近年來(lái)，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(fēng)、光等新能源發(fā)電和煤電并存的態(tài)勢(shì)，新能源消納壓力日益增加，這就需要一個(gè)能夠匹配多元化電源發(fā)展趨勢(shì)的“電網(wǎng)大腦"。國(guó)網(wǎng)江蘇電力利用新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(lái)的電往哪兒送，都是靠調(diào)度系統(tǒng)來(lái)控制的。運(yùn)行控制系統(tǒng)就相當(dāng)于電網(wǎng)運(yùn)行的大腦。"

據(jù)仇晨光介紹，新型電網(wǎng)運(yùn)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(yùn)算能力、省市協(xié)同效率、基礎(chǔ)調(diào)度功能等方面進(jìn)行了全面升級(jí)，具備信息感知更立體、實(shí)時(shí)調(diào)度更精準(zhǔn)、在線決策更智能、運(yùn)行組織更科學(xué)、人機(jī)交互更友好、平臺(tái)支撐更堅(jiān)強(qiáng)等特征。

針對(duì)新能源發(fā)電的特點(diǎn)，新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)量身定制了實(shí)時(shí)“電網(wǎng)畫(huà)像"功能，通過(guò)在線滾動(dòng)計(jì)算當(dāng)前電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)輸送能力，精準(zhǔn)反映電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。“根據(jù)電網(wǎng)精準(zhǔn)畫(huà)像，我們就可以精準(zhǔn)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(guò)多，而危及電網(wǎng)安全運(yùn)行的情況。"

一、前言（LYWM-02   電力體制改革“密度微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)"測(cè)試速度大大提高）

1.1 概述

六氟化硫（SF6）是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)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(yùn)行噪聲小，無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)，這極大地提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應(yīng)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(shí)現(xiàn)，成為城網(wǎng)變電站改造的重要途徑。

隨著我國(guó)電力設(shè)備無(wú)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(duì)SF6氣體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)已成為保證SF6斷路器等電器設(shè)備正常安全運(yùn)行的主要技術(shù)措施之一。

SF6高壓開(kāi)關(guān)電器在制造和運(yùn)行中因?yàn)椋?/p>

SF6新氣中含有一定水分。

在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣補(bǔ)氣時(shí)，因工藝過(guò)程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)留有水分。

因密封不嚴(yán)，在SF6向外泄漏時(shí)，會(huì)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(xiàng)物理指標(biāo)是否處于額定范圍之內(nèi)，決定著該斷路器的安全運(yùn)行狀態(tài)。電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程強(qiáng)制規(guī)定，在設(shè)備投運(yùn)前和運(yùn)行中都必須定期對(duì)SF6氣體的密度和含水量進(jìn)行檢測(cè)。SF6氣體含水量的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

1.2 SF6氣體在運(yùn)行中的檢測(cè)及污染后果

SF6氣體的濕度、密度兩項(xiàng)物理指標(biāo)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(kāi)關(guān)電器在制造和運(yùn)行中因?yàn)椋篠F6新氣中含有一定水分；在設(shè)備安裝、解體檢修和充氣、補(bǔ)氣時(shí)，因工藝過(guò)程中的疏漏，在氣室和管閥內(nèi)會(huì)留有水分；在開(kāi)關(guān)工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴(yán)，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠(yuǎn)高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會(huì)向氣室內(nèi)反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時(shí)含水量上升。超標(biāo)的水分會(huì)造成下列危害：

SF6氣體含有超標(biāo)的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時(shí)可使SF6發(fā)生水解反應(yīng)，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價(jià)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(dǎo)致氣室內(nèi)氣體壓力的危險(xiǎn)升高，斷路器耐壓強(qiáng)度和開(kāi)斷容量下降，嚴(yán)重情況下將導(dǎo)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(zāi)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(duì)SF6氣體的含水量進(jìn)行檢測(cè)。含水量檢測(cè)通常采用露點(diǎn)儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)停電檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)取樣氣體流量，即30-40升/小時(shí)計(jì)算，一次測(cè)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(tuán)。至2006年底，僅一個(gè)電網(wǎng)公司，即國(guó)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(tái)，上述數(shù)量還不包括每年增長(zhǎng)的10%左右。平均每臺(tái)斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長(zhǎng)壽命的大氣污染效果不言而喻。

