進行檢測。含水量檢測通常采用露點儀進行現(xiàn)場停電檢測，檢測時按標準取樣氣體流量，即30-40升/小時計算，一次測試需排放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。至2006年底，僅一個電網(wǎng)公司，即國家電網(wǎng)公司所轄電網(wǎng)中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺，上述數(shù)量還不包括每年增長的10%左右。平均每臺斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長壽命的大氣污染效果不言而喻。
1.3 在線監(jiān)測是確保電力與環(huán)保安全的有力措施
我公司根據(jù)目前電力行業(yè)的發(fā)展趨勢研制了SF6在線式微水密度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應用于電力行業(yè)的主設(shè)備之一SF6高壓斷路器SF6氣體的在線監(jiān)測與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對SF6氣體的含水量、密度和溫度進行實時數(shù)據(jù)采集顯示、信息遠傳、故障報警、閉鎖機構(gòu)啟動、后臺數(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)測裝置運用的社會和經(jīng)濟意義
(1)、有助于地球環(huán)保
SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測技術(shù)的應用基本防止了大量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，還會產(chǎn)生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強脫水劑，大量吸入會嚴重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測技術(shù)的應用將大大減少SF6氣體的排放，有利于保障電力工作者的身體健康。
(3)、減少停電時間和事故損失，提高供電時率，提高電力設(shè)備管理水平
SF6微水與密度綜合在線監(jiān)測裝置可長期掛網(wǎng)運行，監(jiān)測SF6氣體的含水量和密度。其配備的無線lora通訊，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心。當被測氣體指標超標時，監(jiān)測器將自動按事先設(shè)定的門限上傳報警信號至遠方監(jiān)控中心，或直接啟動報警裝置。上位機軟件可按設(shè)定的時間和頻率，采樣存儲顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并自動繪制成變化趨勢圖供觀察分析之用。它的運用將從技術(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工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測設(shè)備、高價值的SF6氣體和人工巡檢對發(fā)現(xiàn)故障隱患系統(tǒng)的不及時性，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，減少停電時間和事故損失，增加設(shè)備運行效率，提高設(shè)備運行的管理水平。
(4)、減員增效
以南京供電公司為例，南京市現(xiàn)有200余個變電站，按平均每個變電站分攤的設(shè)備巡檢人員一人計算，現(xiàn)有約200余人的巡檢隊伍，采用在線監(jiān)測系統(tǒng)后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬元/年計算，每年可減少支出1260萬元，該系統(tǒng)的運行有利于供電主業(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)保四個方面對SF6氣體在線檢測設(shè)備使用前后對比分析的結(jié)論為：使用數(shù)字式SF6氣體微水綜合在線檢測設(shè)備后，當年就可收回成本的89.3%。
二、產(chǎn)品概述（LYWM-02 電力體制改革“密度微水在線監(jiān)測系統(tǒng)"測試速度大大提高）
2.1 產(chǎn)品簡介
為適應我國電力行業(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)測技術(shù)為基礎(chǔ)，故障檢修與預防性相結(jié)合，以實現(xiàn)*大可靠性和*低成本消耗為目標的狀態(tài)檢修模式，我公司研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SF6氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)。該設(shè)備能夠以高于國家標準的測量精度，長期在線監(jiān)測斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢，其功能是在SF6氣體有關(guān)指標出現(xiàn)變化時，給出變化曲線；有關(guān)指標達到報警狀態(tài)時，報警或自動啟動報警裝置；當有關(guān)指標超標達到危險狀況時，報警或自動啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，以保障設(shè)備和變電站整套系統(tǒng)的安全。上述監(jiān)測設(shè)備配有無線lora通訊接口，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監(jiān)控中心，真正實現(xiàn)變電站，尤其是無人值班站的設(shè)備在線監(jiān)測。同時，監(jiān)測到的各項指標的變化趨勢為斷路器的狀態(tài)檢修提供了有效依據(jù)。
2.2 產(chǎn)品功能
（1）在線監(jiān)測SF6氣體濕度、密度與溫度；
（2）在線監(jiān)測氣體泄漏與泄漏報警；
（3）可按預設(shè)值或用戶給定值自動啟動低壓報警和閉鎖裝置
（4）通過lora無線通訊至監(jiān)控后臺；
（5）通過后臺軟件自動繪制狀態(tài)變化趨勢圖；
（6）可選大屏幕液晶顯示器現(xiàn)場顯示實時數(shù)據(jù)，具備屏幕保護和聲控顯示功能；
（7）手持遙控器設(shè)置報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
（1）高精度與高可靠性
