县级企业配电线路故障定位系统应用研究科技项目申请书及可行性研究报告.docx
- 文档编号:7997980
- 上传时间:2023-01-27
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:32.65KB
县级企业配电线路故障定位系统应用研究科技项目申请书及可行性研究报告.docx
《县级企业配电线路故障定位系统应用研究科技项目申请书及可行性研究报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《县级企业配电线路故障定位系统应用研究科技项目申请书及可行性研究报告.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
县级企业配电线路故障定位系统应用研究科技项目申请书及可行性研究报告
科技项目申请书及可行性研究报告
填写说明
一、请严格按照要求填写各项。
二、专业类别根据项目所属专业种类中选择。
三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果,字数要求500字以内。
四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门,如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。
五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分,项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划,并明确各阶段交付物及标志性里程。
六、科技经费预算支出科目具体解释见附件2。
七、科技成果的成熟度水平评判标准见附件3。
项目简表
项目名称
县级企业配电线路故障定位系统应用研究
项目
负
责
人
姓名
工作单位
性别
年龄
性别
项
目
分
类
[]基础性研究
[]前瞻性研究
[]]应用性研究
[]发电技术[]输电技术[]变电技术
[]]配电技术[]用电技术[]电网运行技术
[]信息技术[]通信技术[]物资管理技术
[]电网建设[]继保自动化[]其它
项目起止时间
2017年3月——2018年12月
申请经费总额
80万元
是否重点项目
否
目前我国配电网自动化建设处于初级阶段,而中压配电网的故障报警定位、负荷及电缆温度监测非常重要,配电网的中压线路若出现长时过载运行,可能导致过热绝缘损坏、线损增加,影响导线、电缆或电气设备的安全运行,严重时,会造成导线火灾事故、重要设备报废等问题。
传统的中压架空线路的负荷监测设备,一般都只安装在主变电站中的出线开关柜内和线路末端的配电变压器高压室内,但对于中压中间分支线路上没有安装负荷监测设备,每条中压分支线路的负荷情况无法实时监测。
配电网管理人员只能凭运行经验,根据变压器负荷对中压分支线路的负荷情况进行大致估计,但中压分支线路众多,线路上安装的变压器数目更是巨大,无法实现准确、及时的监测,中压分支线路经常发生过载和故障等情况;另外,由于没有准确、及时、长期的中压分支线路重过载日志,使得需要大修的中压分支线路无法列入年度大修项目中,不能得到及时的发现和更换,为电网安全运行埋下了隐患。
随着社会的进步和经济的发展,用户对供电质量和供电可靠性要求越来越高。
所以要求在发现线路在过载或者严重过载时,快速并准确的定位过载线路,对其整改,减少事故发生机率,从而减少电网的经济损失。
目前,我国及国外在监测架空线路线路负荷电流的问题的,只有个别试点地区采用带电流互感器的绝缘子作为采样单元,二次引线从安装绝缘子的横担处引下。
引入专门的采样箱,将数据发送到主站单元中。
还有的非常发达地区采用柱上开关处安装两相或三相电流互感器作为取样单元,通过FTU将电流数据发送到主站。
预期成果成熟度水平
5级(1-9级)
项目负责人意见:
(签字)年月日
申请单位意见:
(公章)年月日
总部部门、直属机构、分子公司意见:
