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近年來，新型電力系統正在加速構建。在江蘇，發電主體由單一的燃煤發電，轉變為風、光等新能源發電和煤電并存的態勢，新能源消納壓力日益增加，這就需要一個能夠匹配多元化電源發展趨勢的“電網大腦"。國網江蘇電力利用新型電網運行控制系統實現了對電網各類設備的智能分析與控制。
“電廠發多少電，發出來的電往哪兒送，都是靠調度系統來控制的。運行控制系統就相當于電網運行的大腦。"
據仇晨光介紹，新型電網運行控制系統是在傳統調度控制系統的基礎上，在數據采集范圍、系統運算能力、省市協同效率、基礎調度功能等方面進行了全面升級，具備信息感知更立體、實時調度更精準、在線決策更智能、運行組織更科學、人機交互更友好、平臺支撐更堅強等特征。
針對新能源發電的特點，新型電網運行控制系統量身定制了實時“電網畫像"功能，通過在線滾動計算當前電網的動態輸送能力，精準反映電網實時運行狀態。“根據電網精準畫像，我們就可以精準調控火力發電廠的發電量，讓電網多利用新能源，提升新能源發電的利用率，也能避免惡劣情況下新能源發電過多，而危及電網安全運行的情況。"
一、前言（LYWM-02 電力體制改革“密度微水在線監測系統"測試速度大大提高）
1.1 概述
六氟化硫（SF6）是一種無毒、無味、無色、無嗅、非可燃的合成氣體，具有一般電介質不可比擬的絕緣特性和滅弧能力。充裝SF6的電氣設備占地面積小，運行噪聲小，無火災危險，這極大地提高了電氣設備運行的安全可靠性。而氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）的應用，打破了傳統變電站的概念，使緊湊型、高電壓、大容量新式變電站的發展得以實現，成為城網變電站改造的重要途徑。
隨著我國電力設備無油化、小型化的發展，在35-500kV高壓斷路器中采用SF6氣體作為絕緣滅弧介質的斷路器等逐年增加。對SF6氣體的狀態監測已成為保證SF6斷路器等電器設備正常安全運行的主要技術措施之一。
SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：
SF6新氣中含有一定水分。
在設備安裝、解體檢修和充氣補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內留有水分。
因密封不嚴，在SF6向外泄漏時，會反向滲入水分。
變電站SF6斷路器SF6氣體的密度、濕度和溫度三項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著該斷路器的安全運行狀態。電網運行規程強制規定，在設備投運前和運行中都必須定期對SF6氣體的密度和含水量進行檢測。SF6氣體含水量的現場檢測方法有電解法、冷凝法和阻容法。目前大多采用便攜式露點儀進行現場檢測。
1.2 SF6氣體在運行中的檢測及污染后果
SF6氣體的濕度、密度兩項物理指標是否處于額定范圍之內，決定著SF6氣體的絕緣和滅弧性能的有效與否。但SF6高壓開關電器在制造和運行中因為：SF6新氣中含有一定水分；在設備安裝、解體檢修和充氣、補氣時，因工藝過程中的疏漏，在氣室和管閥內會留有水分；在開關工件加工和上述操作中的失誤等造成密封失嚴，SF6氣體向外泄漏，因外部水分壓遠高于氣室中氣體的水分壓，外部水分會向氣室內反向滲入，造成SF6氣體在密度下降的同時含水量上升。超標的水分會造成下列危害：
SF6氣體含有超標的水分后，在一些金屬物的參與下，在200℃以上溫度時可使SF6發生水解反應，生成活潑的氫氟酸（HF）和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低價硫氟化物，在高溫拉弧的作用下，還將分解產生溫室氣體之一的二氧化硫（SO2）和氫氟酸（HF）。它們將腐蝕絕緣件和金屬部件，并產生熱量從而導致氣室內氣體壓力的危險升高，斷路器耐壓強度和開斷容量下降，嚴重情況下將導致斷路器爆炸，不僅引起電網事故，還將造成有害和溫室氣體灌放大氣，形成電氣和環保災害。
電力相關規程規定：每日巡回監視氣體密度，每1-2年對SF6氣體的含水量進行檢測。含水量檢測通常采用露點儀進行現場停電檢測，檢測時按標準取樣氣體流量，即30-40升/小時計算，一次測試需排放SF6氣體約35升。電力工業分成兩大電網公司和五大發電集團。至2006年底，僅一個電網公司，即國家電網公司所轄電網中的12-750 kV中高壓斷路器就有333,294臺，上述數量還不包括每年增長的10%左右。平均每臺斷路器每年排放35升SF6氣體，其總排放量及高能量長壽命的大氣污染效果不言而喻。
