智能電網中的電力設備狀態檢測技術及其進展1第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五一、前言二、電力設備狀態檢測與在線監測技術新進展三、智能電網中的狀態檢測特點與要求四、支持狀態檢測的高級算法和診斷系統五、小結目錄2第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五I前言進入21世紀，隨著全球資源、環境壓力的不斷增大，用戶對電能可靠性和質量要求的不斷提升，電力行業正面臨前所未有的挑戰和機遇。技術/標準進步設備老化智能計量/需求響應環保壓力成本上升電力需求增長3第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五科學技術進步是基礎智能電網基礎技術產業發展電子計算機通訊分布電源蓄能技術智能設備4第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五智能電網特征智能電網

現代電力技術

現代測控技術計算機技術

電力電子技術通信技術

傳統輸配電網第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五隨著電網資產規模的擴大、設備數量的增加、技術水平的提高以及運行標準要求的日趨嚴格，管理好、維護好、運行好各級電網，提高設備的健康水平和使用壽命，降低電網運行維護成本，對于保證電網安全、改善電能質量、提高供電可靠性和資產運營效率，都具有重要的作用——狀態檢修是智能電網建設中的關鍵一環。6第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五II

電力設備狀態檢測與在線監測技術新進展油中溶解氣體監測局部放電監測繞組測溫紅外與紫外振蕩波……7第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五遠紅外法DGA監測系統（FTIR）8第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五FTIR現場安裝圖9第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五FTIR的性能

10第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五UHF局放檢測傳感器11第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五12第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五UHF測局放實例——故障之一局放量6000pC解體發現系由于靜電屏蔽焊接不良造成電位浮動產生13第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五14第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五在線測溫的關鍵部件

溫度計

（傳感器端部）安裝15第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溫度計

（傳感器端部）安裝在線圈或線圈套筒處理之前安裝改良支撐、合適的支架以保護光纖電纜為了便于安裝，需要將套筒磁極尾的末端進行適當的改動完整撐條必須安裝在臨近最熱點的撐條中，更換原有的盤式繞組。合適尺寸的楔形撐條是必須的16第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溫度計

（傳感器端部）安裝17第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溫度計

（傳感器端部）安裝18第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五溫度計

（傳感器端部）安裝19第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五油箱壁安裝方式20第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五運行——動態負荷HotspotTopOilLoad21第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五光纖測溫的重要性與傳統方法的不同在線監測油溫與繞組溫度不一致冷卻系統瞬時控制現場維修人員有效工具熱運行試驗22第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外熱成像測試技術原理：用紅外線熱像儀來捕捉（接收）物體表面發出的紅外輻射，顯示物體表面輻射能量密度的分布情況（紅外熱圖）。通過觀察物體的紅外熱分布圖，并測量所需位置的溫度，來判斷設備故障所在的位置及程度（缺油，受潮，松動，絕緣老化等情況）。特點：是被動的、非接觸式的檢測。在設備運行狀態時測試。遠距離、準確、實時、快速、簡便、安全、可靠、直觀。23第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——導線

華中至上海500kV線路孝感段巡檢導線連接處；距離50m緊急缺陷（256oC），現場帶電作業24第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——線路絕緣子25第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——隔離開關26第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——斷路器27第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——PT28第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——避雷器29第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——CTtand:3.1%

超標(標準1.0%)DGA:(ppm)

H2:73714

CH4:13749

C2H6:1884

C2H4:125

C2H2:7

總烴:15766

嚴重超標30第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外檢測實例——高壓電纜31第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五用吊艙進行線路航測32第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紅外診斷的局限性1)由于環境因素的影響，設備散熱、傳熱條件不同，這樣所測得的發熱點相對環境溫度的溫升存在誤差，必然帶來熱缺陷判斷的誤差；

2)只能觀察設備表面溫度分布，對于設備內部過熱點（電纜接頭、GIS內部接頭、斷路器觸頭等），很難確定其警戒溫升。3)不同設備、不同材料的發熱特性各不相同，在不同條件下的允許溫升應各不相同，以及測量的誤差和參考點選取的隨機性，所得相對溫升存在很大誤差，根據相對溫升來分析熱缺陷并不準確。目前的紅外診斷技術側重于紅外圖譜的定性分析，受人為因素的影響比較大第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五GIS內部溫度等值曲線圖（設線芯溫度為368.613℃）第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紫外線成像通過觀察設備的“電暈”及“電氣放電”