(公章)年月日
项目分工与计划进度安排
1、项目相关单位及具体分工
单位
具体分工
项目申请单位
协作单位1
配电线路故障问题调研,项目理论研究,进行算法设计和仿真研究,试制样机,样机的安装调试和试运行,并进行相关培训
协作单位2
协作单位3
2、计划进度安排
任务名称
开始时间
完成时间
主要内容及交付项
项目方案设计与开发
2017年3月
2017年5月
设计方案并讨论
主站软件平台的开发
2017年6月
2017年10月
建立主站系统
故障指示器及配变监测终端的生产
2017年11月
2018年4月
根据方案研发、生产设备
选择合适的线路及地点进行安装
2018年5月
2017年6月
在线路上进行安装
对故障指示器进行监测及报警准确率进行统计
2018年7月
2017年8月
进行在线应用、试验,并对比分析
验收、结算
2018年9月
2017年10月
验收、结算
编写要求:
1.列出分时间段计划研究内容;
2.分时间段提供成果的内容和形式,要求具有可检查性。
项目组成人员情况
序号
姓名
年龄
职称、职务
工作单位
任务分工
1
42
工程师、副总经理
项目负责人
2
34
工程师、专责
技术指导、工作协调
3
46
工程师、主任
技术指导、工作协调
4
39
工程师、主任
选择项目实施点、协助安装及监控数据收集
5
35
工程师、副主任
选择项目实施点、协助安装及监控数据收集
6
27
助理工程师、专责
选择项目实施点、协助安装及监控数据收集
7
28
工程师、专责
技术支持、指导
8
35
高级技师、专责
技术支持、指导
9
37
助理工程师、班长
现场安装、调试
10
24
班员
现场安装、调试
11
26
助理工程师、副班长
技术支持、指导
一、目的和意义
智能配电网(SmartDistributionAutomation)是智能电网(SmartGrid)中配电网部分的内容,与传统的配电网相比,要求具有更高的安全性、更高的电能质量以及故障隔离与自愈能力。
随着经济的发展和人民生活水平的提高,社会对供电可靠性也提出了更高的要求,电力用户用电的依赖性越来越强,供电的可靠性及电能质量成为配电网的工作重点之一。
输配电线路传输距离较远,沿途地形复杂,环境和气候条件较差,再加上供电压力,造成线路故障率升高。
而另一方面,线路距离长,分支多,结构复杂,又加大了故障查抄和排查难度,浪费了大量的人力和物力。
因此,如何将线路故障率降到最低,并将故障排除时间减到最少,是每个电力企业普遍关注的事情,同时,这也是电力优质服务的重要内容。
配网自动化是解决以上问题的一种有效手段,近年来已成为大家关注的热点,在城市配网中陆续开始试点建设。
配网自动化系统的投入较高,且DTU、FTU、配电子站、通信系统、以及主站系统的维护要求也非常高,因此此类方案不适用全电网范围应用。
本项目通过研究大数据方法与信号源法故障定位系统的对比应用研究,是最为实用的配网自动化的一种实施方案,具有投资造价低、运行稳定可靠和安装维护简便的特点,很好的满足了城区架空线路以及广大农村电网保障供电可靠性的要求,是解决中低压架空线路故障定位和故障排查的最佳方案,具有较大的社会和经济效益
二、项目研究的背景
编在电力网络建设历程中,由于历史原因以及当时所处的实际情况,很长一段时间存在“重发轻供不管用”的状况。
随着社会进步和经济发展,电力作为最普遍的能源形式,在国民经济和社会生活中发挥的作用越来越重要,电力输变的可靠性与经济性也引起了更多的关注和重视,输变电市场逐步开发和扩大,孕育出了早期的配网自动化系统和装置,其中也包括了故障定位系统和故障指示器。
这里重点介绍线路故障定位技术的发展历程。
总的来说,故障定位系统和故障指示器的发展经历了以下3个阶段,主要体现在故障指示器的技术发展上。
1、阶段一——模拟式故障指示器。
故障指示器,根据是否流过故障电流来进行翻牌指示,如有故障电流流过则翻牌告警,如故障电流未流过则维持正常工作状态。
故障排查时,巡线人员按照线路的走向,从主分支往下查看,假如发现有相邻2个指示器分别处于告警和正常状态,那么故障点即在此区间。