1.3 在線監測是確保電力與環保安全的有力措施
我公司根據目前電力行業的發展趨勢研制了SF6在線式微水密度檢測系統。該系統主要應用于電力行業的主設備之一SF6高壓斷路器SF6氣體的在線監測與控制，可以在不排放SF6氣體的條件下對SF6氣體的含水量、密度和溫度進行實時數據采集顯示、信息遠傳、故障報警、閉鎖機構啟動、后臺數據顯示與分析等，為電力系統生產管理與設備狀態檢修提供信息與依據。
1.4 在線監測裝置運用的社會和經濟意義
(1)、有助于地球環保
SF6氣體微水綜合在線監測技術的應用基本防止了大量SF6氣體的排放，具有地球環保意義。
(2)、保障電力工作者的身體健康
SF6氣體在電氣設備中經電暈、火花及電弧放電作用，還會產生多種有毒和腐蝕性氣體。排放后，其中的二氧化硫會刺激上、下呼吸道，使人流淚。氫氟酸是強脫水劑，大量吸入會嚴重危害身體健康。SF6氣體微水綜合在線監測技術的應用將大大減少SF6氣體的排放，有利于保障電力工作者的身體健康。
(3)、減少停電時間和事故損失，提高供電時率，提高電力設備管理水平
SF6微水與密度綜合在線監測裝置可長期掛網運行，監測SF6氣體的含水量和密度。其配備的無線lora通訊，可將監測數據實時上傳至監控中心。當被測氣體指標超標時，監測器將自動按事先設定的門限上傳報警信號至遠方監控中心，或直接啟動報警裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲顯示監測數據，并自動繪制成變化趨勢圖供觀察分析之用。它的運用將從技術上有力地支撐狀態檢修模式，并免去供電公司為完成檢測工作需配備巡檢人員、巡檢車輛、檢測設備、高價值的SF6氣體和人工巡檢對發現故障隱患系統的不及時性，保障設備的安全穩定運行，減少停電時間和事故損失，增加設備運行效率，提高設備運行的管理水平。
(4)、減員增效
以南京供電公司為例，南京市現有200余個變電站，按平均每個變電站分攤的設備巡檢人員一人計算，現有約200余人的巡檢隊伍，采用在線監測系統后，可減少巡檢人員90%以上，即180人，按人均7萬元/年計算，每年可減少支出1260萬元，該系統的運行有利于供電主業人員的精減，為供電系統發展第三產業提供了大量的人力資源。
從設備、管理、檢修和環保四個方面對SF6氣體在線檢測設備使用前后對比分析的結論為：使用數字式SF6氣體微水綜合在線檢測設備后，當年就可收回成本的89.3%。
二、產品概述（LYWM-02 電力體制改革“密度微水在線監測系統"測試速度大大提高）
2.1 產品簡介
為適應我國電力行業體制改革的需要和加快電氣設備在線監測技術及狀態檢修發展的步伐，研究和探索以在線監測技術為基礎，故障檢修與預防性相結合，以實現*大可靠性和*低成本消耗為目標的狀態檢修模式，我公司研制出具有自主知識產權的SF6氣體在線監測系統。該設備能夠以高于國家標準的測量精度，長期在線監測斷路器SF6氣體的密度、微水、溫度及其變化趨勢，其功能是在SF6氣體有關指標出現變化時，給出變化曲線；有關指標達到報警狀態時，報警或自動啟動報警裝置；當有關指標超標達到危險狀況時，報警或自動啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，以保障設備和變電站整套系統的安全。上述監測設備配有無線lora通訊接口，可將監測數據實時上傳至變電站、城市中心乃至更上級監控中心，真正實現變電站，尤其是無人值班站的設備在線監測。同時，監測到的各項指標的變化趨勢為斷路器的狀態檢修提供了有效依據。
2.2 產品功能
（1）在線監測SF6氣體濕度、密度與溫度；
（2）在線監測氣體泄漏與泄漏報警；
（3）可按預設值或用戶給定值自動啟動低壓報警和閉鎖裝置
（4）通過lora無線通訊至監控后臺；
（5）通過后臺軟件自動繪制狀態變化趨勢圖；
（6）可選大屏幕液晶顯示器現場顯示實時數據，具備屏幕保護和聲控顯示功能；
（7）手持遙控器設置報警與閉鎖門限值和顯示方式；
（8）全密封，抗干擾，適用于室外和低溫環境。
2.3 產品特點
（1）高精度與高可靠性
變送器采用了進口高穩定性傳感器，傳感器經變送器內部電路的修正、補償，其輸出線性度好，精度高；變送器外部結構也更適于高頻電場環境下的測量，它與電路處理部分融為一體，以減少干擾耦合，提高電路長期工作的穩定性和可靠性。
（2）實現在線監測監控和狀態檢修
