專利名稱：一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及狀態(tài)評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流系統(tǒng)檢修技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)以及采用該狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的方法。
背景技術(shù)：
由于目前國(guó)內(nèi)充氣式直流套管作為直流輸電換流站的重要一次主設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)換流閥設(shè)備與室外直流場(chǎng)設(shè)備的連接，其本身的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估對(duì)保障直流系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行有著重要的意義。目前分析充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估的方法單獨(dú)基于預(yù)防性試驗(yàn)、在線監(jiān)測(cè)、歷史資料和巡視數(shù)據(jù)。預(yù)防性試驗(yàn)主要測(cè)量套管導(dǎo)桿對(duì)末屏的絕緣電阻、電容量和介損值，末屏對(duì)地的絕緣電阻、電容量和介損值，SF6的密度、壓力和微水含量；在線監(jiān)測(cè)主要開(kāi)展套管末屏的電容量和介損、SF6的密度、壓力和微水含量；歷史資料主要基于設(shè)備制造工藝水平、家族性缺陷、故障案例、缺陷分析等歷史性數(shù)據(jù)；巡視數(shù)據(jù)主要基于充氣式直流套管SF6的密度、壓力。然而預(yù)防性試驗(yàn)、在線監(jiān)測(cè)和歷史資料目前作為獨(dú)立的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行直流穿墻的健康狀態(tài)評(píng)估，對(duì)于考慮預(yù)防性試驗(yàn)、在線監(jiān)測(cè)、歷史資料和巡視數(shù)據(jù)及電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行充氣式直流套管的狀態(tài)評(píng)估目前尚未開(kāi)展。因此建立系統(tǒng)性的充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)提高直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠率及保障持續(xù)穩(wěn)定的能源供給有著重要的意義，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。本發(fā)明是在國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目基金(2012AA050209)資助下，提出了一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)及狀態(tài)評(píng)估方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有分別基于預(yù)防性試驗(yàn)、在線監(jiān)測(cè)、歷史資料、巡視數(shù)據(jù)和電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估存在的片面性，同時(shí)提高直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠率，提供一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)以及采用該狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案:一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其包括:用于對(duì)充氣式直流套管進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的預(yù)防性試驗(yàn)儀器；用于對(duì)充氣式直流套管進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的在線監(jiān)測(cè)裝置；用于對(duì)充氣式直流套管進(jìn)行巡視的移動(dòng)裝置；用于對(duì)充氣式直流套管進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置；用于上傳充氣式直流套管的家族性缺陷數(shù)據(jù)的分布式裝置；用于對(duì)充氣式直流套管的狀態(tài)進(jìn)行分析的狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)；以及用于將所述預(yù)防性試驗(yàn)儀器獲取的預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)裝置獲取的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、移動(dòng)裝置記錄的巡視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置獲取的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)、以及分布式裝置上傳的家族性缺陷數(shù)據(jù)均發(fā)送至狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)的通訊裝置。

所述通訊裝置包括與預(yù)防性試驗(yàn)儀器的輸出端相連的第一無(wú)線收發(fā)模塊、與在線監(jiān)測(cè)裝置的輸出端相連的第二無(wú)線收發(fā)模塊、與移動(dòng)裝置的輸出端相連的第三無(wú)線收發(fā)模塊、與電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置的輸出端相連的第四無(wú)線收發(fā)模塊、與分布式裝置的輸出端相連的第五無(wú)線收發(fā)模塊、以及與狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)的輸入端相連的第六無(wú)線收發(fā)模塊，所述第一無(wú)線收發(fā)模塊、第二無(wú)線收發(fā)模塊、第三無(wú)線收發(fā)模塊、第四無(wú)線收發(fā)模塊、第五無(wú)線收發(fā)模塊均與第六無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。所述預(yù)防性試驗(yàn)儀器包括連接于充氣式直流套管和第一無(wú)線收發(fā)模塊之間的介損測(cè)試儀、氣體組分分析儀、微水測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)量?jī)x、氣壓測(cè)量?jī)x、直流電阻測(cè)量?jī)x、污穢測(cè)量?jī)x。