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KY6000風電場塔筒塔架運行狀態在線監測維保系統

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KY6000塔筒塔架運行狀態在線監測維保系統簡介

1.概述

我國隨著 工業的迅速發展,對供電的需求和可靠性要求越來越高,風電場鐵塔作為輸電線路的重要組成部分,擔負著安全生產可靠輸送電能的艱巨任務,因此鐵塔的可靠穩定運行尤為重要鐵塔的運行狀態主要包括:運行姿態(沉降、傾斜),接地網阻值是否滿足技術要求,接地引下線、避雷線是否可靠。

現階段由于諸多原因導致鐵塔的運行現狀還存在很大安全隱患,主要表現在以下幾個方面:

1)輸電架空線路需要承受自身重力、風力、暴雨和冰雪等機械力的作用和風沙等有害氣候的影響以及在自然環境和外界條件的作用下,鐵塔地基容易發生滑移、傾斜、開裂等現象,從而引起鐵塔變形、傾斜、甚至倒塔斷線。鐵塔傾斜容易導致電氣安全距離不夠,影響輸電線路正常運行,倒塔斷線將使供電線路陷于癱瘓;

2)由于環境條件的不斷變化,雷雨天氣不斷增多,雷擊引起的輸電線路跳閘故障也日益增多,不僅影響設備的正常運行,還造成設備損壞、大面積停電、電網瓦解等惡性后果;

3)鐵塔接地網土壤電阻率發生變化,接地網腐蝕,氣象環境變化等,導致鐵塔在運行過程中接地網接地電阻增大,達不到防雷泄流效果;

4)鐵塔接地引下線與接地體之間接觸不良,接地點脫落或接觸不可靠,避雷線斷線或接觸不可靠等,起不到防雷泄流的作用。

為了解決上述隱患,目前采取了一些措施:

1)定期巡檢、人為觀測鐵塔運行姿態,這是當前唯一且非常必要的安全防護手段;

2)為了防范雷害故障跳閘,其中措施之一就是快速的將雷擊電流通過鐵塔泄放到大地。具體做法是在每個鐵塔下面都鋪設接地網,接地電阻值是影響輸電線路雷擊跳閘率的因素之一,雷擊跳閘率隨鐵塔接地電阻的增大而增加,鐵塔接地網電阻在允許范圍內是防雷工作的基礎;

3)按《架空送電線路運行規程》的要求,每年春天雷雨季節前對鐵塔接地網阻值、接地引下線及避雷線可靠性進行測試,及時檢測出接地電阻超標以及接地引下線和避雷線不可靠的鐵塔,更新和改造接地電阻值不滿足要求的接地網,加固或更換不可靠的接地引下線、避雷線。

目前采取的措施和手段能解決一部分鐵塔不正常運行狀態的現狀,但還存在一些不足:

1)在鐵塔運行姿態發生變化初期,巡線人員很難用肉眼觀察到微小的變化。傳統的鐵塔運行姿態維護主要靠定期巡檢、人為觀測,這些是非常必要的安全防護手段。但上述手段存在一定的主觀性,某些參數人工實測困難,并且不容易及時發現問題,無法滿足鐵塔實時監測的需求,嚴重影響安全生產,容易造成巨大損失;

2)鐵塔接地網阻值、接地引下線及避雷線可靠性是否滿足安全技術要求,目前只能通過每年春檢進行檢測分析,不能進行實時在線監測,可能出現當雷電到來時,接地網阻值增大或接地引下線及避雷線不可靠不能滿足防雷泄流要求,但因沒有發現而得不到及時的維修或更換,可能帶來很大的安全隱患和財產損失。

KY6000風電場塔筒塔架運行狀態在線監測維保系統”集先進的計算機技術、DSP技術、異頻信號注入檢測技術、弱信號傳感器技術、信號處理技術、低功耗技術、無線通信技術、新能源應用技術、專家分析技術等為一體,實現鐵塔運行姿態(沉降、傾斜)通過位移傳感器采集到的位移變化數據信息進行分析處理,實時監測鐵塔運行姿態變化程度及發展趨勢,對超出鐵塔運行姿態的情況及時報警;接地網阻值、接地引下線及避雷線可靠性通過接地引下線注入異頻信號,實時采集異頻電流、電壓信號進行計算、分析處理,實時監測接地網阻值、接地引下線及避雷線的運行狀態及可靠性,不滿足運行要求時及時報警,提醒檢修維護,防止事故的進一步擴大,解決了目前存在的安全問題,也使每年鐵塔巡檢由當前的“周期巡檢”向“狀態檢修”轉變,減少了大量的人力物力,為供電系統的安全、可靠、穩定運行提供有力的保障。

2.主要功能

2.1后臺專家分析系統功能

后臺專家分析系統是基于Windows平臺的應用軟件,運行于Windows XP環境下。專家分析系統軟件的主要功能如下:

1)權限管理;

2)實時數據采集與處理;

3)參數管理;

4)圖形顯示功能;

5)通信組態;

6)畫面組態;

7)報警及事件記錄;

