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电力设备绝缘在线监测系统优化及产业化

成果简介:

    电力设备的绝缘在线监测与诊断是电力系统由目前周期性预防维修方式走向技术经济更加优化的状态维修的重要技术手段。随着电网和电力系统向超(特)高压、大容量、大系统迅猛发展,对安全可靠性要求也越来越高,电力系统迫切需要输变电设备状态在线监测与诊断技术,目前,国家有关部门正在组织制定《高压电力设备在线监测通用技术条件》。成熟实用的在线监测与故障诊断技术不但可以节省大量人力物力,还可大大提高电力系统安全运行水平,具有重要的研究价值和巨大的应用前景。

    我们研究电力设备绝缘在线监测与诊断技术已有二十几年的经验和成果积累。以中国科学院半导体研究所、甘肃省电力公司、西安交通大学等单位联合进行重点技术攻关,1990-1996年研制的第一套“DJZC—1型多功能电力设备绝缘在线监测装置”,集电力系统基本参数(电压、频率、谐波)、环境温湿度和绝缘参数等为一体,1996年在兰州110千伏宣家沟变电站投入使用,并于1997年通过甘肃省科委科技成果鉴定,部分测量指标达到当时国内领先水平,该项目1999年获甘肃省科技进步三等奖,西北电力集团公司科技进步二等奖。1999-2005年,在积累了丰富运行经验和大量实测数据的基础上,又不断改进完善,先后在甘肃110千伏、220千伏、330千伏变电站等不同电压等级的10多个变电站投入试运行,对35千伏至330千伏电压等级的近上千台电力设备进行了绝缘在线监测,发现了多起设备缺陷及铭牌参数错误等缺陷,监测的电力设备没有发生一起绝缘事故。

    在一个强电磁场和谐波干扰的环境下,要解决一个微安级、毫安级信号微小相位的精确稳定测量是一个重大技术问题,必须在技术上有重大突破和创新,必须借鉴微电子领域的先进技术和信号处理的先进技术,通过产学研结合、多学科融合技术实现绝缘在线监测装置精确稳定测量的目的及实用化的要求。

    2007年,在国家863计划支持下,我们在强电磁干扰环境下小信号介损tanδ测量的技术、方法创新方面取得了突破,引入了国际学术界在遥感卫星数据、视觉图像处理领域的最新技术,采用了正交对消向量技术、盲元分离技术、亥姆霍兹自由能最小的去噪声算法;采用新型软磁材料研制成功了角差和变比高度线性的微电流传感器。这些新思想、新方法,经实验室和现场实际应用检验,在介质损耗因数tanδ测量的精确性、稳定性方面达到了同类研究中的高性能、高指标,对成果的大面积推广应用做了很好的新方法有效性和技术可行性验证,其性能符合国家有关部门制定的标准。

应用前景
    保障电网人员设备安全:国家经济社会的发展和人民生活水平的提高对供电能力、供电可靠性、供电的技术经济性的要求越来越高。城乡电网已经过大规模建设改造并在继续建设改造中,特高压、超高压、大容量电力设备将陆续投入运行,西电东送,南北互济,全国联网将陆续实现。随着电网的迅速发展和电力设备的迅速增多,日益走向市场重视效益和效率的电力企业为避免传统的周期性预防性试验和周期性检修带来的电网、设备、人身安全压力及巨额的经济投入,非常迫切需要开展以输变电设备状态在线监测与诊断技术为基础的状态维修。状态维修是以电力设备的状态监测和设备状态信息的综合分析判断来进行的检修方式。状态维修可以节约大量人力物力,技术上更加先进、经济上更加合理地保证电网安全运行。

节约生产成本:
    目前,一个年售电量在400亿千瓦时左右的省电力公司如甘肃省电力公司每年平均的周期性预防性试验和检修的无谓投资在2亿元以上,而且经常在周期性预防性试验和检修工作中引起电网事故、误操作事故和人员伤亡事故。在线监测技术可以避免这些事故,节约试验和检修的投资,其重大社会、经济效益由此可见,在线监测技术应用的迫切性由此可见。

减少停电损失:
    全国年售电量3万亿千瓦(KWh),停电损失10%,通过实现绝缘在线监测减少停电损失10%即可年节约300亿KWh,按0.4元/KWH计算,年节约资金120亿元。

    投资与效益预计本项目成果产业化转化所需资金约800万元,用于最优集成的系统组成方式和系统功能完善,建立检验和改善稳定性的平台,系统工程化、产品化中的工艺优化,投入电网运行。

    通常设备监测装置是设备造价的5%,大型变压器造价在千万元以上。目前国内市场一套用于中等规模变电站技术尚不过关的绝缘在线监测装置市场价在45万元左右,而我们研制的绝缘在线监测装置成本可控制在30万元以下,仅甘肃省就有200多个中型变电站,而全国有上万个中型变电站。绝缘在线监测装置中的小信号测量和处理技术极易转化为其他用途的测量和控制装置。市场前景及推广应用的经济效益十分巨大。

合作方式
    技术转让或技术入股。