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“高压开关设备局部放电与机械特性带电检测技术及诊断方法研究”荣获北京市科学技术奖

2015-8-27

     近年来,随着电力工业和装备制造业的快速发展,对电力设备安全、稳定与可靠运行的要求越来越高,但由于原材料加工、设计制造和工艺水平等原因,电力设备在 运行中不可避免的存在缺陷和故障问题,因此,电力设备检修亟须一整套完整有效的缺陷检测和诊断手段,从而有效避免设备突发性故障造成的停电损失。

     国网北京市电力公司《高压开关设备局部放电与机械特性带电检测技术及诊断方法研究》项目以理论研究、关键技术突破、装置设计与研发、试验检测与验证和成果 推广应用为主线;立足于高电压与绝缘技术领域,研究了高压开关设备典型局部放电缺陷和机械缺陷的发生发展规律;针对金属屏蔽GIS盆式绝缘子特高频信号检 测、内置传感器输出过电压、局部放电源精确定位等现实问题,开展关键技术攻关;基于理论研究成果和关键技术创新,研发了高压开关设备典型缺陷模拟平台、脊 波导特高频局部放电传感器、接地型一体化GIS内置式传感器、局部放电声电联合检测装置、断路器机械特性带电检测装置;利用研制的传感器和检测装置在高压 开关设备典型缺陷模拟平台上开展验证性试验,在国网北京市电力公司管辖范围的变电站开展检测应用,试验检测结果验证了传感器和检测装置的可用性和有效性; 项目成果应用3年,发现设备缺陷40余例,累计节省电网设备检修费用2000余万。

     项目创新点

    (1)建成了国内外首个110kV输变配电设备缺陷模拟真型实验系统平台:针对高压开关设备典型缺陷难以真实复现的问题,基于真型设备,研发了GIS和开关柜典型缺陷模拟平台,实现了典型局部放电缺陷、机械缺陷及运行工况、电磁环境的真实模拟。

   (2)研制了脊波导特高频局部放电传感器和一体化接地型GIS内置局部放电传感器:解决了带金属屏蔽法兰的GIS盆式绝缘子的局部放电带电检测问题和GIS内置特高频传感器金属耦合电极的接地保护问题。

   (3)发展了局部放电的声电联合检测理论,研制了局部放电声电联合检测装置:基于声电联合检测的技术手段,结合GIS局部放电缺陷的发展规律,提出了 GIS局部放电缺陷严重程度的评估方法、放电源特高频双传感器三维定位方法和声电联合定位方法,解决了局部放电定位不准和缺陷严重程度难以评估的问题。

   (4)创造性的提出运行断路器的状态检测方法:基于断路器长期运行后“首次分合闸时”的控制回路电流波形特征,提出了以电流波形特征点的时间—强度特性和 以机械动作顺序的事件—时间—强度振动特性的缺陷诊断方法和基于支持向量机的开关机械缺陷识别算法,研制了断路器机械特性带电检测装置,实现了断路器运行 状态下检测机械特性的目的。

     项目应用结果表明:研制的系列传感器灵敏度高、安全可靠,提出的高压开关设备诊断、定位方法合理、实用。

     2014年中国电机工程学会鉴定委员会认为:“该项目研究成果创新性显著,在电网设备检测现场得到了成功应用和检验,为高压开关设备状 态检测和状态检修提供了有效的技术手段,具有良好的经济、社会效益和推广应用前景,项目成果整体达到国际领先水平。”

     团队介绍

     国网北京市电力公司“状态检测科研攻关团队”于2008年在引进新加坡新能源公司电网设备状态检修管理模式的背景下成立,在引进、消化和吸收设备状态检修 理念、状态检测先进技术和资产管理模式的基础上,在国网公司全面推广状态检修策略的契机下,该团队致力于电力设备状态检测与诊断评估技术领域的基础理论研 究、关键技术攻关及新技术推广应用,具有丰富的研发与现场检测经验。

     近年来,团队在变电站GIS、变压器、高压电缆等电力设备的局部放电信号检测、放电源定位和缺陷故障分析诊断等方面开展了大量研究与实践工作,成果显著。 先后完成1000kV皖电东送、浙福工程等多个超、特高压工程带电检测任务,为国家电网公司设备安全稳定运行做出了突出贡献。

     在状态检测技术领域,团队获得省部级科技成果二等奖3项、三等奖5项,获得国网北京市电力公司科技进步一等奖8项。近年来,在IET、中国电机工程学报等 国内外重要学术期刊发表论文120余篇,SCI或EI收录40余篇,申请发明专利33项,实用新型专利61项。



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