变电设备在线监测系统技术导则.docx
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变电设备在线监测系统技术导则
ICS
Q/GDW
国家电网公司企业标准
Q/GDWXXX-20XX
变电设备在线监测系统技术导则
Technicalguideforon-linemonitoringsystem
oftransformationequipment
(报批稿)
20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施
国家电网公司发布
目次
前言
为规范变电设备在线监测系统的规划、设计、建设和运行管理,统一技术标准,促进变电设备在线监测技术的应用,提高电网的运行可靠性,制定本标准。
本导则附录A和附录B为规范性附录。
本导则由国家电网公司生产技术部提出并负责解释。
本导则由国家电网公司科技部归口。
本导则主要起草单位:
中国电力科学研究院
本导则参加起草单位:
(建议华东网公司)
本导则主要起草人:
高克利、阎春雨、毕建刚、是艳杰、毛光辉、刘明、彭江、王峰、袁帅、王献丽、鞠登峰、李忠晶、杨圆、姚巍
变电设备在线监测系统技术导则
1范围
本技术导则规定了变电设备在线监测系统的系统架构、监测系统选用与配置原则、功能要求和技术要求等方面的内容。
本技术导则适用于国家电网公司所属各单位的变压器、电抗器、断路器、气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS)、电容型设备、金属氧化物避雷器等变电设备在线监测系统的选用。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
DL/T860变电站通信网络和系统
DL/T1146DL/T860实施技术规范
Q/GDW168输变电设备状态检修试验规程
Q/GDW383智能变电站技术导则
Q/GDWZ410高压设备智能化技术导则
Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范
3术语和定义
DL/T860、Q/GDW168、Q/GDW383、Q/GDWZ410中确立的以及下列术语和定义适用于本导则。
3.1
在线监测on-linemonitoring
在不停电的情况下,对电力设备状况进行连续或周期性地自动监视检测。
3.2
在线监测装置on-linemonitoringdevice
通常安装在被监测设备上或附近,用以自动采集、处理和发送被监测设备状态信息的监测装置(含传感器)。
监测装置能通过现场总线、以太网、无线等通信方式与综合监测单元或直接与站端监测单元通信。
3.2
综合监测单元comprehensivemonitoringunit
以被监测设备为对象,接收与被监测设备相关的在线监测装置发送的数据,并对数据进行加工处理,实现与站端监测单元进行标准化数据通信的装置。
3.3
站端监测单元substationsidemonitoringunit
以变电站为对象,承担站内全部监测数据的分析和对监测装置、综合监测单元的管理。
实现对监测数据的综合分析、预警功能,以及对监测装置和综合监测单元设置参数、数据召唤、对时、强制重启等控制功能,并能与主站进行标准化通信。
3.4
在线监测系统on-linemonitoringsystem
在线监测系统主要由监测装置、综合监测单元和站端监测单元组成,实现在线监测状态数据的采集、传输、后台处理及存储转发功能。
3.5
电容型设备capacitiveequipment
采用电容屏绝缘结构的设备,如电容型电流互感器、电容式电压互感器、耦合电容器、电容型套管等。
3.6
全电流totalcurrent
在正常运行电压下,流过变电设备主绝缘的电流。
全电流由阻性电流和容性电流组成。
3.7
面向服务的体系结构Service-OrientedArchitecture;SOA
面向服务的体系结构是一个组件模型,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。
接口是采用中立的方式进行定义的,它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。
4技术原则
4.1安全、可靠
