国家电网报:提升典型环境下的智能量测设备可靠性

发布时间:2019-09-03

智能电能表、采集终端、电子式互感器等智能量测设备,是关系电网安全、可靠、稳定运行的重要设备。它们的核心——电子设备对温度非常敏感。据统计,电子设备失效情况有55%是环境温度超过规定范围引起的。因此,智能量测设备在极限环境下的稳定性、准确性成为各方关注的焦点。

提升典型环境下的智能量测设备可靠性

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张蓬鹤 李宁 郑江 李欣

环境试验是量测设备质量保证体系中必不可少的一环。2015年6月,国家电网公司组织中国电力科学研究院等单位,建成了“高严寒、高湿热、高盐雾、高干热、高海拔”智能量测设备典型环境联合实验室,以解决极端环境下电能计量设备的选型、运维等难题。

8月29日,智能量测设备自然环境实验室在新疆乌鲁木齐组织成立智能量测可靠性工作组。工作组由电力运营商、设备生产商、科研机构、高校等联合组成,将发挥桥梁作用,推动智能量测设备可靠性进一步提升,促进全产业链协同合作与共同进步,加快推进智能量测设备向“一带一路”沿线国家和地区推广。

突破传统试验局限性建设典型环境实验室

智能量测设备典型环境实验室由中心实验室(北京)和四个分环境实验室组成。这四个分环境实验室分别是西藏拉萨当雄县羊八井镇高海拔试验基地、新疆吐鲁番恰特喀勒乡高干热试验基地、黑龙江大兴安岭地区漠河高严寒试验基地和福建莆田市湄洲岛高盐雾、高湿热试验基地。

这些实验室突破了传统试验模拟单一影响因素的局限性,对自然场景下产品可靠性试验进行了有益探索,复现现场工况、环境、安装方式等多种因素综合影响,在线监测智能量测设备长期运行特性,用完整的“真”运行工况考核设备稳定性和可靠性。各实验室的环境条件均可比拟同类型的国际实验室,整体综合环境试验的严酷程度、自动化水平等达到国际领先水平。

同时,实验室充分利用各类资源,探索了一条适宜开放共享的发展模式,充分利用大数据分析方法,创新业务和服务新模式,完善体制机制保障,打造具有国际影响力的知名实验室。

创新设计提升实验室智能化运行水平

实验室按照两级部署,由中心实验室集中协同管理,并采用“四统一”的管理体系,即统一的设计标准、试验方案、测试设备和试验样品。

为提高实验室的智能化运行水平,四个试验基地(分实验室)建立了监测工作站,无人值守自动化监测。试验基地的视频信息、试验信息通过公司内网安全可靠地传输到中心实验室监控平台主站。

各实验室均配置了完备的实时监测系统,可实时监测设备运行状况和运行环境,实现电能表62项试验项目实时运行数据的采集、记录和存储;10千伏配用电一体化负荷实时监测系统可实现测试数据的在线比对和溯源;盐雾自动测量装置可实现大气盐雾含量的自动在线测量。全部试验基地都安装了温湿度、气压、光照度、风速、雨量、盐雾等传感器,可完成室外环境数据的采集、存储、分析、预警、上传。

实验室采用实、虚负荷结合的方式接入各类计量设备,可实现从元器件、功能模块、设备、成套装置等多层级计量设备的全覆盖试验测试,涵盖电能计量设备全部种类。实验室可同时进行至少1200只电能表、264套采集设备、72套低压计量箱、20类元器件和9类互感器以及变压器的带电运行、试验测试和测试数据实时监测。

基于试验结果直接指导生产实践

高盐雾、高湿热试验基地分析了智能电表2018年1月到2018年12月一年的运行状态监测数据,得出了智能电能表的误差同温度强相关、电源模块故障率占60%以上、盐雾影响需特别关注等结论,并给出了优化设计方案。根据设计方案,公司研发生产了新一代智能电表。今年9月,新一代智能电表在江苏挂网试点。

2018年,高海拔试验基地通过对在运智能电表的运行监测,发现西藏电网有两款智能电表存在部分液晶屏黑屏或断码、个别智能电能表超差严重等问题。为避免后期运维潜在隐患,2019年,公司更换了同批次1500只智能电能表。

实验室基于每年积累的9万多条设备运营数据,通过技术手段和工具,提升研究的深度和广度。每年,实验室都会多维度分析与总结年度所有检测和试验设备的结果,对元器件、功能模块及设备整机进行环境适应性评价及设备评分,为公司的科研、技术研发和物资招标采购等提供参考。

在成熟运营的基础上,实验室依托现有资源,将实验对象拓展至继电保护、信息通信等二次设备,电力电子大功率器件、智能感知等元器件模块,以及智能家电相关产品,开展极限环境下的试验检测及性能验证,为二次厂家、家电厂家等提供服务。

实验室还根据出口设备目标国家的环境特点,选择适合的试验基地及试验条件,制订有针对性的试验方案,为设备出口提供专业化检测服务;提供针对不同地域典型环境特性的设备软硬件优化设计咨询服务、解决方案以及有差别的设备使用维护保养、运行检修、状态更换及失准报废等技术咨询服务。

在满足科研保密要求的前提下,实验室以市场需求为导向,最大化面向相关企业开放试验设备、试验场地、实验室人员、数据等各类资源,建立开放共享服务平台。

智能量测设备作为电网状态全面感知、信息高效处理、万物互联、人机交互等方面的关键核心设备,将在“三型两网”建设中得到越来越广泛的应用。实验室将根据具体应用场景和需求,对在运及新研制智能量测设备进行全面的监测和分析评价,为“三型两网”建设把好质量关。