智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括在線監(jiān)測裝置、智能終端和測控裝置；所述在線監(jiān)測裝置連接在三相刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器電源回路中性點(diǎn)，在線監(jiān)測裝置包括電源模塊、微型控制器，及與分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模塊、參數(shù)設(shè)置及告警模塊；遇到加熱器功能失效、加熱回路故障或加熱電源異常時，可以將告警信號上傳至監(jiān)控后臺提醒運(yùn)維人員，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維人員對加熱器的實(shí)時監(jiān)測，無需再對加熱器開展日?，F(xiàn)場巡檢；避免了因凝露造成的各種缺陷隱患，為GIS設(shè)備的安全運(yùn)行提供了可靠保障。
【專利說明】智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[00011本發(fā)明屬于電工學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器 在線監(jiān)測系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 近年來，隨著超高壓、特高壓電網(wǎng)的發(fā)展，GIS設(shè)備以其占地面積小、可靠性強(qiáng)、安 全性高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用，但GIS的全封閉式結(jié)構(gòu)也給運(yùn)行維護(hù)帶來了 一定困難，其中刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器的檢查維護(hù)即是運(yùn)維人員經(jīng)常面臨的問題之一。
[0003] 在現(xiàn)有投產(chǎn)的GIS智能變電站中，GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)均裝有不同數(shù)量的加熱器，以 滿足機(jī)構(gòu)箱內(nèi)除潮、除濕要求。只是一旦某些加熱器出現(xiàn)故障，環(huán)境中的濕氣就會從機(jī)構(gòu)箱 底部呼吸孔進(jìn)入箱內(nèi)形成凝露。GIS機(jī)構(gòu)箱刀閘操作機(jī)構(gòu)上形成的露水會腐蝕機(jī)構(gòu)內(nèi)的金 屬部件，影響機(jī)構(gòu)的使用壽命，甚至?xí)蜾P蝕而造成機(jī)構(gòu)卡澀，使刀閘不能正常分合;在機(jī) 構(gòu)箱端子排上形成的露水會腐蝕端子排上的金屬導(dǎo)電部位，腐蝕較重后易導(dǎo)致交直流短路 接地，引發(fā)重大事故。如2015年5月25日，某智能站運(yùn)維人員在對其中一條750kV線路進(jìn)行運(yùn) 行轉(zhuǎn)檢修操作時，線路接地刀閘出現(xiàn)誤動，經(jīng)排查為該刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)端子排及回路嚴(yán)重凝 露，導(dǎo)致刀閘誤動；2015年5月19日，該站后臺報文顯示750kV I母直流接地，經(jīng)排查為該 75121刀閘機(jī)構(gòu)箱內(nèi)端子排及回路嚴(yán)重凝露，導(dǎo)致直流負(fù)接地。通過詳細(xì)分析，以上兩起異 常的根本原因是由于刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱功能失效未及時發(fā)現(xiàn)所引起的。
[0004] 查閱相關(guān)資料可知，由于加熱功能失效未及時發(fā)現(xiàn)引起的異常和事故屢見不鮮， 常見為直流接地、交直流混線、運(yùn)行中刀閘（地刀）自動分合及刀閘（地刀)拒動等，這些異常 無一例外地都會對變電站可靠運(yùn)行乃至超高壓骨干網(wǎng)架的穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的威脅。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu) 箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，可及時發(fā)現(xiàn)加熱器加熱功能失效、加熱電源失壓及缺相等類型故 障，有效解決GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱功能巡檢難度大、巡檢耗時長、加熱功能失效難以發(fā)現(xiàn)等 問題。
[0006] 本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] 一種智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括在線監(jiān)測裝置、 智能終端和測控裝置；
[0008] 所述在線監(jiān)測裝置連接在三相刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器電源回路中性點(diǎn)，在線監(jiān)測裝置 包括電源模塊、微型控制器、及分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模 塊、參數(shù)設(shè)置及告警模塊；
[0009] 所述電源模塊為各模塊提供電力供給；
[0010] 采樣模塊用于輸入的模擬量進(jìn)行采集；
[0011] 通訊模塊用于與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及修改程序；
[0012] 參數(shù)設(shè)置及告警模塊用于告警就地顯示及定值的設(shè)置；
[0013] 微型控制器用于數(shù)據(jù)邏輯分析處理；
[0014] 開出告警模塊用于實(shí)現(xiàn)告警信號就地顯示及遠(yuǎn)傳；
[0015] 通過參數(shù)設(shè)置及告警模塊對裝置進(jìn)行動作及返回定值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)采樣模塊采集 的電流值超出定值范圍，通過參數(shù)設(shè)置及告警模塊實(shí)現(xiàn)就地告警，并從開出告警模塊送至 智能終端，經(jīng)由智能終端傳至測控裝置，最后傳至后臺。
[0016] 進(jìn)一步，所述在線監(jiān)測裝置設(shè)置有裝置面板，通過裝置面板上的告警指示燈來實(shí) 現(xiàn)就地告警。
[0017] 進(jìn)一步，所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網(wǎng)與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 及修改程序。