在线监测系统的接入不应改变一次电气设备的完整性和正常运行,能准确可靠地连续或周期性监测、记录被监测设备的状态参数及特征信息,监测数据应能反映设备状态,并且系统具有自检、自诊断和数据上传功能。
4.2先进、成熟
在线监测系统具有测量数字化、功能集成化、通信网络化、状态可视化等主要技术特征,符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求。
4.3灵活、高效
在线监测系统的配置可根据被监测设备的重要性、监测装置的可靠性、维护及投入成本等灵活选择。
4.4标准、统一
在线监测系统应以变电站为对象,建立统一的状态监测、分析、预测和预警平台,建立统一的通信标准。
5系统架构
5.1系统框架
变电设备在线监测系统一般采用总线式的分层分布式结构,分为过程层、间隔层和站控层。
对于过程层到间隔层未采用DL/T860通信标准的在线监测系统,应在间隔层配置综合监测单元,实现在线监测装置通信标准统一转换为DL/T860与站端监测单元通信。
其系统结构可参见附录A中图A.1。
对于各层之间均采用DL/T860通信标准的在线监测系统,其系统结构可参见附录A中图A.2。
5.2过程层
过程层包括变压器、电抗器、断路器、GIS、电容型设备、金属氧化物避雷器等一次设备的在线监测装置。
实现变电设备状态信息自动采集、测量、就地数字化等功能。
5.3间隔层
在图A.1中,间隔层包括变压器/电抗器综合监测单元、断路器/GIS综合监测单元、电容型设备/金属氧化物避雷器综合监测单元。
实现被监测设备相关监测装置的监测数据汇集、数据加工处理、标准化数据通讯代理、阈值比较、监测预警等功能。
在图A.2中,过程层的监测装置均符合DL/T860通信标准,省去了综合监测单元,监测装置直接与站端监测单元通信。
5.4站控层
站控层包括站端监测单元。
实现整个在线监测系统的运行控制,以及站内所有变电设备的在线监测数据的汇集、综合分析、故障诊断、监测预警、数据展示(设在集控站)、存储和标准化数据转发等功能。
6监测系统选用与配置原则
6.1选用原则
a)变电设备在线监测装置的选用应综合考虑设备的运行状况、重要程度、资产价值等因素,并通过经济技术比较,选用成熟可靠、具有良好运行业绩的产品;
b)对于设备状态信息的采样,不应改变一次设备的完整性和安全性;
c)变电设备在线监测装置的型式试验报告和相关技术文件应齐全、完整、准确、有效,并有一年以上的挂网运行证明;
d)变电设备在线监测系统配置,应以变电站(集控站)为对象,综合考虑各种变电设备需求,制定具备统一信息平台的配置方案;
e)变电设备在线监测系统功能、结构、数据通信等技术要求需满足本导则及《变电设备在线监测装置通用技术规范》等标准的要求;
f)随主设备配套的在线监测系统功能、结构、数据通信等技术要求,也须满足本导则及《变电设备在线监测装置通用技术规范》等标准的要求。
6.2配置原则
基于在线监测技术的发展水平、在线监测系统应用效果以及变电设备重要程度,在线监测系统配置原则如下:
a)变压器、电抗器:
1)750千伏及以上电压等级油浸式变压器、电抗器应配置油中溶解气体在线监测装置;
2)±400千伏及以上电压等级换流变压器、500千伏油浸式变压器应配置油中溶解气体在线监测装置;
3)500千伏电抗器、330千伏油浸式变压器宜配置油中溶解气体在线监测装置;
4)对于220千伏、110千伏(66千伏)电压等级油浸式变压器(电抗器)存在以下情况之一的宜配置油中溶解气体在线监测装置:
存在潜伏性绝缘缺陷;
存在严重家族性绝缘缺陷;
运行时间超过15年;
运行位置特别重要。
5)220千伏及以上电压等级变压器、换流变可根据需要配置铁心、夹件接地电流在线监测装置;
6)500千伏(330千伏)及以上电压等级油浸式变压器和电抗器可根据需要配置油中含水量在线监测装置;
7)220千伏及以上电压等级变压器宜预留供日常检测使用的超高频传感器及测试接口,以满足运行中开展局部放电带电检测需要;对局部放电带电检测异常的,可根据需要配置局部放电在线监测装置进行连续或周期性跟踪监视;
8)220千伏及以上电压等级变压器可预埋光纤测温传感器及测试接口。
b)断路器/GIS:
1)500千伏及以上电压等级SF6断路器或220千伏及以上电压等级GIS可根据需要配置SF6气体压力和湿度在线监测装置;
2)220千伏及以上电压等级GIS应预留供日常检测使用的超高频传感器及测试接口,以满足运行中开展局部放电带电检测需要;对局部放电带电检测异常的,可根据需要配置局部放电在线监测装置进行连续或周期性跟踪监视;