所述在線監(jiān)測(cè)裝置包括連接于充氣式直流套管和第二無(wú)線收發(fā)模塊之間的環(huán)境溫度在線監(jiān)測(cè)儀、環(huán)境濕度在線監(jiān)測(cè)儀、表面污穢在線監(jiān)測(cè)儀、末屏的電容量和介損在線監(jiān)測(cè)儀、SF6的密度在線監(jiān)測(cè)儀、壓力在線監(jiān)測(cè)儀、微水含量在線監(jiān)測(cè)儀和氣體組分在線監(jiān)測(cè)儀。所述電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置包括直流電壓互感器、直流電流互感器、以及信號(hào)處理單元，所述直流電壓互感器、直流電流互感器的輸入端均與充氣式直流套管相連，其輸出端均通過(guò)信號(hào)處理單元連接至第四無(wú)線收發(fā)模塊。采用充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的方法，其包括以下步驟:(I)根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)，提取充氣式直流套管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特征分量，將所述特征分量值形成向量A，其大小為1XM，M為充氣式直流套管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特征分量總數(shù)；(2)基于充氣式直流套管的功能組成，形成充氣式直流套管的功能模塊Ci與特征分量的關(guān)系矩陣E，其計(jì)算公式為式(I):
權(quán)利要求
1.一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，其包括:用于對(duì)充氣式直流套管(I)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的預(yù)防性試驗(yàn)儀器(2);用于對(duì)充氣式直流套管(I)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的在線監(jiān)測(cè)裝置(3);用于對(duì)充氣式直流套管(I)進(jìn)行巡視的移動(dòng)裝置(4);用于對(duì)充氣式直流套管(I)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置(5);用于上傳充氣式直流套管(I)的家族性缺陷數(shù)據(jù)的分布式裝置(6);用于對(duì)充氣式直流套管(I)的狀態(tài)進(jìn)行分析的狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)(8);以及用于將所述預(yù)防性試驗(yàn)儀器(2)獲取的預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)裝置(3)獲取的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、移動(dòng)裝置(4)記錄的巡視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置(5)獲取的電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)、以及分布式裝置(6)上傳的家族性缺陷數(shù)據(jù)均發(fā)送至狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)(8)的通訊裝置(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊裝置(7)包括與預(yù)防性試驗(yàn)儀器(2)的輸出端相連的第一無(wú)線收發(fā)模塊(71)、與在線監(jiān)測(cè)裝置(3)的輸出端相連的第二無(wú)線收發(fā)模塊(72)、與移動(dòng)裝置(4)的輸出端相連的第三無(wú)線收發(fā)模塊(73)、與電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置(5)的輸出端相連的第四無(wú)線收發(fā)模塊(74)、與分布式裝置(6)的輸出端相連的第五無(wú)線收發(fā)模塊(75)、以及與狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)(8)的輸入端相連的第六無(wú)線收發(fā)模塊(76)，所述第一無(wú)線收發(fā)模塊(71)、第二無(wú)線收發(fā)模塊(72)、第三無(wú)線收發(fā)模塊(73)、第四無(wú)線收發(fā)模塊(74)、第五無(wú)線收發(fā)模塊(75)均與第六無(wú)線收發(fā)模塊(76)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)防性試驗(yàn)儀器(2)包括連接于充氣式直流套管(I)和第一無(wú)線收發(fā)模塊(71)之間的介損測(cè)試儀(21)、氣體組分分析儀(22)、微水測(cè)量?jī)x(23)、溫度測(cè)量?jī)x(24)、氣壓測(cè)量?jī)x(25)、直流電阻測(cè)量?jī)x(26 )、污穢測(cè)量?jī)x(27 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述在線監(jiān)測(cè)裝置(3)包括連接于充氣式直流套管(I)和第二無(wú)線收發(fā)模塊(72)之間的環(huán)境溫度在線監(jiān)測(cè)儀(31)、環(huán)境濕度在線監(jiān)測(cè)儀(32)、表面污穢在線監(jiān)測(cè)儀(33)、末屏的電容量和介損在線監(jiān)測(cè)儀(34)、SF6的密度在線監(jiān)測(cè)儀(35)、壓力在線監(jiān)測(cè)儀(36)、微水含量在線監(jiān)測(cè)儀(37)和氣體組分在線監(jiān)測(cè)儀(38)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置(5)包括直流電壓互感器(51)、直流電流互感器(52)、以及信號(hào)處理單元(53)，所述直流電壓互感器(51 )、直流電流互感器(52)的輸入端均與充氣式直流套管(I)相連，其輸出端均通過(guò)信號(hào)處理單元(53)連接至第四無(wú)線收發(fā)模塊(74)。
6.采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估的方法，其特征在于，其包括以下步驟: (1)根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)，提取充氣式直流套管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特征分量，將所述特征分量值形成向量A，其大小為1XM，M為充氣式直流套管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特征分量總數(shù)； (2)基于充氣式直流套管的功能組成，形成充氣式直流套管的功能模塊Ci與特征分量的關(guān)系矩陣E，其計(jì)算公式為式(I):