[0018] 進(jìn)一步，所述通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任 一種或任意組合。
[0019] 進(jìn)一步，所述3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任 一種或其任意組合。
[0020] 進(jìn)一步，所述4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組 合。
[0021] 本發(fā)明的750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱功能在線監(jiān)測系統(tǒng)，遇到加熱器功能失效、加 熱回路故障或加熱電源異常時，可以將告警信號上傳至監(jiān)控后臺提醒運(yùn)維人員，實(shí)現(xiàn)對加 熱器的實(shí)時監(jiān)測，無需再對加熱器開展日?，F(xiàn)場巡檢，真正意義上實(shí)現(xiàn)了加熱器免巡檢;可 及時幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)加熱器失效、加熱電源失壓及缺相等類型故障，有效解決GIS刀閘機(jī) 構(gòu)箱加熱功能巡檢難度大、巡檢耗時長、加熱功能失效難以發(fā)現(xiàn)等問題，不僅大大減輕了運(yùn) 維人員工作量，也避免了因凝露造成的各種缺陷隱患，為GIS設(shè)備的安全運(yùn)行提供了可靠保 障。
[0022]本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 1.該裝置與智能終端配合，通過監(jiān)測流過裝置不平衡電流，實(shí)現(xiàn)對電源失壓及缺 相、加熱器回路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類型的一體化在線監(jiān)測，且施工簡 單，裝置數(shù)量少，成本較低。
[0024] 2.采用485通訊網(wǎng)絡(luò)，施工方便，通訊可靠。
[0025] 3.該裝置不但適用于智能變電站GIS設(shè)備，同時也適用于所有常規(guī)變電站中的敞 開式設(shè)備，它的應(yīng)用可有效地避免加熱功能失效后引發(fā)的設(shè)備事故。 【【附圖說明】】
[0026]圖1加熱器原電路圖 [0027]圖2改造后加熱器原電路圖 [0028]圖3裝置硬件結(jié)構(gòu)圖 [0029]圖4告警裝置工作原理圖 【【具體實(shí)施方式】】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限 定。如圖1和圖2所示，圖1加熱器原電路圖，圖2是改造后加熱器原電路圖，改造后的加熱器 電源回路，正常運(yùn)行時中性點(diǎn)電流為零，當(dāng)任一加熱器、電源、回路或其它任何元器件發(fā)生 異常或故障時，中性點(diǎn)出現(xiàn)不平衡電流。
[0031] 本發(fā)明結(jié)合加熱器電源回路現(xiàn)場接線，將原用單相供電改為三相供電，主要是考 慮到單相供電時和電流為3倍的負(fù)荷電流，三相供電時和電流基本為零，并綜合考慮其安全 可靠性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性等因素而設(shè)計。
[0032] 在原有加熱回路基礎(chǔ)上對加熱器電源回路進(jìn)行優(yōu)化，在原端子排上使用額外端子 不超過3個。實(shí)現(xiàn)對電源失壓及缺相、加熱器回路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類 型的正確響應(yīng)，且施工簡單，成本較低。
[0033]結(jié)構(gòu)改造:采用三相電源供電，分別對應(yīng)接入A、B、C三相刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器電源回 路(各機(jī)構(gòu)箱為單相電源），經(jīng)負(fù)載后相連形成中性點(diǎn)，將中性點(diǎn)電流接入一體化在線監(jiān)測 裝置。
[0034]如圖3所示，該裝置由電源模塊、采樣模塊、微型控制器、通訊模塊、開出告警模塊、 參數(shù)設(shè)置及告警模塊，通過硬件組裝和軟件開發(fā)，研制出一體化在線監(jiān)測裝置(在線監(jiān)測裝 置設(shè)計示意如下圖）。其中，電源模塊為各模塊提供可靠的電力供給，采樣模塊主要對裝置 輸入的模擬量進(jìn)行采集;通訊模塊主要與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或修改程序;參數(shù)設(shè) 置及告警模塊主要是告警就地顯示及定值的設(shè)置;微型控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)邏輯分析處理。 [0035]在線監(jiān)測裝置功能設(shè)計，硬件模塊選擇及組裝，軟件功能開發(fā)。
[0036]對裝置進(jìn)行動作及返回定值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)電流值超出定值范圍或一體化在線監(jiān)測 裝置自檢異常時均發(fā)出告警，通過裝置面板告警指示燈來實(shí)現(xiàn)就地告警，在就地告警的基 礎(chǔ)上，將告警信號發(fā)送至本站設(shè)備智能終端，最終將信號上傳至后臺，實(shí)現(xiàn)就地加遠(yuǎn)傳告警 方式。
[0037]所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網(wǎng)與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及修改程 序。通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任一種或任意組合。 [0038] 3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任一種或其任意 組合。4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組合。
[0039]按照圖4所示原理，從在線監(jiān)測裝置開出告警模塊常開節(jié)點(diǎn)引出信號回路至智能 終端，經(jīng)由智能終端傳至測控裝置，最后遠(yuǎn)傳至后臺。最終開發(fā)出的一體化在線監(jiān)測裝置就 地加后臺告警功能，可實(shí)現(xiàn)對加熱功能的實(shí)時監(jiān)測，大大減少運(yùn)維人員的巡視工作量，有效 提尚生廣效率。