1.3 在線監(jiān)測(cè)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(shì)研制了SF6在線式微水密度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)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(cè)與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對(duì)SF6氣體的含水量、密度和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集顯示、信息遠(yuǎn)傳、故障報(bào)警、閉鎖機(jī)構(gòu)啟動(dòng)、后臺(tái)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(cè)裝置運(yùn)用的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義

(1)、有助于地球環(huán)保

SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)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(huì)產(chǎn)生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會(huì)刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強(qiáng)脫水劑，大量吸入會(huì)嚴(yán)重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)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(shí)間和事故損失，提高供電時(shí)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(cè)裝置可長(zhǎng)期掛網(wǎng)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)SF6氣體的含水量和密度。其配備的無(wú)線lora通訊，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心。當(dāng)被測(cè)氣體指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)器將自動(dòng)按事先設(shè)定的門限上傳報(bào)警信號(hào)至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，或直接啟動(dòng)報(bào)警裝置。上位機(jī)軟件可按設(shè)定的時(shí)間和頻率，采樣存儲(chǔ)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)繪制成變化趨勢(shì)圖供觀察分析之用。它的運(yùn)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(cè)工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測(cè)設(shè)備、高價(jià)值的SF6氣體和人工巡檢對(duì)發(fā)現(xiàn)故障隱患系統(tǒng)的不及時(shí)性，保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少停電時(shí)間和事故損失，增加設(shè)備運(yùn)行效率，提高設(shè)備運(yùn)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(gè)變電站，按平均每個(gè)變電站分?jǐn)偟脑O(shè)備巡檢人員一人計(jì)算，現(xiàn)有約200余人的巡檢隊(duì)伍，采用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬(wàn)元/年計(jì)算，每年可減少支出1260萬(wàn)元，該系統(tǒng)的運(yùn)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(gè)方面對(duì)SF6氣體在線檢測(cè)設(shè)備使用前后對(duì)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(cè)設(shè)備后，當(dāng)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(cè)系統(tǒng)"測(cè)試速度大大提高）

2.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

為適應(yīng)我國(guó)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(cè)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(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，故障檢修與預(yù)防性相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)*大可靠性和*低成本消耗為目標(biāo)的狀態(tài)檢修模式，我公司研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SF6氣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該設(shè)備能夠以高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量精度，長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢(shì)，其功能是在SF6氣體有關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)變化時(shí)，給出變化曲線；有關(guān)指標(biāo)達(dá)到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置；當(dāng)有關(guān)指標(biāo)超標(biāo)達(dá)到危險(xiǎn)狀況時(shí)，報(bào)警或自動(dòng)啟動(dòng)閉鎖裝置，禁止斷路器動(dòng)作，以保障設(shè)備和變電站整套系統(tǒng)的安全。上述監(jiān)測(cè)設(shè)備配有無(wú)線lora通訊接口，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至變電站、城市中心乃至更上級(jí)監(jiān)控中心，真正實(shí)現(xiàn)變電站，尤其是無(wú)人值班站的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)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(cè)SF6氣體濕度、密度與溫度；

（2）在線監(jiān)測(cè)氣體泄漏與泄漏報(bào)警；

（3）可按預(yù)設(shè)值或用戶給定值自動(dòng)啟動(dòng)低壓報(bào)警和閉鎖裝置

（4）通過(guò)lora無(wú)線通訊至監(jiān)控后臺(tái)；

（5）通過(guò)后臺(tái)軟件自動(dòng)繪制狀態(tài)變化趨勢(shì)圖；

（6）可選大屏幕液晶顯示器現(xiàn)場(chǎng)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，具備屏幕保護(hù)和聲控顯示功能；

（7）手持遙控器設(shè)置報(bào)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(diǎn)

（1）高精度與高可靠性

變送器采用了進(jìn)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(bǔ)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(chǎng)環(huán)境下的測(cè)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(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控和狀態(tài)檢修

該變送器可長(zhǎng)期掛線運(yùn)行。其配備的通過(guò)無(wú)線lora通訊，可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心。當(dāng)被測(cè)氣體指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，監(jiān)測(cè)器將自動(dòng)按事先設(shè)定的門限上傳報(bào)警或閉鎖信號(hào)至遠(yuǎn)方監(jiān)控中心，或直接啟動(dòng)報(bào)警、閉鎖裝置。上位機(jī)軟件可按設(shè)定的時(shí)間和頻率，采樣存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并按需要將上述數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制成變化趨勢(shì)圖，供觀察分析之用。

