專利名稱：一種基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及在線監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種電力行業(yè)的基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力行業(yè)的高壓電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測領(lǐng)域，需要實(shí)時(shí)的對電容型設(shè)備的介損、電容量進(jìn)行在線測量。介損測量需要比較系統(tǒng)電壓與電容型設(shè)備末屏電流的相位，電容量測量需要采集系統(tǒng)電壓的幅值和電容型設(shè)備末屏電流的幅值。由于兩種監(jiān)測單元，即系統(tǒng)電壓監(jiān)測單元和電容型設(shè)備末屏電流監(jiān)測單元，分別安裝于被監(jiān)測設(shè)備附近，他們之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行通訊，交換數(shù)據(jù)。介損、電容量的測量需要兩個(gè)單元同時(shí)采集數(shù)據(jù)，用同時(shí)采集的數(shù)據(jù)相互運(yùn)算，得出介損和電容量。以往的做法是將兩個(gè)單元的數(shù)據(jù)甚至波形都傳送到上位機(jī)，在上位機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算。這樣的系統(tǒng)就成為介損測量的專用系統(tǒng)，不能適應(yīng)在線系統(tǒng)的擴(kuò)展和互換，不利于工業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用，其他類型監(jiān)測單元(如斷路器監(jiān)測單元或其他廠家的監(jiān)測單元、新類型的監(jiān)測單元等)如果要接入該系統(tǒng)就很困難；如果傳送波形，則現(xiàn)場總線的通訊效率相當(dāng)?shù)?，而且為了減小同步誤差，要求通訊速率高，這就限制了通訊距離，不利于在大型變電站中使用。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可擴(kuò)展、可互換的變電站高壓電氣設(shè)備的基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取技術(shù)方案一種基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它包括有一上位機(jī)，所述上位機(jī)通過現(xiàn)場總線連接有若干個(gè)監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元包括有同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元；一同步觸發(fā)監(jiān)測單元與至少一同步采樣監(jiān)測單元組成一監(jiān)測組，所述監(jiān)測組的數(shù)量至少為一組；在各個(gè)所述監(jiān)測組中，所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元發(fā)出一同步觸發(fā)命令并立即采集該監(jiān)測單元所要測量的特征量，與上述同步觸發(fā)監(jiān)測單元同組的各同步采樣監(jiān)測單元僅接收本組同步觸發(fā)監(jiān)測單元的命令，在接收到同步觸發(fā)命令后，立刻采集各同步采樣監(jiān)測單元所要測量的特征量；所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元采集的特征量發(fā)送給與其同組的各同步采樣監(jiān)測單元，各同步采樣監(jiān)測單元通過現(xiàn)場總線接收到本組同步觸發(fā)監(jiān)測單元發(fā)出的特征量后，根據(jù)其自身采集到的特征量計(jì)算出最終需要的監(jiān)測結(jié)果，并將所述監(jiān)測結(jié)果通過現(xiàn)場總線發(fā)送給上位機(jī)。
在實(shí)際操作中，所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元為系統(tǒng)電壓單元，其設(shè)置在變電站每段的母線上；所述同步采樣監(jiān)測單元為電容型設(shè)備或避雷器的監(jiān)測單元，其分別設(shè)置在所需測量的設(shè)備附近。一個(gè)分組最少包括一個(gè)系統(tǒng)電壓單元和一個(gè)電容型設(shè)備或避雷器監(jiān)測單元。根據(jù)變電站主接線方式和被監(jiān)測設(shè)備所在母線的分段情況，一個(gè)在監(jiān)測系統(tǒng)可以有最多16個(gè)組。所有獨(dú)立完成監(jiān)測工作的監(jiān)測單元均不分組。分組和不分組的監(jiān)測單元均在同一現(xiàn)場總線上。所有監(jiān)測單元安裝在在被監(jiān)測設(shè)備的附近。