[0040] 本發(fā)明的750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱故障加熱器實(shí)時報警的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過對該 站的750千伏GIS設(shè)備加熱器回路接線進(jìn)行改線，并在智能匯控柜內(nèi)加裝自行研制的一體化 在線監(jiān)測裝置，使該裝置與智能終端配合，實(shí)現(xiàn)加熱器運(yùn)行工況的在線監(jiān)測與實(shí)時告警功 能。
[0041] 當(dāng)任一加熱器損壞、接觸不良或功能失效時一體化在線監(jiān)測裝置流過不平衡電 流，當(dāng)電流值大于設(shè)計定值時，一體化在線監(jiān)測裝置發(fā)出告警，并上傳至后臺提醒運(yùn)維人員 進(jìn)行及時處理。
[0042]該750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱功能監(jiān)測系統(tǒng)安裝使用，經(jīng)3個月的時間試用驗(yàn)證， 該監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對加熱器加熱功能失效實(shí)時告警，得到了 750kV變電站運(yùn)維人員的一致 認(rèn)可。表1列出了在750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加裝一體化在線監(jiān)測系統(tǒng)后，若機(jī)構(gòu)箱加熱功能 失效，裝置均可發(fā)出正確、及時的告警信息。
[0043]表1刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱功能失效后的實(shí)際監(jiān)測情況統(tǒng)計表
[0044]
[0045] 1.有效避免了因機(jī)構(gòu)箱加熱器故障出現(xiàn)凝露而造成的機(jī)構(gòu)卡澀、直流接地等事故 隱患發(fā)生，提高了設(shè)備及主網(wǎng)供電可靠性，同時也為電力制造業(yè)，特別是GIS設(shè)備的應(yīng)用可 靠性上提供了新思路。
[0046] 2.提高了運(yùn)維工作效率，成功解決了750kV GIS設(shè)備刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器回路檢查 工作量大，難度高，耗時長，減輕了勞動強(qiáng)度，大大節(jié)省了運(yùn)維人員的工作量。
[0047]經(jīng)過國網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司西安運(yùn)維分部組織進(jìn)行的試驗(yàn)，對該設(shè)備的功 能與性能進(jìn)行了測試，試用結(jié)果表明：該裝置可準(zhǔn)確、及時反應(yīng)電源失壓及缺相、加熱器回 路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類型，實(shí)現(xiàn)了加熱器運(yùn)行工況的一體化在線監(jiān) 測，且施工簡單，裝置數(shù)量少，成本較低，使用安全可靠，可以有效的提高工作的整體效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括在線 監(jiān)測裝置、智能終端和測控裝置； 所述在線監(jiān)測裝置連接在三相刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器電源回路中性點(diǎn)，在線監(jiān)測裝置包括 電源模塊、微型控制器、及分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模塊、參 數(shù)設(shè)置及告警模塊； 所述電源模塊為各模塊提供電力供給； 采樣模塊用于輸入的模擬量進(jìn)行采集； 通訊模塊用于與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及修改程序； 參數(shù)設(shè)置及告警模塊用于告警就地顯示及定值的設(shè)置； 微型控制器用于數(shù)據(jù)邏輯分析處理； 開出告警模塊用于實(shí)現(xiàn)告警信號就地顯示及遠(yuǎn)傳； 通過參數(shù)設(shè)置及告警模塊對裝置進(jìn)行動作及返回定值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)采樣模塊采集的電 流值超出定值范圍，通過參數(shù)設(shè)置及告警模塊實(shí)現(xiàn)就地告警，并從開出告警模塊送至智能 終端，經(jīng)由智能終端傳至測控裝置，最后傳至后臺。2. 如權(quán)利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于:所述在線監(jiān)測裝置設(shè)置有裝置面板，通過裝置面板上的告警指示燈來實(shí)現(xiàn)就地告警。3. 如權(quán)利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于:所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網(wǎng)與其他智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及修改程序。4. 如權(quán)利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于:所述通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任一種或任意 組合。5. 如權(quán)利要求4所述的智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于:所述3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任一種或其任 意組合。6. 如權(quán)利要求3所述的智能變電站750kV GIS刀閘機(jī)構(gòu)箱加熱器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于:所述4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組合。
【文檔編號】G01R31/00GK105974224SQ201610270836
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】霍琪, 馬江濤, 繆俊, 羅靜, 張邁, 蘇煜, 李小剛, 白楨, 劉勇, 李小軍, 馬新宇, 張那, 王偉, 馮超宇, 劉紅苗, 張鑫, 王二姣, 李澤, 史旸, 權(quán)衡, 王曙光, 任娜娜, 李盛華
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司