專利名稱：基于iec61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中低壓開(kāi)關(guān)柜配套智能裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于IEC61850 支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
在供電系統(tǒng)的中低壓領(lǐng)域，斷路器技術(shù)日趨先進(jìn)，隨著大電流小型化的趨勢(shì)，已能實(shí)現(xiàn)400V、6KV、10KV以及35KV的開(kāi)關(guān)柜。通常而言，開(kāi)關(guān)柜上的配套電子裝置包括溫濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)儀、斷路器狀態(tài)指示器、高壓帶電指示器等，這些裝置相互獨(dú)立，零散地裝配在開(kāi)關(guān)柜上。它們基本不帶通訊功能，只在柜體本地起指示作用和調(diào)控作用，遠(yuǎn)程是無(wú)法看到任何狀態(tài)的。開(kāi)關(guān)柜操顯裝置的出現(xiàn)很好地解決了供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)從零散到集中，再到遠(yuǎn)程可見(jiàn)的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中，開(kāi)關(guān)柜操顯裝置將溫濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)儀、斷路器狀態(tài)指示器、高壓帶電指示器等零散的裝置集中一體化，并賦予了通訊功能，確實(shí)是一大進(jìn)步，但這還是傳統(tǒng)的智能設(shè)備和傳統(tǒng)的通訊理念。我國(guó)在2003年引進(jìn)了 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，數(shù)字化變電站(應(yīng)用61850標(biāo)準(zhǔn)) 在越來(lái)越多的新建站中得到應(yīng)用，而且此方向越來(lái)越明確在往后的幾年中，數(shù)字化變電站將有可能覆蓋大部分的新建站，并向中低壓擴(kuò)展。就目前來(lái)講，全數(shù)字化61850站的情況為采用數(shù)字CT、PT，每個(gè)間隔配一合并單元和一臺(tái)保護(hù)測(cè)控一體化裝置，它們都已支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)。如果是35KV以下站，這些裝置一般被安裝在間隔對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)柜上。然而，當(dāng)保護(hù)測(cè)控單元已支持IEC61850時(shí)，還是使用傳統(tǒng)通訊協(xié)議的操顯裝置就不能融入整個(gè)數(shù)字化變電站中，使得一些開(kāi)關(guān)柜信息不能得到實(shí)時(shí)反映。這些信息可能包括溫度、濕度實(shí)時(shí)值；開(kāi)關(guān)柜加熱器狀態(tài)；加熱器斷線報(bào)警；本柜高壓帶電狀態(tài)；開(kāi)關(guān)柜其它可能的安全檢測(cè)報(bào)警點(diǎn)狀態(tài)等。因此，如果操顯裝置也能支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，那么這些信息將能實(shí)時(shí)在線地反映到各遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，在異常報(bào)警時(shí)及時(shí)采取必要的措施，在一定程度上減少事故，或降低事故損失。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其使得監(jiān)控裝置能成為數(shù)字化變電站的一部分。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其在對(duì)智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，設(shè)置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。其中，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點(diǎn)和閉鎖觸點(diǎn)邏輯節(jié)點(diǎn)。所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開(kāi)關(guān)室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)。所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點(diǎn)、第一刀閘位置/小車工作位置節(jié)點(diǎn)、第二刀閘位置/小車實(shí)驗(yàn)位置節(jié)點(diǎn)以及接地開(kāi)關(guān)位置節(jié)點(diǎn)。所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點(diǎn)、三相電壓有效值節(jié)點(diǎn)、三相有功功率節(jié)點(diǎn)、三相無(wú)功功率節(jié)點(diǎn)、功率因素節(jié)點(diǎn)以及頻率節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的基于IEC61850的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置真正實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜的在線檢測(cè)，能及時(shí)反應(yīng)開(kāi)關(guān)柜狀態(tài)，為變電站的安全運(yùn)行提供了有效保障。