此外，所述監(jiān)測單元還包括有主動采樣監(jiān)測單元和被動采樣監(jiān)測單元。所述主動采樣監(jiān)測單元是指采樣自行控制和觸發(fā)的監(jiān)測單元，如變壓器油溫監(jiān)測單元，其設(shè)置在變壓器上；被動采樣監(jiān)測單元是指采樣由被監(jiān)測設(shè)備事件觸發(fā)為斷路器監(jiān)測單元，其設(shè)置在斷路器附近。
上述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元與同步采樣監(jiān)測單元之間通過現(xiàn)場總線連接，同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元通過數(shù)字通訊的方式進(jìn)行分組，不存在物理結(jié)構(gòu)的分組；而所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元、同步采樣監(jiān)測單元、主動采樣監(jiān)測單元以及被動采樣監(jiān)測單元之間也是通過現(xiàn)場總線連接。
本實(shí)用新型由于采取以上設(shè)計(jì)，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型所提供的監(jiān)測系統(tǒng)中，整個(gè)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的過程，不需要上位機(jī)干預(yù)，從而使上位機(jī)對所有類型監(jiān)測單元的通訊過程統(tǒng)一為讀取最終數(shù)據(jù)的過程，從而方便系統(tǒng)的擴(kuò)展，即使不同廠家生產(chǎn)的不同的監(jiān)測單元，只要執(zhí)行本實(shí)用新型的技術(shù)規(guī)范，接入現(xiàn)場總線即可正常工作。比如，變壓器頂層油溫監(jiān)測單元以主動采樣為主，斷路器監(jiān)測單元這種以被動采樣為主，不需要同步觸發(fā)的監(jiān)測單元就可以方便的接入。2、本實(shí)用新型中，測量過程采用計(jì)算特征量的方法，特征量在較大的同步時(shí)間誤差內(nèi)都不會發(fā)生較大的變化，適用于電力系統(tǒng)介損測量比較平穩(wěn)的波形，精度完全滿足要求。3、本實(shí)用新型中，各監(jiān)測單元可以設(shè)置在離設(shè)備很近的地方，而上位機(jī)可以設(shè)置在遠(yuǎn)離設(shè)備的地方，各監(jiān)測單元之間不需要大量傳輸波形數(shù)據(jù)，通訊效率高，從而克服了波形傳輸為了達(dá)到高的同步要求而采用高通訊速率，使的通訊距離大大下降，不利于在大型變電站中應(yīng)用的弊端，因此本實(shí)用新型所提供的在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠更好的適用于大型變電站中。4、所有監(jiān)測組中的測量單元接入同一個(gè)現(xiàn)場總線，不存在物理結(jié)構(gòu)上的分組，分組是采用數(shù)字通訊的方式進(jìn)行，在通訊協(xié)議中定義組號、軟件判斷組號的方式進(jìn)行分組。


圖1為本實(shí)用新型所提供的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖
具體實(shí)施方式
如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的一種基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它包括有一上位機(jī)1，上位機(jī)1通過現(xiàn)場總線2連接有若干個(gè)監(jiān)測單元3，監(jiān)測單元3包括有同步觸發(fā)監(jiān)測單元31和同步采樣監(jiān)測單元32；一同步觸發(fā)監(jiān)測單元31與至少一同步采樣監(jiān)測單元32可以組成一監(jiān)測組4，監(jiān)測組4的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)定，其至少為一組；各監(jiān)測組4可以監(jiān)測各種電氣設(shè)備，比如有的監(jiān)測組監(jiān)測電容型的設(shè)備，而有的監(jiān)測組監(jiān)測避雷器型的設(shè)備。
