一種智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力裝置監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置，特別適用于按IEC61850標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的智能變電站，1KV及以上的智能變電站三相聯(lián)動或三相分相開關(guān)狀態(tài)的綜合在線監(jiān)測和故障診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，隨著光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)展，國家電網(wǎng)也大力推廣智能電網(wǎng)的建設(shè)來滿足新能源并網(wǎng)的需求。高壓開關(guān)作為智能電網(wǎng)重要組成部分，主要用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用的電氣設(shè)備，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接影響到電網(wǎng)安全運(yùn)行。高壓開關(guān)長期工作在高電壓、大電流的環(huán)境下，開關(guān)本體材料在強(qiáng)電場下會發(fā)生劣化，再者其SF6氣體長時間發(fā)生泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性能和電氣性能下降。根據(jù)歷年來開關(guān)事故統(tǒng)計(jì)，開關(guān)拒分、拒合、誤動、SF6氣體泄漏和局部放電等故障發(fā)生頻率較高，直接影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，也帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對運(yùn)行中開關(guān)的進(jìn)行在線監(jiān)測，實(shí)時掌握開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，對整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的意義。
[0003]在線監(jiān)測技術(shù)依托于傳感器技術(shù)和信號處理技術(shù)，通過采集電力設(shè)備關(guān)鍵部位的運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合先進(jìn)的智能診斷方法，分析判斷設(shè)備的運(yùn)行情況，對可能發(fā)生的故障進(jìn)行診斷和預(yù)警。這樣既避免了事故的進(jìn)一步發(fā)展而造成嚴(yán)重事故，也減少不必要的維修，實(shí)現(xiàn)預(yù)知性、針對性的維修。開發(fā)研制一種實(shí)時、智能的在線監(jiān)測裝置，掌握設(shè)備運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患、采取措施，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大，對保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的理論意義和廣泛的實(shí)用價值。
[0004]目前，市場上的開關(guān)在線監(jiān)測裝置種類較多，但大多是功能相對單一，即一臺裝置只能監(jiān)測開關(guān)的一種狀態(tài)。如若實(shí)現(xiàn)開關(guān)本體的各狀態(tài)全方位監(jiān)測需要多臺裝置配合，不僅配置復(fù)雜、成本較高、工程實(shí)施困難，還大量占用了開關(guān)戶外柜的使用空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置，可以用一臺裝置實(shí)現(xiàn)開關(guān)整體狀態(tài)的全方位監(jiān)測。智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置基本涵蓋了開關(guān)整體狀態(tài)的監(jiān)測內(nèi)容，主要包括機(jī)械特性狀態(tài)、SF6氣體狀態(tài)、避雷器狀態(tài)和局部放電狀態(tài)的在線監(jiān)測，能夠計(jì)算開關(guān)本體的特征參數(shù)，通過故障診斷和數(shù)據(jù)融合技術(shù)來判別開關(guān)的故障情況及運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信號，并將故障參數(shù)和波形數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置，包括機(jī)械特性狀態(tài)監(jiān)測單元、SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測單元、避雷器狀態(tài)監(jiān)測單元、局部放電狀態(tài)監(jiān)測單元和信息管理單元；其特征在于:
[0008]各監(jiān)測單元之間及各監(jiān)測單元和信息管理單元采用插件型式，通過在線監(jiān)測與故障診斷裝置內(nèi)部CAN網(wǎng)和以太網(wǎng)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，信息管理單元經(jīng)以太網(wǎng)通過IEC61850通信規(guī)約將數(shù)據(jù)上傳至變電站后臺監(jiān)測系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:
[0010]所述機(jī)械特性狀態(tài)監(jiān)測單元包括機(jī)械特性狀態(tài)傳感器模塊和機(jī)械特性數(shù)據(jù)處理模塊，傳感器模塊和機(jī)械特性數(shù)據(jù)處理模塊通過屏蔽電纜相連。