3)220千伏及以上电压等级SF6断路器及GIS可逐步配置断路器分合闸线圈电流在线监测装置。
c)电容型设备:
1)220千伏及以上电压等级变压器(电抗器)套管可配置在线监测装置,实现对全电流、tanδ、电容量、三相不平衡电流或不平衡电压等状态参量的在线监测;
2)对于220千伏、110千伏(66千伏)电压等级电容型设备存在以下情况之一的宜配置在线监测装置:
存在潜伏性绝缘缺陷;
存在严重家族性绝缘缺陷;
运行位置特别重要。
3)倒立式油浸电流互感器、SF6电流互感器因其结构原因不宜配置在线监测装置。
d)金属氧化物避雷器:
220千伏及以上电压等级金属氧化物避雷器宜配置阻性电流在线监测装置。
e)其它在线监测装置应在技术成熟完善后,经由具有资质的检测单位检测合格方可试点应用。
7功能要求
7.1在线监测装置功能
a)实现被监测设备状态参数的自动采集、信号调理、模数转换和数据的预处理功能;
b)实现监测参量就地数字化和缓存,监测结果可根据需要定期发至综合监测单元或站端监测单元,也可通过计算机本地提取;
c)监测装置至少可以存储一周的数据;
d)若已安装综合监测单元或站端监测单元,可不实现b)和c)项功能。
7.2综合监测单元功能
a)汇聚被监测设备所有相关监测装置发送的数据,结合计算模型生成站端监测单元可以直接利用的标准化数据,具备计算机本地提取数据的接口;
b)具有初步分析(如阈值、趋势等比较)、预警功能;
c)作为监测装置和站端监测单元的数据交互和控制节点,实现现场缓存和转发功能。
包括上传综合监测单元的标准化数据;下传站端监测单元发出的控制命令,如计算模型参数下装、数据召唤、对时、强制重启等。
7.3站端监测单元功能
a)对站内在线监测装置、综合监测单元以及所采集的状态监测数据进行全局监视管理,支持人工召唤和定时自动轮询两种方式采集监测数据,可实现对在线监测装置和综合监测单元安装前和安装后的检测、配置和注册等功能;
b)建立统一的数据库,进行时间序列存盘,实现在线数据的集中管理,并具有CAC的功能与上层平台通信;
c)实现变电设备状态监测数据综合分析、故障诊断及预警功能;
d)系统具有可扩展性和二次开发功能,可接入的监测装置类型、监视画面、分析报表等不受限制;同时系统的功能亦可扩充,应用软件采用SOA架构,支持状态检测数据分析算法的添加、删除、修改操作,能适应在线监测与运行管理的不断发展;
e)实现变电设备状态监测数据及分析结果发布平台,提供图形、曲线、报表等数据发布工具;
f)具有远程维护和诊断功能,可通过远程登录实现系统异地维护、升级、故障诊断和排除等工作。
8通信要求
8.1一般性要求
a)变电设备在线监测系统应采用满足监测数据传输要求的标准、可靠的通讯网络;
b)间隔层向站控层传送的变电设备状态监测数据接入规范应满足附录B的要求;
c)变电站过程层和间隔层之间宜选用统一的通信协议,推荐采用符合DL/T860标准的通信协议;
d)基于DL/T860标准的变电设备在线监测系统宜采用l00M及以上高速以太网作为通信网络。
8.2监测装置通信要求
监测装置应该采用统一的通讯协议与综合监测单元通信。
直接与站端监测单元通信,应采用DL/T860.92标准。
8.3综合监测单元通信要求
综合监测单元支持多种协议的转换,采用DL/T860.81标准与站端监测单元通信。
8.4站端监测单元通信要求
站端监测单元应具有CAC的功能与上层平台通信。
9技术要求
9.1总体技术要求
a)连续或周期性监测、记录被监测设备状态的参数。
及时有效地跟踪设备的状态变化,有利于预防事故的发生;
b)根据监测数据能够有效判断被监测设备状况,以便调整设备试验周期,减少不必要的停电试验,或对潜伏性故障进行预警;
c)在线监测系统宜具备多种输出接口,具有与其他监控系统间按统一通信规约相连的接口;系统还宜具有多种报警输出接口,既可以通过其他监控系统报警,又可接常规报警装置;
d)在线监测系统的软件具有良好的人机界面,操作简单,便于运用;
e)在满足故障判断要求的前提下,装置和单元的结构应简单,使用维护应方便;
f)依据《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统安全防护方案》的规定,变电设备在线监测系统的安全区为管理信息大区,应严格遵照上述两个方案的要求进行安全分区、通信边界安全防护,确保在线监测系统功能安全;