8)數據查詢。

2.2鐵塔運行狀態智能在線監測裝置功能

KY6000塔筒塔架運行狀態在線監測裝置是專門針對風電場塔筒塔架運行狀態在線監測的新產品,能夠對鐵塔的傾斜、沉降、鐵塔接地網阻值、鐵塔接地引下線及避雷線可靠性進行全天候實時在線監測,并對采集到的數據及信息通過GSM/GPRS/3G/4G或無線網絡發送到后臺專家分析系統進行分析處理,其主要功能如下:

1)鐵塔傾斜角度X軸監測及報警;

2)鐵塔傾斜角度Y軸監測及報警;

3)鐵塔傾斜角度Z軸監測及報警;

4)鐵塔沉降監測及報警;

5)接地網阻值自動檢測及報警;

6)接地引下線接地狀態自動檢測及報警;

7)避雷線運行狀態自動檢測及報警(可選配)

3.主要技術指標

3.1系統技術指標

1)系統容量

模擬量:≥2000點;

狀態量:≥2000點;

計算量:≥500點。

2)系統實時性

模擬量采集周期2s

非模擬量采集周期2s

狀態量采集周期2s

報警量采集周期2s

3)控制響應能力

命令響應時間≤1s

接受命令到執行指令響應時間≤1s

4)數據采集響應時間

監測裝置采集到的數據送到實時數據庫的時間≤2s

數據庫響應所有監測裝置變化數據的時間≤2s

5)人機接口響應時間

實時畫面:≤1秒;

其他畫面:≤2秒;

調用畫面的響應時間≤1s

顯示畫面上動態數據刷新時間≤1s

指令發出到裝置回答顯示時間≤2s

報警產生到畫面顯示和發出語音的時間≤2s

6)畫面實時數據刷新周期

模擬量:≤3秒;

開關量:≤2秒。

7)站內事件順序(SOE)分辨率:≤2ms。

8)監控系統CPU平均負荷率

正常狀態下(任意30min內):≤20%;

事故狀態下(任意10s內):≤40%。

9)監控系統網絡平均負荷率

正常狀態下(任意30min內):≤20%;

事故狀態下(任意10s內):≤40%。

10)遙測合格率:>98%。

11)系統可靠性

系統使用壽命:≥10年

站控層平均無故障時間(MTBF):≥25000小時;

間隔層平均無故障時間(MTBF):≥30000小時;

平均維修時間MTTR≤0.5h

計算機監控系統可用性≥99.97%

12)適應環境能力和抗干擾能力

環境溫度-5~45℃溫度變化率5℃/h

相對濕度30%~95

海拔高度3000米

3.2監測裝置技術性能指標

1)鐵塔運行姿態(沉降、傾斜)

鐵塔順線傾斜角  ±10°(精度±0.05°);

鐵塔橫向傾斜角  ±10°(精度±0.05°)。

2)接地網阻值、接地引下線、避雷線

接地網阻值測量范圍:0~600Ω(精度±2%);

接地引下線電阻測量范圍:0~600Ω(精度±2%);

避雷線電阻測量范圍:0~600Ω(精度±2%);

通信方式:GSM/GPRS/CDMA/3G/4G或無線通信;

監測裝置電源:太陽能+蓄電池

監測裝置無陽光情況下可連續運行時間:大于40天

監測裝置運行環境溫度:-40+80℃;

監測裝置運行環境濕度:1%~100%

監測裝置防護等級:IP66

3)終端性能指標

絕緣性能:滿足IEC255-5標準。

絕緣電阻:100MΩ/500V

耐壓性能:2.0kV/50Hz/1min

脈沖電壓:5kV/1.2μs/50μs/0.5J

抗干擾性能:

脈沖干擾:

共模:IEC255-22-1標準 2.5kV/1MHz/2s

2.5kV/100kHz/2s

差模:IEC255-22-1標準 1.0kV/1MHz/2s

                       1.0kV/100kHz/2s

輻射電磁場干擾:DL-478標準  27500MHz, 10V/M

靜電放電干擾:IEC255-22-2標準  接觸放電6kV,空間放電8kV

快速瞬變干擾:IEC255-22-4標準  4kV

機械性能:

振動

振動響應:10~150Hz, 5.00m/s2;

振動耐久:10~150Hz, 10.00m/s2。

沖擊

沖擊響應:50m/s2/11ms/3/每方向;

沖擊耐久:150m/s2/11ms/3/每方向。

碰撞:100m/s2/16ms/1000/每方向。

4.系統網絡拓撲圖


5.系統配置表

序號

設備名稱

設備型號

廠家

數量

單位

備注

(一)

塔筒塔架運行狀態在線監測裝置

1

塔筒塔架運行狀態在線監測裝置

KY6000

凱源

每座鐵塔一套

含:接地極、雙太陽能供電系統、無線通信終端

(二)

塔筒塔架運行狀態在線監測維保專家分析系統

1

專家分析系統工作站

1

含主機、顯示器、鍵盤、音響

2

后臺專家分析系統軟件

KY6000S

凱源

1

3

數據庫管理系統

凱源

1







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