这一阶段的设备功能简单,故障检测可靠性不高,通信手段有限,故障定位实时性较差,无图形化主站软件支持,依靠人工巡线查找故障,运行维护工作量大,虽然价格较低,但已不能满足电网改造提出的新要求,其应用现场和市场份额已逐缩小。
2、阶段二——数字式故障指示器
在模拟式设备的基础上,结合微控制器技术和无线通信技术发展而来,数字式故障指示器以微控制器为主控单元,辅以先进的模拟-数字转换电路和声/光告警输出,同时具备本地无线通信的功能,配合远传终端或装置,可以将状态和故障信息通过远程无线公网发送到图形化的主站软件进行友好显示,故障定位迅速,便于故障隔离和排查。
此类设备为当前的主流产品,得到广泛应用,并发挥了显著作用。
下图为典型的阶段二故障定位系统框图,三只故障传感器安装在架空线路上。
线路出现短路或接地故障时,故障指示器检测到故障,指示器动作,通过短距离无线通信系统将动作信号传送给通信终端,终端安装在线路杆塔上,接收故障指示器发送过来的动作信息,并通过GSM方式上传给上级主站系统。
这类故障指示系统最初主要是暂态法,虽然能部分实现故障的检测和定位,但仍然存在缺点和不足,主要体现在以下2个方面:
Ø暂态法是基于故障瞬间线路电容对地放电的暂态触发,对于金属性单相接地具有一定的检测成功率,但是对于故障瞬间电压处于低谷值附近的单相接地,暂态峰值和过程都会较弱,使之不能触发检测有死区;
Ø对于负荷电流较大的线路,负荷的波动也会较大,容易触发暂态捕捉电路,而如果门槛调高,又会影响真有故障时的检测触发灵敏度,二者不好兼顾;
3、阶段三——大数据方法与信号源法故障定位系统的对比应用研究
针对数字型故障指示器和定位系统的不足,行业内开发了基于辅助信号源法的配网监测及故障定位系统,引导了故障指示器新的发展方向。
接地故障时,在线路上非故障相或变电站中性点上,动态自动短时投入一个阻性负载,使得母线和现场单相接地点之间产生特殊的较小的短时信号电流(最大不大于40A),在变电站各出线和线路分支点处安装的接地故障指示器,检测到这个特殊短时电流信号时,自动动作指示,达到指示故障的目的。
大数据故障定位方法,则是由主站收集所有指示器的采集信息,合成出每一组指示器安装处的零序电流信号,故障线路与非故障线路的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显;故障线路故障点前与故障点后的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显,主站通过这些大数据的分析比对,就能准确实现故障定位。
本项目研究的技术关键与难点在于大数据的取得与批量处理、零序电流信号合成,而要实现零序电流信号的合成,就必须指示器能实现同步采样,这样才能进行合成计算,然后通过大数据比对分析准确定位故障点。
三、项目申请单位具备的研究基础和条件
1.项目负责人及团队主要人员简介;
项目负责人:
项目负责人技术扎实,长期从事配电管理工作,具有比较丰富的工作经验。
其将在该项目中承担较大的工作量,带领项目小组成员完成该项目的顺利实施。
2.项目申请单位在相关研究领域曾开展的工作、曾取得的科研成果、曾获得的荣誉;
供电局
在智能配网系统建设中取得丰富的电网自动化建设经验,有着年轻而富有冲劲的建设团队。
供电局的科技项目曾多次获广西电网公司科技进步二等奖、专利二等奖。
浦北供电公司
基础管理较好,配电管理人员多人多次到市局设备部、基建部、城区分局挂职学习,掌握了一定的科技项目实施、管理经验。
3.项目申请协作单位在相关研究领域已有的软硬件平台、理论研究环境、实验室条件等。
供电局硬件、团队上,有“唐泽渊劳模工作室”,工作室有着一批有年轻的骨干成员,其中广西电网公司助理级技术专家3人、供电局后备技术专家1人、高级工程师5人、高级技师10人。
四、项目研究内容、技术路线与实施方案
编写要求:
1.项目研究内容的详细说明(分专题或按内容序号描述)。
主要研究内容
1主要技术内容
1.1故障判断
Ø短路故障判断