g)在线监测系统设计寿命一般应不少于8年;对于预埋在设备内部的传感器,其设计寿命应不少于被监测设备的使用寿命。
9.2监测装置技术要求
a)监测装置向上层单元传送经过信号调理、模数转换和预处理的被监测设备状态监测数据,以及接受上层单元下传的参数配置、数据召唤、对时、强制重启等控制命令;
b)监测装置安装在被监测设备附近,需要对信号与电路实施有效的隔离和绝缘,其电源也应采用合适的隔离措施。
9.3综合监测单元技术要求
a)综合监测单元向站端监测单元传送经过计算模型生成的站端监测单元可以直接利用的标准化数据以及简单的分析结果和预警信息,并接收上层单元下传的更新分析模型、更新配置、数据召唤、对时、强制重启等控制命令;
b)重要的综合监测单元,应该具有备用单元;
c)综合监测单元安装在被监测设备附近,需要对信号与电路实施有效的隔离和绝缘,其电源也应采用合适的隔离措施。
9.4站端监测单元技术要求
a)站端监测单元向上层传送经过深度加工的数据、分析诊断结果、预警信息以及根据上层需求定制的数据,并接受上层单元下传的下装分析模型、参数配置、数据召唤、对时、强制重启等控制命令;
b)站端监测单元的安全性和可靠性直接影响全系统稳定运行,应采用主备设计(即主机出故障后,备用计算机能代替主机运行),其电源应采用UPS供电,通信模板应采用良好隔离措施,以防止由于异常干扰电压损坏主机。
还应有防止主机“死机”的措施;
c)计算机系统应安装完整、安全、可靠的操作系统、应用软件和数据库软件;
d)宜分别建立历史数据库和实时数据库,历史数据库应能存放5年以上的历史数据,实时数据库存放最近的实测数据;
e)应能根据生产运行需要及变电站设备变更的实际状况,对监测系统进行配置和修改;
f)对装置厂商开放在线监测系统的数据结构,负责解释其含义;对监测系统数据分析算法进行封装,用适应CAC的标准接口提供给上层平台调用;
g)应具有专门软硬件设备,对操作系统﹑数据库系统﹑应用软件系统及其它软件和数据进行管理、维护、备份和故障恢复。
10在线监测系统的试验、调试、验收
10.1试验
10.1.1型式试验
在线监测装置、综合监测单元及站端监测单元在设计完成后,为了验证产品能否满足技术规范的全部要求,对试制出来的新产品进行的定型试验。
只有通过型式试验,该产品才能正式投入生产。
10.1.2出厂试验
在线监测装置、综合监测单元及站端监测单元出厂前在正常试验条件下逐个按规定进行例行检验,检验合格后,附有合格证,方可允许出厂。
10.1.3入网检测试验
入网检测是对待挂网运行的在线监测装置、综合监测单元及站端监测单元进行的检测,试验合格后,方可正式投运。
10.1.4现场试验
现场试验是现场运行单位或具有资质的检测单位对现场待测装置性能进行测试。
现场试验一般分三种情况:
a)正式投运前;
b)对装置进行的例行校验;
c)怀疑装置有故障时。
10.1.5特殊试验
根据应用需求,需要增补的试验项目。
10.2调试
调试主要针对监测装置、综合监测单元、站端监测单元及其功能实现。
具体调试包括两个部分,一是各个装置或单元的功能调试,包括数据采集、存储、显示、分析、预警等;二是监测系统整体调试,主要检验在线监测系统各层之间的信息交互情况,检验结果应符合设计要求。
10.3验收
依据《变电设备在线监测系统安装验收规范》及技术协议进行验收,验收资料应包括完备的型式试验报告、出厂试验报告、特殊试验报告、现场调试报告和现场验收报告,且均符合系统的技术要求。
附录A
(规范性附录)
在线监测系统框架图
图A.1在线监测系统框架图之一
图A.2在线监测系统框架图之二
附录B
(规范性附录)
变电设备状态监测数据接入规范
B.1概述
变电设备状态检测数据接入规范用于规范变电站综合监测单元和站端监测单元之间,以及变电站站端监测单元与网省侧主站或集控中心之间的信息交换内容,为信息共享和各类专业应用功能的设计和开发提供基本依据。
B.2编码规范
B.2.1监测类型代码
监测类型编码是指监测类型的唯一标识。
标识编码由三段六位字符组成。
第一段为监测专业(输电/变电),采用2位数字码;第二段为数据分类,为1~4分别表示变压器/电抗器、电容型设备、金属氧化物避雷器、断路器/GIS监测类型;第三段采用3位流水号标识。
监测类型代码见表B.1。
表B.1监测类型代码
变电设备监测内容
类型编码
备注
变压器/电抗器
局部放电
021001
02表示变电专业,下同
油中溶解气体
021002
微水
021003
铁心接地电流
021004
顶层油温
021005
