专利名称：一种充气式直流套管状态评估系统及状态评估方法
技术领域：
本发明涉及直流系统检修技术领域，具体涉及一种充气式直流套管状态评估系统以及采用该状态评估系统进行状态评估的方法。
背景技术：
由于目前国内充气式直流套管作为直流输电换流站的重要一次主设备，实现了室内换流阀设备与室外直流场设备的连接，其本身的运行状态评估对保障直流系统的安全可靠运行有着重要的意义。目前分析充气式直流套管状态评估的方法单独基于预防性试验、在线监测、历史资料和巡视数据。预防性试验主要测量套管导杆对末屏的绝缘电阻、电容量和介损值，末屏对地的绝缘电阻、电容量和介损值，SF6的密度、压力和微水含量；在线监测主要开展套管末屏的电容量和介损、SF6的密度、压力和微水含量；历史资料主要基于设备制造工艺水平、家族性缺陷、故障案例、缺陷分析等历史性数据；巡视数据主要基于充气式直流套管SF6的密度、压力。然而预防性试验、在线监测和历史资料目前作为独立的评价体系进行直流穿墙的健康状态评估，对于考虑预防性试验、在线监测、历史资料和巡视数据及电网运行监视数据进行充气式直流套管的状态评估目前尚未开展。因此建立系统性的充气式直流套管状态评估系统，对提高直流系统运行可靠率及保障持续稳定的能源供给有着重要的意义，促进了国民经济的持续稳定增长。本发明是在国家863计划项目基金(2012AA050209)资助下，提出了一种充气式直流套管状态评估系统及状态评估方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有分别基于预防性试验、在线监测、历史资料、巡视数据和电网运行监视数据进行充气式直流套管状态评估存在的片面性，同时提高直流系统运行可靠率，提供一种充气式直流套管状态评估系统以及采用该状态评估系统进行状态评估的方法。为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案:一种充气式直流套管状态评估系统，其包括:用于对充气式直流套管进行预防性试验的预防性试验仪器；用于对充气式直流套管进行在线监测的在线监测装置；用于对充气式直流套管进行巡视的移动装置；用于对充气式直流套管进行电网运行监视的电网运行监视装置；用于上传充气式直流套管的家族性缺陷数据的分布式装置；用于对充气式直流套管的状态进行分析的状态评估后台；以及用于将所述预防性试验仪器获取的预防性试验数据、在线监测装置获取的在线监测数据、移动装置记录的巡视数据、电网运行监视装置获取的电网运行监视数据、以及分布式装置上传的家族性缺陷数据均发送至状态评估后台的通讯装置。
所述通讯装置包括与预防性试验仪器的输出端相连的第一无线收发模块、与在线监测装置的输出端相连的第二无线收发模块、与移动装置的输出端相连的第三无线收发模块、与电网运行监视装置的输出端相连的第四无线收发模块、与分布式装置的输出端相连的第五无线收发模块、以及与状态评估后台的输入端相连的第六无线收发模块，所述第一无线收发模块、第二无线收发模块、第三无线收发模块、第四无线收发模块、第五无线收发模块均与第六无线收发模块通过无线网络进行数据传输。所述预防性试验仪器包括连接于充气式直流套管和第一无线收发模块之间的介损测试仪、气体组分分析仪、微水测量仪、温度测量仪、气压测量仪、直流电阻测量仪、污秽测量仪。所述在线监测装置包括连接于充气式直流套管和第二无线收发模块之间的环境温度在线监测仪、环境湿度在线监测仪、表面污秽在线监测仪、末屏的电容量和介损在线监测仪、SF6的密度在线监测仪、压力在线监测仪、微水含量在线监测仪和气体组分在线监测仪。所述电网运行监视装置包括直流电压互感器、直流电流互感器、以及信号处理单元，所述直流电压互感器、直流电流互感器的输入端均与充气式直流套管相连，其输出端均通过信号处理单元连接至第四无线收发模块。采用充气式直流套管状态评估系统进行状态评估的方法，其包括以下步骤:(I)根据预防性试验数据、在线监测数据、巡视数据、电网运行监视数据，提取充气式直流套管风险评估的特征分量，将所述特征分量值形成向量A，其大小为1XM，M为充气式直流套管风险评估的特征分量总数；(2)基于充气式直流套管的功能组成，形成充气式直流套管的功能模块Ci与特征分量的关系矩阵E，其计算公式为式(I):
权利要求
1.一种充气式直流套管状态评估系统，其特征在于，其包括:用于对充气式直流套管(I)进行预防性试验的预防性试验仪器(2);用于对充气式直流套管(I)进行在线监测的在线监测装置(3);用于对充气式直流套管(I)进行巡视的移动装置(4);用于对充气式直流套管(I)进行电网运行监视的电网运行监视装置(5);用于上传充气式直流套管(I)的家族性缺陷数据的分布式装置(6);用于对充气式直流套管(I)的状态进行分析的状态评估后台(8);以及用于将所述预防性试验仪器(2)获取的预防性试验数据、在线监测装置(3)获取的在线监测数据、移动装置(4)记录的巡视数据、电网运行监视装置(5)获取的电网运行监视数据、以及分布式装置(6)上传的家族性缺陷数据均发送至状态评估后台(8)的通讯装置(7)。
2.根据权利要求1所述的充气式直流套管状态评估系统，其特征在于，所述通讯装置(7)包括与预防性试验仪器(2)的输出端相连的第一无线收发模块(71)、与在线监测装置(3)的输出端相连的第二无线收发模块(72)、与移动装置(4)的输出端相连的第三无线收发模块(73)、与电网运行监视装置(5)的输出端相连的第四无线收发模块(74)、与分布式装置(6)的输出端相连的第五无线收发模块(75)、以及与状态评估后台(8)的输入端相连的第六无线收发模块(76)，所述第一无线收发模块(71)、第二无线收发模块(72)、第三无线收发模块(73)、第四无线收发模块(74)、第五无线收发模块(75)均与第六无线收发模块(76)通过无线网络进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的 充气式直流套管状态评估系统，其特征在于，所述预防性试验仪器(2)包括连接于充气式直流套管(I)和第一无线收发模块(71)之间的介损测试仪(21)、气体组分分析仪(22)、微水测量仪(23)、温度测量仪(24)、气压测量仪(25)、直流电阻测量仪(26 )、污秽测量仪(27 )。
