变压器智能测控装置实施方案.docx

变压器智能测控装置（IED）实施方案
1.变压器智能测控总体方案
目前变压器各种运行状态监测、冷却系统监视和控制以及有载调压分接头控制和监视等功能虽然通过各种技术手段已经实现，但各装置功能相对单一、孤立和分散，缺少有机整合，另外不同厂家的装置采用不同的通讯规约，很难实现数据共享和互操作，不满足智能（数字化）变电站的发展需求。
本方案通过整合原有变压器的运行状态在线监测、有载调压分接头控制、冷却系统监视、控制、非电量保护等功能，在一台标准4U机箱上实现以上全部功能，采用1/2 4U机箱时可实现除非电量保护功能外的其他全部功能。装置充分利用采集到的变压器各种运行状态参数，通过软件分析和识别，实现变压器智能化。
变压器智能测控装置通过IEC61850通讯规约方便接入数字化变电站的站控层（过程层），实现变电站内数据共享和互操作功能，同时也支持MODBUS通信协议接入传统的DCS。
变压器智能测控装置就地户外安装，就近安装在变压器附近，方便现场各种传感器的电缆连接。现场传感器通过PT100、4~20mA、空节点和通信口等方式接入变压器智能测控装置。
变压器智能测控装置通过IEC61850规约从站控层接收分接头远方遥控命令，同时上送分接头当前档位、操作次数和异常状态等信息。
变压器智能控制装置从站控层（过程层）SV网络或直接采集变压器负荷电流、油面温度、绕组温度等相关信息，就地控制变压器冷却系统，并回采和上送冷却系统的运行状态。

2.智能测控装置技术特点
变压器智能测控装置根据配置可采用标准4U机箱或1/2 4U机箱，IP55防护等级，满足户外就地安装要求。变压器智能测控装置具有如下特点：
Ø 本装置实现了变压器监测IED、冷却系统IED、有载调压IED、非电量IED等功能于一体。
Ø 装置采用因泰莱先进、成熟的GDP平台，支持IEC61850 MMS、MODBUS通讯方式，可选GOOSE/SV通讯方式。
Ø 采用光口方式接入站控层MMS网或过程层GOOSE、SV网。
Ø 采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，抗干扰能力大大提高，达到了电磁兼容各项标准的最高等级。
Ø 装置具有丰富的4~20mA、光耦开入、以太网口和继电器开出等接口。
Ø 装置可选配多块交流信号采集板卡，满足现场交流电流采集功能。
Ø 装置设计灵活通用，交流采样板卡、4~20mA板卡、开入、开出等板卡根据现场需求可灵活扩展。
Ø 装置通过整合变压器相关运行状态监视信号，在一台装置内完成多个功能，模块化结构，装置内数据共享，简化了其它厂家多装置接入数据共享繁琐问题，节约投资。
Ø 通过结构设计及元器件的严格筛选解决了现场高、低温运行环境影响装置可靠运行的问题。装置经过了严酷的高低温试验，可以在户外恶劣的环境中可靠运行。
3.变压器智能测控功能组成
变压器智能测控装置实时采集变压器高压侧负荷电流、电压，变压器顶层、底层油温（可选），绕组温度，变压器主体储油柜和有载分接开关储油柜油位，变压器气体聚集量和油流速，环境温、湿度，铁心接地电流，风扇、油泵电机电流，冷却装置自检状态等信号，上述信号经实时处理后，除通过IEC61850、MODBUS送给后台监控装置外，还完成变压器冷却系统风扇、油泵的自动投切，以及接收远方遥控命令调节变压器有载调压分接头，另外还实现变压器过载能力优化功能，可以充分利用变压器的变送容量，同时又保证变压器的安全可靠运行。
3.1变压器运行状态在线监测功能
变压器运行状态在线监测采集如下信号：
1）负荷电流、电压信号；
从常规互感器通过电缆直采或通过网络从电子式互感器获取高压侧电流、电压有效值。
2）顶层油温；
采用PT100温度传感器，顶层油面温度计2个，安装于油箱顶部对角线位置。温度参量除在变压器本体上通过表计直接显示外，还通过变送器或直接接入智能测控装置。
3）底层油温；
变压器底层油PT100温度传感器的安装位置及数量根据实际需要由变压器制造商确定。
4）绕组温度；
绕组温度传感器除在变压器本体上通过表计直接显示外，还通过变送器或直接接入智能测控装置。
5）主体储油柜油位；
采用油位计，用于测量油位变化，采集上限、下限开关量信号，或采集4～20mA信号对油位进行连续监测。
6）有载分接开关储油柜油位；
同5）
7）气体聚集量；
采用气体继电器，安装于储油柜与变压器本体的连接管道上，用于对变压器产生的少量气体（轻瓦斯）的监测，提供轻瓦斯报警、重瓦斯跳闸信号，根据需要可采集4～20mA信号对气体聚集量进行连续监测。
8）环境温、湿度；
环境温度采集采用PT100传感器，湿度越限启动除湿设备。
9）铁心接地电流；
采用穿心式CT，安装于铁心接地线上。