具體來講，所述各監(jiān)測組的同步觸發(fā)監(jiān)測單元31和各同步采樣監(jiān)測單元32也是通過現(xiàn)場總線連接的，在測量的時(shí)候，首先由同步觸發(fā)監(jiān)測單元31通過現(xiàn)場總線發(fā)出一同步觸發(fā)命令，并且同步觸發(fā)監(jiān)測單元31立即采集其本身所要測量的特征量，與同步觸發(fā)監(jiān)測單元31同組的各同步采樣監(jiān)測單元32在接收到同步觸發(fā)監(jiān)測單元31發(fā)出的同步觸發(fā)命令后，立刻采集各同步采樣監(jiān)測單元所要測量的特征量；然后，同步觸發(fā)監(jiān)測單元31將采集的特征量通過現(xiàn)場總線發(fā)送給與其同組的各同步采樣監(jiān)測單元32，各同步采樣監(jiān)測單元32接收到同步觸發(fā)監(jiān)測單元31發(fā)出的特征量后，根據(jù)其自身采集到的特征量計(jì)算出最終需要的監(jiān)測結(jié)果，并將監(jiān)測結(jié)果通過現(xiàn)場總線發(fā)送給上位機(jī)1。
如圖2所示，以監(jiān)測電容型的設(shè)備為例，變電站的每一段母線上的監(jiān)測單元可以分為一個(gè)監(jiān)測組4，而所有監(jiān)測組中的監(jiān)測單元接入同一個(gè)現(xiàn)場總線，分組實(shí)際是在通訊協(xié)議中定義組號、軟件判斷組號的方式進(jìn)行分組的；在本實(shí)施例中，監(jiān)測組4中的同步觸發(fā)監(jiān)測單元31為監(jiān)測電壓的系統(tǒng)電壓單元33，其設(shè)置在變電站每段的母線上，監(jiān)測組中的同步采樣監(jiān)測單元32為的介損監(jiān)測單元34，其分別設(shè)置在所需測量的各電容型設(shè)備的附近。在測量的時(shí)候，首先由系統(tǒng)電壓單元33通過現(xiàn)場總線發(fā)出一同步觸發(fā)命令，并且系統(tǒng)電壓單元33立即采集系統(tǒng)電壓的幅值U以及相位α，與系統(tǒng)電壓單元33同組的各介損監(jiān)測單元34在接收到系統(tǒng)電壓單元33發(fā)出的同步觸發(fā)命令后，立刻采集其所監(jiān)測的電容型的設(shè)備的末屏電流的幅值I以及相位β；然后，系統(tǒng)電壓單元33將其采集到的電壓的幅值U以及相位α通過現(xiàn)場總線發(fā)送給與其同組的各介損監(jiān)測單元34，各介損監(jiān)測單元34根據(jù)公式C＝I/(Uω)、tgδ＝tg(π/2-(β-α))計(jì)算出電容量C以及介損tgδ；并將計(jì)算出的電容量C和介損tgδ通過現(xiàn)場總線發(fā)送給上位機(jī)1。上位機(jī)1可以是工控機(jī)其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
如果要監(jiān)測避雷器型設(shè)備，其也可以按照上述實(shí)施例進(jìn)行分組，并設(shè)定同步觸發(fā)監(jiān)測單元以及同步采樣監(jiān)測單元，只不過同步觸發(fā)監(jiān)測單元與同步采樣監(jiān)測單元采集不同的特征量而已，在此不做贅述。
在本實(shí)用新型中，各監(jiān)測組4與上位機(jī)1之間都是通過現(xiàn)場總線連接的，而且上位機(jī)不需要進(jìn)行計(jì)算，其只需要接收各個(gè)監(jiān)測組4中的各同步采樣監(jiān)測單元32發(fā)送來的最終計(jì)算結(jié)果即可。因此，在現(xiàn)場總線上還可以連接一些其他的主動采樣監(jiān)測單元和被動采樣監(jiān)測單元(圖未示)。所述主動采樣監(jiān)測單元可以為變壓器頂層油溫監(jiān)測單元；被動采樣監(jiān)測單元可以為斷路器監(jiān)測單元。
被動采樣監(jiān)測單元以斷路器監(jiān)測單元為例，斷路器監(jiān)測單元采集的是斷路器合、分閘時(shí)的合、分閘線圈電流波形和幅值。其在工作的時(shí)候，該監(jiān)測單元不需要接收同步觸發(fā)命令，根據(jù)設(shè)定的觸發(fā)條件(電流門限值)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足觸發(fā)條件(超過門限值)啟動采集，然后將數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳送到上位機(jī)。
主動采樣監(jiān)測單元以變壓器頂層油溫監(jiān)測單元為例，變壓器頂層油溫監(jiān)測單元采集的是變壓器的油溫?cái)?shù)據(jù)。其在工作時(shí)，不需要接收同步觸發(fā)命令，按照設(shè)定的采樣周期定時(shí)采集，然后將數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳送到上位機(jī)。
在本實(shí)用新型中，所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元、同步采樣監(jiān)測單元、主動采樣監(jiān)測單元以及被動采樣監(jiān)測單元之間都是通過現(xiàn)場總線連接的。