變送器采用了進口高穩(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)也更適于高頻電場環(huán)境下的測量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）實現(xiàn)在線監(jiān)測監(jiān)控和狀態(tài)檢修
該變送器可長期掛線運行。其配備的通過無線lora通訊，可將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)控中心。當被測氣體指標超標時，監(jiān)測器將自動按事先設(shè)定的門限上傳報警或閉鎖信號至遠方監(jiān)控中心，或直接啟動報警、閉鎖裝置。上位機軟件可按設(shè)定的時間和頻率，采樣存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按需要將上述數(shù)據(jù)自動繪制成變化趨勢圖，供觀察分析之用。
SF6氣體綜合在線監(jiān)測技術(shù)的應用，可以實現(xiàn)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測，有利于及時掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，使狀態(tài)檢修得以實現(xiàn)，減少檢修費用和停電時間，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，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殼內(nèi)。它防水抗塵防爆，抗強電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場環(huán)境和室外環(huán)境。
2.4 變送器技術(shù)指標
測量參數(shù)
露點范圍： -50…+20℃ Td/f
壓力范圍： 0…+10bar
溫度范圍： -40…+80℃
計算參數(shù)
轉(zhuǎn)化為20 °C標準條件下的參數(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）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點）、密度（㎏/m3）
精度
露點精度： ±3℃ Td
壓力值(密度)精度：±0.1% FS
溫度精度：±1℃
傳感器響應時間:
露點傳感器: 2S(20℃)
壓力傳感器:<0.5S(20℃)
工作環(huán)境
變送器工作溫度：-40...+80℃
過載安全壓力： 20 bar
相對濕度： 0~100RH%
被測氣體： SF6,SF6/N2混合氣
輸出
通訊方式： 無線lora
傳輸速度： 9600bps
一般參數(shù)
工作電壓: 18…36VDC
功 率:<3W
重 量：361g
防護等級： 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）
額定充氣壓力： 0.6MPa abs
抗電磁干擾
浪涌: 4級（GB/T 17626.5-2008）
靜電放電 : 4級（GB/T 14598.14-2010）
快速瞬變干擾: 4級（GB/T 14598.10-2007）
阻尼振蕩磁場: 5級（GB/T 17626.10-1998）
射頻傳導干擾: 3級（GB/T 17626.6-2008）
脈沖群干擾: 3級（GB/T 17626-12-1998）
安全實驗 GB 4943.1-2001
抗電強度測試 700 VDC
絕緣阻抗測試 3200MΩ
振動測試 GB/T 11287一2000
沖擊與碰撞試驗 GB/T 14537一1993
尺寸圖：
2.5 專用三通
專用三通需要根據(jù)具體設(shè)備情況而設(shè)計加工，我公司已經(jīng)針對國內(nèi)外絕大多數(shù)斷路器，GIS等設(shè)備開發(fā)了專用三通。三通的一端為進氣口，另一端為預留補氣口，兩段均有內(nèi)置逆止閥。傳感器通過三通安裝在充氣設(shè)備的補氣口上。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
白鶴灘入蘇特高壓直流工程姑蘇換流站功率互濟方式實現(xiàn)全額滿功率運行，互濟功率達200萬千瓦。這是目前世界上很*、最靈活的功率控制手段。這背后，新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)通過建立功率互濟智慧算法，實現(xiàn)不同功率互濟目標下智能生成電網(wǎng)調(diào)度策略，進一步提升蘇錫常南部電網(wǎng)供電能力。
除了在省內(nèi)功率互濟發(fā)揮作用，新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)還支撐電網(wǎng)“西電東送"跨區(qū)跨省清潔能源消納。江蘇作為經(jīng)濟強省，年用電量位居國內(nèi)前列，但省內(nèi)能源資源相對匱乏，難以滿足迅速攀升的用電需求。因此依托我國“西電東送"戰(zhàn)略，從省外引入清潔能源，成為實現(xiàn)江蘇經(jīng)濟綠色、可持續(xù)發(fā)展的破題之舉。國網(wǎng)江蘇電力基于新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)構(gòu)建精益化預調(diào)度體系，實現(xiàn)多時間尺度的安全校核和源荷調(diào)節(jié)，支撐跨省跨區(qū)清潔能源的大規(guī)模消納。系統(tǒng)累計發(fā)送調(diào)節(jié)指令千萬余次，全部正確執(zhí)行，累計開展安全校核10萬余次，有效支撐了±500千伏龍政直流、±800千伏錦蘇直流、±800千伏建蘇直流三大“水電入蘇"，累計接收消納清潔水電超過7000億千瓦時，相當于減少二氧化碳排放超6億噸。
采集范圍更廣、計算精度更準、響應速度更快，也是新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)的亮點。據(jù)介紹，在江蘇，新型電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)的采集范圍由原來的3200條220千伏以上的高電壓等級電力線路，拓展到現(xiàn)在全省78000多條10千伏以上的線路，采集線路數(shù)量拓展了約24.5倍。有了更加龐大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，該系統(tǒng)通過分析計算，更加全面精準地掌握電網(wǎng)運行態(tài)勢。
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