变压器智能测控装置采集上述信号并经软件处理后，通过IEC61850方式，将变压器实时运行状态及告警等信号送入站控层MMS网。
3.2变压器冷却控制功能
变压器智能测控装置通过电缆直采或从站控层SV网络获取高压侧负荷电流、电压信号，再结合实时采集到的变压器顶层、底层油温，绕组温度等信号，软件评估绕组的热点温度，自动逐台或分段（组）投切相应数量的油泵和风扇，冷却系统可在变压器旁就地手动操作，也可在控制室中通过智能测控装置遥控操作。
智能装置支持“阈值”逻辑控制（单点和多点），PID和模型识别PID控制。支持风冷、水冷、油冷等冷却方式，对不同的冷却系统组数和冷却控制策略具有多种适应能力。
变压器智能测控装置实时采集风扇和油泵电机的状态信号、油流状态信号以及冷却装置的各种自检信号，上述信号及冷却装置异常告警信号通过IEC61850送到站控层MMS网。
3.3变压器有载调压分接开关控制功能
变压器智能测控装置通过电缆直采或从站控层SV网络获取变压器负荷电流、电压信号，根据设定的调压控制方式，自动向有载调压开关控制器发出调节指令，或从站控层获取远方遥控命令调节变压器分接头档位。
变压器智能测控装置从有载调压分接头开关就地控制器获取分接头档位、调节操作次数、OLTC异常状态等信号，这些信号通过IEC61850发送至站控层网络。
3.4高级功能（二期升级）
3.4.1 冷却系统节能控制功能
负荷和或温度线性控制，低返回系数控制。
可以根据负荷电流和温度，精确控制冷却系统的投入和退出，风机分组更细，可控制到单台风机的启停，减少风机投入数量，减少不必要的能源浪费，使冷切系统更节能。

3.4.2 运行数据统计、分析挖掘功能
变压器智能测控装置具有运行时间统计、检修时间统计、海量数据分析功能。建立多状态参量融合的故障诊断模型和基于故障可信性分析的状态评估方法，准确分析变压器运行状态，实现变压器的在线故障诊断，根据选定的检修模型定期出具检修建议，实现变压器全生命周期的监测和风机寿命监测等功能。
变压器智能测控装置还可以根据变压器过载能力数据，结合环境温度、高压侧负荷、油温和绕组温度，将变压器的当前最高变送容量数据送给远方调度，使得调度可以充分利用变压器的变送容量，同时又保证变压器的安全可靠运行，从而实现变压器过载能力优化。

3.4.3短信提醒功能
变压器智能测控装置具有短信息提醒功能。变压器智能测控装置根据采集、分析的运行参数和结果，对重大信息事件可短信通知绑定的号码，即时处理已发生或将要发生的事件。

3.4.4 WEB发布功能
装置内嵌WEB服务器的功能。通过IE浏览器，可方便的参看变压器的参数和信息。

3.4.5 代维服务功能
装置的网络功能支撑了制造企业的深度开发应用。在制造工厂内，开发的基于internet的变压器智能运维专家系统，给用户提供24H的不间断检测服务，及时发现问题、诊断问题、给出运维建议。