4.根据权利要求2所述的充气式直流套管状态评估系统，其特征在于，所述在线监测装置(3)包括连接于充气式直流套管(I)和第二无线收发模块(72)之间的环境温度在线监测仪(31)、环境湿度在线监测仪(32)、表面污秽在线监测仪(33)、末屏的电容量和介损在线监测仪(34)、SF6的密度在线监测仪(35)、压力在线监测仪(36)、微水含量在线监测仪(37)和气体组分在线监测仪(38)。
5.根据权利要求2所述的充气式直流套管状态评估系统，其特征在于，所述电网运行监视装置(5)包括直流电压互感器(51)、直流电流互感器(52)、以及信号处理单元(53)，所述直流电压互感器(51 )、直流电流互感器(52)的输入端均与充气式直流套管(I)相连，其输出端均通过信号处理单元(53)连接至第四无线收发模块(74)。
6.采用权利要求1-5任一项所述的充气式直流套管状态评估系统进行状态评估的方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)根据预防性试验数据、在线监测数据、巡视数据、电网运行监视数据，提取充气式直流套管风险评估的特征分量，将所述特征分量值形成向量A，其大小为1XM，M为充气式直流套管风险评估的特征分量总数； (2)基于充气式直流套管的功能组成，形成充气式直流套管的功能模块Ci与特征分量的关系矩阵E，其计算公式为式(I):
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述M=26，其中: A1为充气式直流套管导杆对末屏预防性试验的绝缘电阻； A2为充气式直流套管导杆对末屏预防性试验的电容量； A3为充气式直流套管导杆对末屏预防性试验的介损量； A4为充气式直流套管末屏对地预防性试验的绝缘电阻； A5为充气式直流套管末屏对地预防性试验的电容量； A6为充气式直流套管末屏对地预防性试验的介损量； A7为充气式直流套管导杆预防性试验的直流电阻； A8为充气式直流套管预防性试验的压力； A9为充气式直流套管预防性试验的气体组分； A10为充气式直流套管预防性试验的污秽值； A11为充气式直流套管在线监测的环境温度； A12为充气式直流套管在线监测的环境湿度； A13为充气式直流套管在线监测的污秽值； A14为充气式直流套管在线监测的末屏的电容量和介损； A15为充气式直流套管在线监测验的SF6气体的密度；A16为充气式直流套管在线监测的压力； A17为充气式直流套管在线监测的微水； A18为充气式直流套管在线监测的气体组分； A19为充气式直流套管巡视的压力； A20为充气式直流套管巡视的微水； A21为充气式直流套管巡视的温度； A22为充气式直流套管电网运行监视的直流电压幅值； A23为充气式直流套管电网运行监视的直流电流幅值； A24为充气式直流套管电网运行监视装置异常运行下的直流电压幅值； A25为充气式直流套管电网运行监视装置异常运行下的直流电流幅值； A26为充气式直流套管电网运行监视装置异常运行下的主频。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每个特征分量对应的上限值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.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述Dj代表与(^模块相关的特征量包括: 功能模块C1相关的特征量分别是[D7, D10, D11, D21, D22, D23, D24, D25, D26]； 功能模块C2相关的特征量分别是[D1, D10, D11, D2, D3, D8, D9, D14]； 功能模块C3相关的特征量分别是[D4, D10, D11, D5, D6, D14]；功能模块C4相关的特征量分别是[D7, D10, D13, D22, D23, D24, D25, D26]； 功能模块C5相关的特征量分别是[D1, D2, D3, D10, D11, D13]；功能模块 C6 相关的特征量分别是[D8, D9, D11, D12, D15, D16, D17, D18, D18, D19, D20]。
全文摘要
本发明公开一种充气式直流套管状态评估系统，其包括预防性试验仪器、在线监测装置、移动装置、电网运行监视装置、分布式装置、状态评估后台以及通讯装置；并同时公开了一种基于上述系统的状态评估方法，该方法包括以下步骤(1)提取充气式直流套管风险评估的特征量；(2)计算获取充气式直流套管状态评估系统的特征量的权重；(3)基于设备家族性缺陷数据对状态量的修正；(4)建立充气式直流套管状态评估方法的状态评价。本发明基于预防性试验数据、在线监测数据、巡视数据、电网运行监视数据、家族性缺陷数据进行系统的状态评估，并突破目前单一针对预防性试验或在线监测数据或人工巡视数据进行的状态评估，提高直流系统运行可靠率。
文档编号H02J13/00GK103235242SQ20131015383
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者邓军, 吕家圣, 吕金壮, 王奇, 楚金伟, 陈禾, 伍衡, 王昕 , 杨光源, 周震震 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心