短路故障判断常用算法为电流突变判断法。
电流突变判断法的优点是自动跟踪负荷电流大小,不用整定参数。
Ø接地故障判断
方案一:
传统方法
传统故障指示器接地故障判断方案,一般由故障指示器测量接地瞬间首半波尖峰电流和线路电压测量,确定是否为接地故障并翻牌指示,同时通过通讯网络将各个监测点的首半波尖峰电流、接地动作电流、线路电压,通过智能和人工参与决策判断。
这种方案的缺点是故障指示器测量的线路电压误差很大,而且受地面等环境影响,故障判断成功率较低。
方案二:
辅助信号源方法
接地故障时,在线路上非故障相或变电站中性点上,动态自动短时投入一个阻性负载,使得母线和现场单相接地点之间产生特殊的较小的短时信号电流(最大不大于40A),在变电站各出线和线路分支点处安装的接地故障指示器,检测到这个特殊短时电流信号时,自动动作指示,达到指示故障的目的。
方案三:
大数据比对分析方法
大数据故障定位方法,则是由主站收集所有指示器的采集信息,合成出每一组指示器安装处的零序电流信号,故障线路与非故障线路的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显;故障线路故障点前与故障点后的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显,主站通过这些大数据的分析比对,就能准确实现故障定位
1.2无线对时同步采样技术
本项目研究的技术关键与难点在于大数据的取得与批量处理、零序电流信号合成,而要实现零序电流信号的合成,就必须指示器能实现无线对时同步采样,这样才能进行合成计算,然后准确定位故障点。
1.3CT取电电源技术
配电网线路负荷电流在0~630A之间,短路电流可达40kA/4S,基于无线组网技术的故障定位系统,对取电CT供电能力提出了更高的要求。
CT取电电源基本工作原理是,取电CT从线路获取电能量,经采样整流保护后,直流电压直接给小容量电容快速充电,快速启动系统;当系统检测到线路负荷电流达到一定值时,开启大容量法拉电容充电,法拉电容可为无线通讯或停电后系统供电;当线路负荷电流较小时,CT取电系统输出电压过低,通过电压检测电路,自动切换到后备大容量锂亚电池给系统供电。
2主要技术难点
2.1接地故障判断
10kV配电线路中性点非直接接地系统发生接地故障时,特征量小,故障定位困难。
目前比较常见的方法是首半波法和信号注入法。
虽然信号源注入法相对稳定,但由于设备费用高昂和安装不便而推广困难,对于负荷波动大的线路也经常误动,接地阻抗高和接地线接地不牢时可能发不出完整的信号。
首半波法主要采用接地瞬间首半波尖峰电流和线路电压突变检测法,然而故障指示测量线路电压误差很大,而且受地面等环境影响,故障判断成功率较低。
基于辅助信号源的故障定位系统和大数据比对分析方法的故障定位系统,能大大提高故障检测的准确率,是本系统的关键技术之一。
2.2无线对时同步采样技术
无线通信与对时以及同步采样,是本项目的难点之一。
众所周知,无线通讯是非接触通讯,不像有线同步,可以靠开关量用上升沿硬件触发中断,即可达到几个机器周期的同步。
本项目采取各指示器预告警准备的方法,启动侦听中断,来信触发中断方式,达到有线同步的高精度目的。
2.3CT取电技术
故障指示器的钳形电流互感器同时具有测量与取电两个功能,并且通过钳形机构将故障指示器安装在线路上,钳形电流互感器的设计是故障指示器的关键技术之一,难点在于:
Ø配电网线路负荷电流动态变化范围大,正常工作范围为0~630A,短路电流可达40kA/4S。
而故障指示器体积、重量有限制,线路负荷电流小时,要求取电CT有一定的供电能力。
线路电流大时,电流输出应限制在一定范围内,以保护设备不被损坏。
另外对于大数据方法的故障定位系统,对取电CT供电能力要求更高。
故障指示器通过钳形互感器固定在线路上,钳形互感器工作在室外,需具有防潮、防锈功能,这对互感器铁芯材料提出了较高要求;
2.项目研究拟采用的技术路线;