圖1為開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置在變電站中的位置示意圖。圖2為系統(tǒng)配置器和IED配置器在IEC61850變電站中的位置示意圖。圖3為面向?qū)ο蟪橄蟪龅淖冸娬灸Ｐ褪疽鈭D。圖4為一個(gè)具體實(shí)施方式
中系統(tǒng)建模示意圖。圖5為數(shù)據(jù)點(diǎn)的命名格式。圖6為變電站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖7為開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置的連接示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述數(shù)字化變電站的最終設(shè)想，應(yīng)該是將所有電站內(nèi)的信息都通過(guò)IEC61850組織在一起，這些信息包括一次供電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)位置、狀態(tài)，各種測(cè)控產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)位置極其測(cè)量數(shù)據(jù)，所有設(shè)備之間的通訊連接拓?fù)浜瓦B接狀態(tài)等。本開(kāi)關(guān)柜測(cè)控裝置作為電站內(nèi)的二次設(shè)備，當(dāng)然也是IEC61850數(shù)字化電站范圍內(nèi)的一個(gè)產(chǎn)品，在電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)位置為“間隔層智能IED”，與“保護(hù)”、“控制”的位置相同， 它們關(guān)心的測(cè)控內(nèi)容不同。圖1體現(xiàn)了本開(kāi)關(guān)柜測(cè)控裝置在電站IEC61850系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)位置，如圖1所示，IEC61850系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包含站控層100、間隔層200以及過(guò)程層300，本發(fā)明的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其在對(duì)智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，設(shè)置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)位置的間隔層200上，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。其中，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點(diǎn)和閉鎖觸點(diǎn)邏輯節(jié)點(diǎn)。所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開(kāi)關(guān)室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)。所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點(diǎn)、第一刀閘位置/小車工作位置節(jié)點(diǎn)、第二刀閘位置/小車實(shí)驗(yàn)位置節(jié)點(diǎn)以及接地開(kāi)關(guān)位置節(jié)點(diǎn)。所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點(diǎn)、三相電壓有效值節(jié)點(diǎn)、三相有功功
4率節(jié)點(diǎn)、三相無(wú)功功率節(jié)點(diǎn)、功率因素節(jié)點(diǎn)以及頻率節(jié)點(diǎn)。本開(kāi)關(guān)柜測(cè)控裝置1.將實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)關(guān)柜開(kāi)關(guān)室和母線室的溫度、濕度，根據(jù)溫濕度情況控制加熱器的投入和退出。2.測(cè)量本間隔回路的帶電狀況，根據(jù)帶電狀況控制閉鎖觸點(diǎn)分合，該觸點(diǎn)可串接在操作回路中，在閉鎖時(shí)斷開(kāi)回路。3.測(cè)量本間隔回路的電流、電壓、有功、無(wú)功、功率因素等電量。4.測(cè)量本間隔回路斷路器位置、刀閘/小車位置、接地刀閘位置、彈簧儲(chǔ)能情況等。本開(kāi)關(guān)柜測(cè)控裝置作為IEC61850數(shù)字化電站的IED(智能電子裝置)，能自我描述，無(wú)縫自動(dòng)掛接到系統(tǒng)。使開(kāi)關(guān)柜的上述信息融入電站IEC61850體系。通過(guò)了解IEC61850可知，變電站中測(cè)控裝置IED的信息大致可歸納為開(kāi)關(guān)量輸入DIGITAL INPUT——合/分、有/無(wú)等兩種狀態(tài)表示的測(cè)量量，如斷路器位置。模擬量輸入ANALOG INPUT——由數(shù)值大小來(lái)表示的測(cè)量量，如當(dāng)前電流數(shù)值。開(kāi)關(guān)量輸出DIGITAL OUTPUT——可控的繼電器觸點(diǎn)，如控制合閘繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合3秒，通過(guò)設(shè)計(jì)好的控制回路就能將斷路器合閘。模擬量輸出ANALOG OUTPUT——數(shù)值(或其他數(shù)值量)可控的輸出量，如發(fā)電機(jī)出力是由電壓量控制的。IED的功能是將INPUT量通過(guò)傳感器件SENSOR、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC等采集、計(jì)算后得出現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際數(shù)值，以通訊的方式與站內(nèi)其他設(shè)備或遠(yuǎn)控中心交換信息。