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述M=26，其中: A1為充氣式直流套管導(dǎo)桿對(duì)末屏預(yù)防性試驗(yàn)的絕緣電阻； A2為充氣式直流套管導(dǎo)桿對(duì)末屏預(yù)防性試驗(yàn)的電容量； A3為充氣式直流套管導(dǎo)桿對(duì)末屏預(yù)防性試驗(yàn)的介損量； A4為充氣式直流套管末屏對(duì)地預(yù)防性試驗(yàn)的絕緣電阻； A5為充氣式直流套管末屏對(duì)地預(yù)防性試驗(yàn)的電容量； A6為充氣式直流套管末屏對(duì)地預(yù)防性試驗(yàn)的介損量； A7為充氣式直流套管導(dǎo)桿預(yù)防性試驗(yàn)的直流電阻； A8為充氣式直流套管預(yù)防性試驗(yàn)的壓力； A9為充氣式直流套管預(yù)防性試驗(yàn)的氣體組分； A10為充氣式直流套管預(yù)防性試驗(yàn)的污穢值； A11為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的環(huán)境溫度； A12為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的環(huán)境濕度； A13為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的污穢值； A14為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的末屏的電容量和介損； A15為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)驗(yàn)的SF6氣體的密度；A16為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的壓力； A17為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的微水； A18為充氣式直流套管在線監(jiān)測(cè)的氣體組分； A19為充氣式直流套管巡視的壓力； A20為充氣式直流套管巡視的微水； A21為充氣式直流套管巡視的溫度； A22為充氣式直流套管電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視的直流電壓幅值； A23為充氣式直流套管電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視的直流電流幅值； A24為充氣式直流套管電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置異常運(yùn)行下的直流電壓幅值； A25為充氣式直流套管電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置異常運(yùn)行下的直流電流幅值； A26為充氣式直流套管電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置異常運(yùn)行下的主頻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，每個(gè)特征分量對(duì)應(yīng)的上限值a]和下限值 bj 如下 ^1=IOGQ ;a2=5%、b2= — 5% ；a3=0.8 ；b4=lGQ ;a5=5%、b5= — 5% ;a6=2%、b6= — 2% ；a7=l%、b7= — 1% ；bg=8Mpa ；a9=100 μ L/L ；a10=0.3mg/cm2 ；an=80 V ；a12=85% ；a13=0.3mg/cm2 ；a14=2%、b14= — 2% ；b15=8kg/m3 ；b16=8MPa ；a17=500 μ L/L ；a18=100 μ L/L ；b19=8MPa ；a20=250 ；a21=30°C ；a22=801KV ；a23=30000A ；a24=1200KV ；a25=25000A ;a26=20KHZ。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述Dj代表與(^模塊相關(guān)的特征量包括: 功能模塊C1相關(guān)的特征量分別是[D7, D10, D11, D21, D22, D23, D24, D25, D26]； 功能模塊C2相關(guān)的特征量分別是[D1, D10, D11, D2, D3, D8, D9, D14]； 功能模塊C3相關(guān)的特征量分別是[D4, D10, D11, D5, D6, D14]；功能模塊C4相關(guān)的特征量分別是[D7, D10, D13, D22, D23, D24, D25, D26]； 功能模塊C5相關(guān)的特征量分別是[D1, D2, D3, D10, D11, D13]；功能模塊 C6 相關(guān)的特征量分別是[D8, D9, D11, D12, D15, D16, D17, D18, D18, D19, D20]。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)，其包括預(yù)防性試驗(yàn)儀器、在線監(jiān)測(cè)裝置、移動(dòng)裝置、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視裝置、分布式裝置、狀態(tài)評(píng)估后臺(tái)以及通訊裝置；并同時(shí)公開(kāi)了一種基于上述系統(tǒng)的狀態(tài)評(píng)估方法，該方法包括以下步驟(1)提取充氣式直流套管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特征量；(2)計(jì)算獲取充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)的特征量的權(quán)重；(3)基于設(shè)備家族性缺陷數(shù)據(jù)對(duì)狀態(tài)量的修正；(4)建立充氣式直流套管狀態(tài)評(píng)估方法的狀態(tài)評(píng)價(jià)。本發(fā)明基于預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、巡視數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視數(shù)據(jù)、家族性缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的狀態(tài)評(píng)估，并突破目前單一針對(duì)預(yù)防性試驗(yàn)或在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)或人工巡視數(shù)據(jù)進(jìn)行的狀態(tài)評(píng)估，提高直流系統(tǒng)運(yùn)行可靠率。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103235242SQ20131015383
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者鄧軍, 呂家圣, 呂金壯, 王奇, 楚金偉, 陳禾, 伍衡, 王昕 , 楊光源, 周震震 申請(qǐng)人:中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心