該變送器可長期掛線運行。其配備的通過無線lora通訊，可將監測數據實時上傳至監控中心。當被測氣體指標超標時，監測器將自動按事先設定的門限上傳報警或閉鎖信號至遠方監控中心，或直接啟動報警、閉鎖裝置。上位機軟件可按設定的時間和頻率，采樣存儲監測數據，并按需要將上述數據自動繪制成變化趨勢圖，供觀察分析之用。
SF6氣體綜合在線監測技術的應用，可以實現斷路器的狀態監測，有利于及時掌握設備的運行狀態，保障電力系統的安全穩定運行，使狀態檢修得以實現，減少檢修費用和停電時間，從而提高管理水平。
（3）結構特別，安裝使用方便
傳感器采用全封閉設計，外形特別美觀，傳感器、電源、數據輸出電路和安裝在同一機殼內。它防水抗塵防爆，抗強電磁干擾，安裝使用方便，可用于高頻電場環境和室外環境。
2.4 變送器技術指標
測量參數
露點范圍： -50…+20℃ Td/f
壓力范圍： 0…+10bar
溫度范圍： -40…+80℃
計算參數
轉化為20 °C標準條件下的參數
微水值： 10…20000ppm
壓力值(密度)：1 ...12 bar
SF6混合密度: 0 ...100 kg/m3
輸出參數有: PPM20（20℃下微水）、P20（20℃下壓力，密度）、T（℃）、Td（露點）、P（壓力）、Tdatm（常壓露點）、密度（㎏/m3）
精度
露點精度： ±3℃ Td
壓力值(密度)精度：±0.1% FS
溫度精度：±1℃
傳感器響應時間:
露點傳感器: 2S(20℃)
壓力傳感器:<0.5S(20℃)
工作環境
變送器工作溫度：-40...+80℃
過載安全壓力： 20 bar
相對濕度： 0~100RH%
被測氣體： SF6,SF6/N2混合氣
輸出
通訊方式： 無線lora
傳輸速度： 9600bps
一般參數
工作電壓: 18…36VDC
功 率:<3W
重 量：361g
防護等級： IP65
外殼材質：不銹鋼
接頭材質：不銹鋼
電氣接頭：M12連接器
機械接口: M30*1.5
密封方式： O型圈（33*2.5mm）
漏氣率： ≤10-9Pa·m3/s（氦氣檢測）
額定充氣壓力： 0.6MPa abs
抗電磁干擾
浪涌: 4級（GB/T 17626.5-2008）
靜電放電 : 4級（GB/T 14598.14-2010）
快速瞬變干擾: 4級（GB/T 14598.10-2007）
阻尼振蕩磁場: 5級（GB/T 17626.10-1998）
射頻傳導干擾: 3級（GB/T 17626.6-2008）
脈沖群干擾: 3級（GB/T 17626-12-1998）
安全實驗 GB 4943.1-2001
抗電強度測試 700 VDC
絕緣阻抗測試 3200MΩ
振動測試 GB/T 11287一2000
沖擊與碰撞試驗 GB/T 14537一1993
尺寸圖：
2.5 專用三通
專用三通需要根據具體設備情況而設計加工，我公司已經針對國內外絕大多數斷路器，GIS等設備開發了專用三通。三通的一端為進氣口，另一端為預留補氣口，兩段均有內置逆止閥。傳感器通過三通安裝在充氣設備的補氣口上。
三、系統結構圖
白鶴灘入蘇特高壓直流工程姑蘇換流站功率互濟方式實現全額滿功率運行，最大互濟功率達200萬千瓦。這是目前世界上很強大、最靈活的功率控制手段。這背后，新型電網運行控制系統通過建立功率互濟智慧算法，實現不同功率互濟目標下智能生成電網調度策略，進一步提升蘇錫常南部電網供電能力。
除了在省內功率互濟發揮作用，新型電網運行控制系統還支撐電網“西電東送"跨區跨省清潔能源消納。江蘇作為經濟強省，年用電量位居國內前列，但省內能源資源相對匱乏，難以滿足迅速攀升的用電需求。因此依托我國“西電東送"戰略，從省外引入清潔能源，成為實現江蘇經濟綠色、可持續發展的破題之舉。國網江蘇電力基于新型電網運行控制系統構建精益化預調度體系，實現多時間尺度的安全校核和源荷調節，支撐跨省跨區清潔能源的大規模消納。系統累計發送調節指令千萬余次，全部正確執行，累計開展安全校核10萬余次，有效支撐了±500千伏龍政直流、±800千伏錦蘇直流、±800千伏建蘇直流三大“水電入蘇"，累計接收消納清潔水電超過7000億千瓦時，相當于減少二氧化碳排放超6億噸。
采集范圍更廣、計算精度更準、響應速度更快，也是新型電網運行控制系統的亮點。據介紹，在江蘇，新型電網運行控制系統的采集范圍由原來的3200條220千伏以上的高電壓等級電力線路，拓展到現在全省78000多條10千伏以上的線路，采集線路數量拓展了約24.5倍。有了更加龐大的數據基礎，該系統通過分析計算，更加全面精準地掌握電網運行態勢。
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