[0011]其中，機(jī)械特性狀態(tài)傳感器模塊包括行程傳感器、加速度傳感器、控制回路線圈采集器、主回路電流采集器和開入信號接入單元;機(jī)械特性狀態(tài)傳感器模塊所采集的信號包括通過行程傳感器采集的開關(guān)本體分合閘行程、通過加速度傳感器采集的開關(guān)本體分合動作時的振動信號、通過控制回路線圈采集器測量的控制回路電流和電壓、通過主回路電流采集器采集的主回路二次側(cè)電流及通過開入信號接入單元采集的開入信號，所述機(jī)械特性狀態(tài)傳感器模塊將采集的上述采集信號送至機(jī)械特性數(shù)據(jù)處理模塊。
[0012]機(jī)械特性數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時接收機(jī)械特性狀態(tài)傳感器模塊上送的采集信號，對其中的模擬信號進(jìn)行A/D裝換，對數(shù)字信號進(jìn)行解析，開關(guān)動作時，機(jī)械特性數(shù)據(jù)處理模塊可自啟動錄波，根據(jù)動作過程中的各傳感器采集的數(shù)據(jù)變化，對各傳感器進(jìn)行錄波，計(jì)算智能開關(guān)的分/合閘行程、分/合閘時間和分/合閘線圈電流等機(jī)械特性特征參數(shù)，并對智能開關(guān)的機(jī)械特性狀態(tài)進(jìn)行初步診斷，將機(jī)械特性狀態(tài)初步診斷結(jié)果和機(jī)械特性特征參數(shù)上送至信息管理單元。
[0013]所述SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測單元包括SF6傳感器和SF6數(shù)據(jù)處理模塊，SF6傳感器和SF6數(shù)據(jù)處理模塊通過屏蔽電纜相連;SF6傳感器測量開關(guān)氣室內(nèi)的SF6氣體狀態(tài)參數(shù)，包括SF6氣體壓力、密度、溫度和微水含量;SF6數(shù)據(jù)處理模塊對SF6氣體狀態(tài)進(jìn)行初步診斷，將SF6氣體狀態(tài)初步診斷結(jié)果和SF6氣體狀態(tài)參數(shù)上送至信息管理單元。
[0014]所述避雷器狀態(tài)監(jiān)測單元包括避雷器前置電流、電壓采集模塊和避雷器數(shù)據(jù)處理模塊，所述避雷器前置電流、母線電壓采集模塊和避雷器數(shù)據(jù)處理模塊通過屏蔽電纜相連。
[0015]避雷器前置電流、母線電壓采集模塊分別采集避雷器的泄漏電流和母線電壓信號，將采集的數(shù)據(jù)及計(jì)算出的避雷器泄漏參數(shù)和母線電壓參數(shù)通過屏蔽電纜上送至避雷器數(shù)據(jù)處理模塊，避雷器數(shù)據(jù)處理模塊結(jié)合避雷器前置電流、母線電壓的參數(shù)，計(jì)算出避雷器的狀態(tài)參數(shù)，包括阻性電流、容性電流及相角;并對避雷器的狀態(tài)進(jìn)行初步診斷，將避雷器狀態(tài)初步診斷結(jié)果和避雷器狀態(tài)參數(shù)上送至信息管理單元。
[0016]所述局部放電狀態(tài)監(jiān)測單元包括多個UHF傳感器、采集模塊和局放數(shù)據(jù)處理模塊；其中，多個UHF傳感器分別安裝在智能開關(guān)的斷路器氣室內(nèi)的不同部位，每一個UHF傳感器的輸出端和采集模塊采用同軸電纜相連，采集模塊和局放數(shù)據(jù)處理模塊通過在線監(jiān)測與故障診斷裝置內(nèi)部以太網(wǎng)進(jìn)行通信;UHF傳感器接收局部放電產(chǎn)生的電磁波信號;采集模塊完成局放信號的采集，并接入工頻同步信號將局放信號和工頻電壓信號關(guān)聯(lián)上送至局放數(shù)據(jù)處理模塊;局放數(shù)據(jù)處理模塊接收到局放信號和工頻電壓信號后，計(jì)算局放特征參數(shù)，并對智能開關(guān)的局部放電進(jìn)行初步診斷，將局部放電初步診斷結(jié)果和局放特征參數(shù)上送至信息管理單元。
[0017]信息管理單元和各監(jiān)測單元通過以太網(wǎng)和CAN網(wǎng)進(jìn)行通信，并管理各監(jiān)測單元;信息管理單元接收到各監(jiān)測單元上送的初步診斷結(jié)果和相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)，對智能開關(guān)的故障狀態(tài)作出綜合判斷。
[0018]信息管理單元經(jīng)以太網(wǎng)通過IEC61850規(guī)約和站控層后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信，將各監(jiān)測單元的初步診斷結(jié)果和對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)上送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)，并生成診斷日志和告警信號。
[0019]智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置可通過PC端開發(fā)的智能組件配置工具對監(jiān)測功能模塊選擇和監(jiān)測量自由配置，通過配置工具生成在線監(jiān)測與故障診斷裝置的標(biāo)準(zhǔn)的61850配置文件和模型文件，最后通過FTP工具導(dǎo)入在線監(jiān)測與故障診斷裝置的信息管理單元;信息管理單元根據(jù)配置文件對各監(jiān)測單元進(jìn)行參數(shù)配置，根據(jù)61850模型文件的信息點(diǎn)配置可后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信。
[0020]本發(fā)明一種智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下:
[0021]1、智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置能夠?qū)﹂_關(guān)本體的機(jī)械特性狀態(tài)、SF6氣體狀態(tài)、避雷器狀態(tài)和局部放電狀態(tài)進(jìn)行全方位的實(shí)時在線監(jiān)測。
[0022]2、智能開關(guān)狀態(tài)綜合在線監(jiān)測與故障診斷裝置集成度高，可根據(jù)工程需要選擇開關(guān)需要監(jiān)測的狀態(tài)進(jìn)行靈活配置，節(jié)省了戶外柜的使用空間，降低了工程成本，便于工程實(shí)施。
[0023]3、通過各監(jiān)測單元的參數(shù)綜