绕组光纤测温
021006
变压器振动波谱
021007
有载分接开关
021008
变压器声学指纹
021009
电容型设备
绝缘监测
022001
金属氧化物避雷器
绝缘监测
023001
断路器/GIS
局部放电
024001
分合闸线圈电流波形
024002
负荷电流波形
024003
SF6气体压力
024004
SF6气体水分
024005
储能电机工作状态
024006
B.2.2被监测设备代码
被监测设备代码是指监测装置所监测设备的唯一标识。
该代码采用生产管理信息系统(PMS)中通行的17位编码。
B.2.3监测装置代码
监测装置代码是指监测装置的唯一标识。
该代码在网省侧主站中产生,生成后将保持不变,该代码的使用范围为监测装置的整个生命周期。
标识编码由三段十七位字符组成。
第一段为网省公司标识,采用2位数字码;第二段采用固定标识符M;第三段采用14位流水号标识。
B.2.4监测数据参数代码
监测数据参数代码是各监测装置传输监测数据的参数标识,用于指导接入通信规约的制定。
参数采用汉语拼音首字母的方式编制(若参数名称少于3个汉字,则采用汉语拼音全部字母的方式编制),具体参数代码内容将依据B.3接入数据规范编制。
B.3接入数据规范
B.3.1变压器/电抗器
1)局部放电接入数据规范见表B.2
表B.2局部放电接入数据规范
序号
参数名称
参数代码
字段类型
计量单位
备注
1
被监测设备标识
BJCSBBS
字符
17位设备编码
2
监测装置标识
JCZZBS
字符
17位设备编码
3
监测时间
JCSJ
日期
yyyy-MM-ddHH:
mm:
ss
4
被监测设备相别
BJCSBXB
字符
5
放电量
FDL
数字
pC或mV或dB
6
放电位置
FDWZ
数字
7
脉冲个数
MCGS
数字
8
放电波形
FDBX
二进制流
2)油中溶解气体接入数据规范见表B.3
表B.3油中溶解气体接入数据规范
序号
参数名称
参数代码
字段类型
计量单位
备注
1
被监测设备标识
BJCSBBS
字符
17位设备编码
2
监测装置标识
JCZZBS
字符
17位设备编码
3
监测时间
JCSJ
日期
yyyy-MM-ddHH:
mm:
ss
4
被监测设备相别
BJCSBXB
字符
5
氢气
QINGQI
数字
μL/L
6
甲烷
JIAWAN
数字
μL/L
7
乙烷
YIWAN
数字
μL/L
8
乙烯
YIXI
数字
μL/L
9
乙炔
YIQUE
数字
μL/L
10
一氧化碳
YYHT
数字
μL/L
11
二氧化碳
EYHT
数字
μL/L
12
氧气
YANGQI
数字
μL/L
13
氮气
DANQI
数字
μL/L
14
总烃
ZONGTING
数字
μL/L
3)微水接入数据规范见表B.4
表B.4微水接入数据规范
序号
参数名称
参数代码
字段类型
计量单位
备注
1
被监测设备标识
BJCSBBS
字符
17位设备编码
2
监测装置标识
JCZZBS
字符
17位设备编码
3
监测时间
JCSJ
日期
yyyy-MM-ddHH:
mm:
ss
4
被监测设备相别
BJCSBXB
字符
5
水分
SHUIFEN
数字
μL/L
4)铁心接地电流接入数据规范见表B.5
表B.5铁心接地电流接入数据规范
序号
参数名称
参数代码
字段类型
计量单位
备注
1
被监测设备标识
BJCSBBS
字符
17位设备编码
2
监测装置标识
JCZZBS
字符
17位设备编码
3
监测时间
JCSJ
日期
yyyy-MM-ddHH:
mm:
ss
4
被监测设备相别
BJCSBXB
字符
5
铁心全电流
TXXLDL
数字
mA
5)顶层油温接入数据规范见表B.6
表B.6顶层油温接入数据规范
序号
参数名称
参数代码
字段类型
计量单位
备注
1
被监测设备标识
BJCSBBS
字符
17位设备编码
2
监测装置标识
JCZZBS
字符
17位设备编码
3
监测时间
JCSJ
日期
yyyy-MM-ddHH:
mm:
ss
4
被监测设备相别
BJCSBXB
字符
5
顶层油温
DCYW
数字
℃
B.3.2电容型设备
绝缘监测接入数据规范见表
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- 变电 设备 在线 监测 系统 技术
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