首先,依据现在的产品,借鉴国内外的相关文献资料,进行深入的理论分析,针对研究和分析结果进行产品的设计,并进一步进行工程实践及推广应用,实现10KV架空配电线路的故障实时检测。
其次,借助辅助信号源,在接地故障时,往线路上非故障相或变电站中性点上,动态自动短时投入一个阻性负载,使得母线和现场单相接地点之间产生特殊的较小的短时信号电流(最大不大于40A),在变电站各出线和线路分支点处安装的接地故障指示器,检测到这个特殊短时电流信号时,自动动作指示,达到指示故障的目的。
第三,采取各指示器预告警准备的方法,启动侦听中断,来信触发中断方式,达到有线同步的高精度目的,同步后的各指示器进行同步大数据采样,然后由主站收集所有指示器的采集信息,合成出每一组指示器安装处的零序电流信号,故障线路与非故障线路的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显;故障线路故障点前与故障点后的零序电流信号,幅值与信号特征的方向,区别特别明显,主站通过这些大数据的分析比对,就能准确实现故障定位
3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系;
本项目理论研究是研发试制产品的前提,也是总目标的内容之一;
本项目最终结果如何,要靠试验验证确认,其结果结论是下一步电力公司推广应用何种技术的决策依据。
4.需要多家单位共同承担的项目,需要写明各家的分工、职责和提供的成果;项目的组织方式;合作方式、知识产权和成果分享的初步方案;
本项目由供电局与北京水木源华电气股份有限公司共同完成,供电局负责线路选择、安装实施、试验比对、运行维护、结果统计、后续推广等工作;北京水木源华电气股份有限公司负责技术研究、产品生产、培训指导、试验协助、后续推广技术选型等工作。
知识产权和技术成果共享。
5.外委的工作内容和工作量;
6.需要国际合作,要写明与外方的合作方式、知识产权和成果分享的初步方案,及以前的工作联系;
无国际合作内容
7.对于装置、设备开发的项目,要提出装置或设备的开发计划及设计方案。
本项目核心是故障指示器,其设计方案如下:
8.
五、预期目标和成果形式
编写要求:
1.阐明项目研究预期达到的目标、技术经济指标;
预期目标及创新点
预期目标
Ø无线对时同步采样技术在故障定位系统中的实现。
Ø辅助信号源、大数据比对分析的接地故障判断方法的实现和比较。
2、创新点
Ø无线对时同步采样技术在故障定位系统中的应用属于业内首创。
大数据比对分析的接地故障判断方法在业内属于首创。
主要技术经济指标
1、经济效益
投入故障定位系统后,首先可以实现对线路的实时监测,及时发现故障隐患,安排检修避免故障发生;其次,在故障发生后,能实现故障信息的实时传输和故障准确定位,极大的减少故障巡视时间,提高故障检修效率,增加线路运行的可靠性,降低线路运营成本。
2、社会效益
提高供电可靠率、减少客户停电时间,不仅关系到电网企业发展问题,还关系到各行各业的发展,关系到社会的和谐稳定。
故障定位系统的应用,通过对电网的实时监视,一旦发现故障隐患,使运行、维修人员能迅速到达故障点,及时排除故障,从而大大减少客户停电时间,满足客户可靠用电需求,提高供电可靠性及客户的用电满意度,实现了供电服务过程监控,提升了电力企业优质服务品牌。
故障定位系统的应用与电力企业的故障急修、抢修等服务结合,实现供电故障的快速处理与恢复,有助形成以服务体系为中心,各方联动的优质服务新体制,真正做到客户满意用电,推动企业优质服务工作向深度和广度发展。
2.明确叙述提供研究成果的形式,包括理论研究报告、全套设计制造技术、实用装置或软件等;要求成果提供的形式能够被其他研究人员掌握,使成果的使用权具有可转移性。
成果的级别需按照科技成果成熟度水平评判标准进行评判(见附件3)
提供的最终成果(含最终成果形式及成果验收标准)
最终成果形式:
1成果(级别、数量)
故障指示器及通讯机50套,管理系统1套。
第5级。
2项目最终形成的标准(级别、数量)
无
3项目形成的论文(级别、数量)
投稿南网技术论坛1篇、发表省部级期刊论文1篇.