“電弧”來判斷設備的故障所在位置斷股，污染，裂紋等現象與紅外互補35第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紫外成像——雙光譜在白天、日光下檢測紫外光的放射現象太陽盲區濾片+紫外光探測器檢測電暈及電氣放電用可見光圖像顯示被測物體的實物形狀光源紫外圖像可見光圖像圖像重疊雙光譜圖像36第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五紫外成像——污染、破損絕緣子37第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五用紫外法監測帶電水沖洗38第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五電介質響應測量方法油箱保護高壓繞組低壓繞組高壓電源主絕緣~電流表物理性質測量:紙板及絕緣油的導電率界面極化影響因素:絕緣幾何尺寸溫度受潮程度可導電的老化產物第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五時域及頻域的方法時域：回復電壓(RVM)極化/去極化電流(PDC)頻域：頻域譜法(FDS)缺點：低頻段水分估計

測試時間0,0010,010,11100,00010,0010,010,11101001000頻率(Hz)tan高低高高低低紙板中的水分絕緣幾何尺寸油電導率0,1101001000110100100010000時間(s)I((nA)1低highlow油電導率高IdepIpol絕緣幾何尺寸

40第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五碳納米管SF6分解氣體檢測第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五CNT氣體傳感器對GIS中PD的基本響應特性0.1MPaSF6尖-板電極施加電壓:10kV-30kV使用CNT氣體傳感器能夠檢測出SF6中發生的局部放電PD發生傳感器導納增加第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五新型振蕩波測試系統

OWTSM2828kVpeakvoltageOWTSM6060kVpeakvoltage43第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五電力設備狀態檢測新的發展方向氣象信息的結合地理信息系統合并單元與二次保護系統結合44第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五III

智能電網中的狀態檢測

特點與要求實現智能電網的關鍵技術智能計量技術傳感與通信技術分析與輔助決策技術可視化展現與操作2023/4/104545第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五我國智能電網的發展目標全面建設階段，建成發、輸（配）、用互動式交易、運行平臺，為發電廠、用戶提供在線定制服務。推廣運用階段，總結試點經驗，提出智能電網建設標準，逐步推廣智能電網建設。規劃試點階段，重點開展智能電網發展規劃工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發和設備研制，開展各環節的試點工作。第一階段第二階段第三階段我國應分三個階段推進智能電網的建設：46第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五智能電網對狀態檢測技術具體要求大量的智能分析算法數據就地存儲與判斷，再逐層綜合分析同類設備相互比較穩定性與可靠性要求大幅提高自動化程度提高技術有效性要求提高經濟性47第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五IV支持狀態檢測的高級算法和診斷系統數據預處理濾波、平滑趨勢預測“指紋”識別技術人工神經網絡援例推理基于統計的隱含馬爾可夫模型（HMM）專家系統48第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五指紋識別——指紋庫49第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五指紋識別——識別結果50第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五DGA中的ANN例

Y1Y2Y3Y451第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五對某油浸變壓器DGA的分析

正常過熱火花電弧52第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五單神經網絡和組合神經網絡分類能力的比較

53第53頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五援例推理綜合診斷模型的結構示意54第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五不同檢索方法在援例檢索中的正判率(％)

55第55頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五一種綜合診斷神經網絡框圖例

56第56頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五CLP油中溶解氣體分析專家系統

國際標準CigreWG1501IEC60599DL/T722-2000IEEEC57.104基于CLP數據及經驗提出知識規則每年分析超過7000條樣本WarningLevelAnalysisTrendingAnalysis57第57頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五一種已實現的診斷專家系統框圖Y過熱放電導電回路

過熱導磁回路

過熱涉及

固體絕緣不涉及

固體絕緣三比值法、神經網絡、

援例分析作第二次判斷三比值法、神經網絡、

援例分析作第二次判斷三比值法、神經網絡、

援例分析作第一次判斷輸入電氣試驗、附件及

外觀檢查等異常信息N附件故障內部故障判斷套管、風扇、

油泵等附件故障基于粗糙集的

故障診斷較詳細的故障類型、

相關案例與建議色譜異常？輸入油色譜試驗數據綜合診斷58第58頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五為建設智能電網，必須總結經驗，找出薄弱及不足處。方向I積極引用有效、性價比高的各類檢測手段，特別是對關鍵設備及薄弱環節。高壓一次設備的數字化轉換提高在線監測的效果，使得數字電網更加智能化V小結59第59頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五方向II研發狀態分析診斷系統，逐步實現自我智能診斷、自我智能調整等能力。60第60頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五方向III掌握設備狀況還要為運行、擴改建等服務，即努力實現全壽命優化、為全局性的資產管理服務。61第61頁，共62頁，2023年，2月20日，星期五方向IV對在線監測技術發展過程中的認識不足問題將某些設備、某些技術在推廣過程中的薄弱環節誤認為在線監測的先天缺陷，難以克服提高，以至于部分人對該技術發展、推廣抱