SF6氣體綜合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，有利于及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使?fàn)顟B(tài)檢修得以實(shí)現(xiàn)，減少檢修費(fèi)用和停電時(shí)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(jì)，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(jī)殼內(nèi)。它防水抗塵防爆，抗強(qiáng)電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場(chǎng)環(huán)境和室外環(huán)境。

2.4 變送器技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量參數(shù)

露點(diǎn)范圍：  -50…+20℃ Td/f

壓力范圍：  0…+10bar

溫度范圍：  -40…+80℃

計(jì)算參數(shù)

轉(zhuǎn)化為20 °C標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點(diǎn)）、密度（㎏/m3）

精度

露點(diǎn)精度： ±3℃ Td

壓力值(密度)精度：±0.1% FS

溫度精度：±1℃

傳感器響應(yīng)時(shí)間:

露點(diǎn)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(guò)載安全壓力： 20 bar

相對(duì)濕度： 0~100RH%

被測(cè)氣體：  SF6,SF6/N2混合氣

輸出

通訊方式： 無(wú)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(hù)等級(jí)： 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(jī)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(cè)）

額定充氣壓力： 0.6MPa abs

抗電磁干擾

浪涌:       4級(jí)（GB/T 17626.5-2008）

靜電放電 :   4級(jí)（GB/T 14598.14-2010）

快速瞬變干擾:   4級(jí)（GB/T 14598.10-2007）

阻尼振蕩磁場(chǎng):   5級(jí)（GB/T 17626.10-1998）

射頻傳導(dǎo)干擾:   3級(jí)（GB/T 17626.6-2008）

脈沖群干擾:      3級(jí)（GB/T 17626-12-1998）

安全實(shí)驗(yàn)  GB 4943.1-2001

抗電強(qiáng)度測(cè)試       700 VDC

絕緣阻抗測(cè)試       3200MΩ

振動(dòng)測(cè)試           GB/T 11287一2000

沖擊與碰撞試驗(yàn)     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(jì)加工，我公司已經(jīng)針對(duì)國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)斷路器，GIS等設(shè)備開(kāi)發(fā)了專用三通。三通的一端為進(jìn)氣口，另一端為預(yù)留補(bǔ)氣口，兩段均有內(nèi)置逆止閥。傳感器通過(guò)三通安裝在充氣設(shè)備的補(bǔ)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(jì)方式實(shí)現(xiàn)全額滿功率運(yùn)行，最大互濟(jì)功率達(dá)200萬(wàn)千瓦。這是目前世界上很強(qiáng)大、最靈活的功率控制手段。這背后，新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)通過(guò)建立功率互濟(jì)智慧算法，實(shí)現(xiàn)不同功率互濟(jì)目標(biāo)下智能生成電網(wǎng)調(diào)度策略，進(jìn)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(jì)發(fā)揮作用，新型電網(wǎng)運(yùn)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(jì)強(qiáng)省，年用電量位居國(guó)內(nèi)前列，但省內(nèi)能源資源相對(duì)匱乏，難以滿足迅速攀升的用電需求。因此依托我國(guó)“西電東送"戰(zhàn)略，從省外引入清潔能源，成為實(shí)現(xiàn)江蘇經(jīng)濟(jì)綠色、可持續(xù)發(fā)展的破題之舉。國(guó)網(wǎng)江蘇電力基于新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)構(gòu)建精益化預(yù)調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)多時(shí)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(jì)發(fā)送調(diào)節(jié)指令千萬(wàn)余次，全部正確執(zhí)行，累計(jì)開(kāi)展安全校核10萬(wàn)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(jì)接收消納清潔水電超過(guò)7000億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少二氧化碳排放超6億噸。

采集范圍更廣、計(jì)算精度更準(zhǔn)、響應(yīng)速度更快，也是新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的亮點(diǎn)。據(jù)介紹，在江蘇，新型電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的采集范圍由原來(lái)的3200條220千伏以上的高電壓等級(jí)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(guò)分析計(jì)算，更加全面精準(zhǔn)地掌握電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

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