權(quán)利要求1.一種基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它包括有一上位機(jī)，其特征在于所述上位機(jī)通過現(xiàn)場總線連接有若干個(gè)監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元包括有同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元；一同步觸發(fā)監(jiān)測單元與至少一同步采樣監(jiān)測單元組成一監(jiān)測組，所述監(jiān)測組的數(shù)量至少為一組；在各個(gè)所述監(jiān)測組中，所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元通過現(xiàn)場總線發(fā)出一同步觸發(fā)命令并立即采集該監(jiān)測單元所要測量的特征量，與上述同步觸發(fā)監(jiān)測單元同組的各同步采樣監(jiān)測單元在接收到同步觸發(fā)命令后，立刻采集各同步采樣監(jiān)測單元所要測量的特征量；所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元采集的特征量通過現(xiàn)場總線發(fā)送給與其同組的各同步采樣監(jiān)測單元，各同步采樣監(jiān)測單元接收到同步觸發(fā)監(jiān)測單元發(fā)出的特征量后，根據(jù)其自身采集到的特征量計(jì)算出最終需要的監(jiān)測結(jié)果，并將所述監(jiān)測結(jié)果通過現(xiàn)場總線發(fā)送給上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元為系統(tǒng)電壓單元，其設(shè)置在變電站每段的母線上；所述同步采樣監(jiān)測單元為電容型設(shè)備或避雷器的監(jiān)測單元，其分別設(shè)置在所需測量的設(shè)備附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測單元還包括有主動采樣監(jiān)測單元和被動采樣監(jiān)測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主動采樣監(jiān)測單元為變壓器油溫監(jiān)測單元，其設(shè)置在變壓器附近；被動采樣監(jiān)測單元為斷路器監(jiān)測單元，其設(shè)置在斷路器附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元與同步采樣監(jiān)測單元之間通過現(xiàn)場總線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元通過數(shù)字通訊的方式進(jìn)行分組，不存在物理結(jié)構(gòu)的分組。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元通過數(shù)字通訊的方式進(jìn)行分組，不存在物理結(jié)構(gòu)的分組。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元、同步采樣監(jiān)測單元、主動采樣監(jiān)測單元以及被動采樣監(jiān)測單元之間通過現(xiàn)場總線連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述同步觸發(fā)監(jiān)測單元、同步采樣監(jiān)測單元、主動采樣監(jiān)測單元以及被動采樣監(jiān)測單元之間通過現(xiàn)場總線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于現(xiàn)場總線分組測量的電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它包括有一上位機(jī)，所述上位機(jī)通過現(xiàn)場總線連接有若干個(gè)監(jiān)測單元，所述監(jiān)測單元包括有同步觸發(fā)監(jiān)測單元和同步采樣監(jiān)測單元；一同步觸發(fā)監(jiān)測單元與至少一同步采樣監(jiān)測單元組成一監(jiān)測組，所述監(jiān)測組的數(shù)量至少為一組。本實(shí)用新型所提供的監(jiān)測系統(tǒng)，整個(gè)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的過程，不需要上位機(jī)干預(yù)，從而使上位機(jī)對所有類型監(jiān)測單元的通訊過程統(tǒng)一為讀取最終數(shù)據(jù)的過程，從而方便系統(tǒng)的擴(kuò)展，即使不同廠家生產(chǎn)的不同的監(jiān)測單元，只要執(zhí)行本實(shí)用新型的技術(shù)規(guī)范，接入現(xiàn)場總線即可正常工作。
文檔編號G01R31/00GK2838131SQ20052012953
公開日2006年11月15日 申請日期2005年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者李忠晶, 鞠登峰 申請人:北京伏安電氣公司