這種信息交換一般通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議完成，如IEC870-5-101遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議、IEC870-5-103繼電保護(hù)用協(xié)議等。這些傳統(tǒng)的通訊協(xié)議都是規(guī)定了上述各類量用什么樣的幀格式傳送，量點(diǎn)在幀中的具體字節(jié)位置；這樣的通訊協(xié)議比較直觀，但其拓展性、延用性很差。隨著技術(shù)的發(fā)展，新的采樣、控制量不斷出現(xiàn)，就要求制定出新的通訊協(xié)議來(lái)傳送這些信息。采用新的協(xié)議也意味著重新開(kāi)發(fā)通訊部分的軟件，甚至硬件，帶來(lái)很多重復(fù)勞動(dòng)。IEC61850顛覆了以往通訊協(xié)議的概念，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)上從只定義通訊幀格式，提升為定義一個(gè)變電站系統(tǒng)。采用“系統(tǒng)配置器”定義整個(gè)電站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。IED設(shè)備通過(guò)“IED配置器”向“系統(tǒng)配置器”報(bào)告“自我能力描述”，與系統(tǒng)協(xié)商其配置，使系統(tǒng)認(rèn)知新成員的加入，知道新成員的網(wǎng)絡(luò)位置，所處通訊總線、其通訊接點(diǎn)以及其基本功能。如圖2所示，可見(jiàn)IED、系統(tǒng)配置器410、IED配置器420在系統(tǒng)中的關(guān)系，系統(tǒng)包括工程環(huán)境400和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)500。參見(jiàn)圖3所示，為變電站系統(tǒng)的抽象模型，信息點(diǎn)的種類和傳送格式不在協(xié)議中定死，而采用面向?qū)ο蟮母拍?、自我描述的方法告知系統(tǒng)本IED將傳送的信息，將信息按 “邏輯設(shè)備I邏輯節(jié)點(diǎn)I節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)屬性”描述本IED的信息內(nèi)容、信息格式等。參照?qǐng)D4所示建模方式，包含電壓等級(jí)10、間隔20、IED30、存取點(diǎn)Sl以及變電站總線40。開(kāi)關(guān)柜測(cè)控裝置(IED30)作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備SB1包括包含以下幾個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)高壓帶電指示，包括邏輯節(jié)點(diǎn)帶電指示閉鎖觸點(diǎn)溫濕度調(diào)節(jié)，包括邏輯節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)室溫濕度及控制母線室溫濕度及控制模擬顯示屏功能，包括邏輯節(jié)點(diǎn)斷路器位置刀間1位置/小車工作位置
刀間2位置/小車實(shí)驗(yàn)位置接地開(kāi)關(guān)位置多功能電表功能，包括邏輯節(jié)點(diǎn)三相電流有效值三相電壓有效值三相有功功率三相無(wú)功功率功率因素頻率如圖5所示，為數(shù)據(jù)量點(diǎn)的命名格式。表1為按標(biāo)準(zhǔn)格式和標(biāo)準(zhǔn)命名得到的建模結(jié)果。表1:
權(quán)利要求
1.一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，將智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行IEC61850數(shù)據(jù)建模，所述智能監(jiān)控裝置設(shè)置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點(diǎn)和閉鎖觸點(diǎn)邏輯節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開(kāi)關(guān)室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點(diǎn)、第一刀間位置/小車工作位置節(jié)點(diǎn)、第二刀閘位置/小車實(shí)驗(yàn)位置節(jié)點(diǎn)以及接地開(kāi)關(guān)位置節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點(diǎn)、三相電壓有效值節(jié)點(diǎn)、三相有功功率節(jié)點(diǎn)、三相無(wú)功功率節(jié)點(diǎn)、功率因素節(jié)點(diǎn)以及頻率節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜智能監(jiān)控裝置，其在對(duì)智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，設(shè)置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。本發(fā)明真正實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜的在線檢測(cè)，為變電站的安全運(yùn)行提供了有效保障。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102280930SQ20101020224
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者崔大勇, 張志成, 張楓, 張穎業(yè), 潘運(yùn)平, 范志杰, 邱錫為, 陳漫紅, 高軍 申請(qǐng)人:上海致達(dá)智利達(dá)系統(tǒng)控制有限責(zé)任公司