4项目形成的专利(级别、数量)
申报实用新型专利3项。
5项目建设过程中的人才培养说明:
通过项目建设,能培养电力故障抢修的业务骨干6人。
六、配套科技应用示范项目落实情况
编写要求:
如研究工作需开展配套科技应用示范项目工程建设,需说明工程选点、配套工程实施条件是否具备或条件落实情况,需跨部门或跨单位实施的应用示范项目,需出具工程依托单位(部门)承诺提供相关条件的证明文件。
外协单位只需写清楚需求、工程量,选点由申报单位写。
七、内部查新情况
查新报告(模板)见附件1。
八、项目经费 单位:
万元
合 计
2017年
2018年
20××年
研发费用
49
20
29
资本性支出
31
7
24
项目总经费
80
27
53
预算支出科目
金额(万元)
备注
总金额
其中:
外委部分金额
一、研发费用总计
49
47
研发费
用
1、人工费
31
31
经费预算详细说明
2、材料费
0
0
3、现有仪器设备使用费
0
0
4、测试化验加工费
0
0
。
5、燃料动力费
0
0
6、差旅费
6
4
考察需要的出差费用。
7、会议费
0
0
。
8、国际合作与交流费
0
0
9、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
3
3
10、技术培训费
2
2
对技术人员的应用培训
11、劳务费
0
0
12、专家咨询费
3
3
邀请专家技术支持。
13、管理费
4
4
二、资本性支出总计
29
5
资本性支出
1、设备费
24
0
(1)购置设备费
24
0
附件2
(2)试制设备费
0
0
2、软件购置费
0
0
3、安装工程费
4
4
4、其它费用
1
1
总计
80
52
注:
各栏目的经费支出应严格按批准的预算和要求填写和执行。
九、经费预算详细说明
数量(单位)
预算单价(万元)
预算(万元)
合计(万元)
1、人工费
高级研究人员
10人数*工作月)
2/(人·月)
20
31
其他研究人员
11人数*工作月)
1.0/(人·月)
11
2、材料费
3、测试化验加工费
4、燃料动力费
5、差旅费
平均出差人数
5
0.04/(人·月)
6
6
出差次数
6
平均出差天数
5
6、会议费
7、国际合作与交流费
0
0
8、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
3
3
9、技术培训费
培训人次
5人次
0.02/(人·学时)
2
2
培训时间
20学时
10、劳务费
0
0
11、专家咨询费
咨询专家人次
3
0.1/(人·日)
3
3
天数
10
12、管理费
4
4
八、有关证明文件
编写要求:
1.科技应用示范项目依托工程单位对项目的意见及盖章;
2.申请单位已有工作基础证明材料(参与项目结题证明,荣誉证书、软硬件平台照片);
附表1现有仪器设备使用明细表(单价5万元以上)
单位:
万元
序号
设备
名称
设备
型号
单价
数量
(台件)
总价
隶属
单位
设备
状况
购置
时间
使用费计算单价
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 县级企业配电线路故障定位系统应用研究 科技项目申请书及可行性研究报告 县级 企业 配电 线路 故障 定位 系统 应用 研究 科技 项目 申请书 可行性研究 报告