CN102332753B - 智能化开关柜综合监控系统 - Google Patents

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Abstract

智能化开关柜综合监控系统,涉及变、配电站用开关柜的自动化监控领域,采用了分布式集散控制方式,包括:网络总控装置,用于接收前端装置上送的特征量信息及本地判别结论,综合判别生成小电流接地选线的结果;分布式开关柜监控终端,用于实时监视各线路的电能质量,根据本线路的故障特征量完成本线路是否接地的判别;助增电容器保护测控装置,用于助增电容器组投入及切除的自动控制;所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接。本发明集小电流接地选线、电能质量在线监测、柜内温湿在线监测等功能于一体,而且安装简便,成本低,极具推广价值,并能够实现巨大的经济和社会效益。

Description

智能化开关柜综合监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及变、配电站用开关柜的自动化监控领域,特别是一种智能化开关柜综合监控系统。
背景技术
[0002] 随着配电电网自动化的迅猛发展和供电可靠性的日益提高,对开关柜的要求也愈来愈高了。尤其是变、配电所在逐步实现综合自动化进而无人值守时,对开关及开关柜运行状态的监控设备提出了更多的要求。目前对于开关柜的监控设备主要有:微机保护测控装置、小电流接地选线装置、电能质量监测装置、柜内温湿监测装置等。
[0003] 微机保护测控装置:主要是通过对高压电力线路和设备的电气参数的测量,并结合装置内部的保护逻辑,实现对高压电力线路和设备的保护,防止事故的扩大和设备的损坏。例如,当线路发生三相短路故障时,微机保护测控装置能够作用于跳闸,快速可靠地切除故障线路,恢复非故障线路的正常供电。微机保护装置作为变电站综合自动化的主要智能设备,是电力线路和设备必须配备的装置,为了保证微机保护装置的可靠性,通常不允许与其它功能集成,其性能应符合《断电保护与安全自动装置技术规程》的基本要求。
[0004] 小电流接地选线装置:我国配电网普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式运行,由于发生单相接地故障时,接地故障电流小,因此俗称小电流接地系统。当发生单相接地故障时,线电压保持不变,不影响对三相负荷的供电,因此通常允许带故障运行1-2小时,但是考虑到此时健全相电压上升为线电压,对设备的绝缘造成威胁,为了防止事故的扩大,必须尽快查明接地故障线路,并予以切除,小电流接地选线装置的主要任务就是快速准确地选出故障线路。由于小电流接地系统运行方式多变、接地故障类型复杂、故障电流小、三相负荷不平衡、零序电流测量不准确等各种因素,现有的接地选线装置选线准确率普遍不高,尤其是当发生经电阻或间歇电弧接地故障时,选线装置经常出现误选,致使选线装置的实用性大打折扣,因此大多数小电流接地系统未装设接地选线装置,这对于供电的可靠性和持续性是非常不利的。
[0005] 电能质量监测装置:随着诸如节能灯具、电弧炼炉、中频加热炉、电力机车、开关电源、整流器及变频器等非线性负荷在现代工业及民用领域的大量采用电能质量问题特别是电力谐波问题变得日益突出,因此从电网的安全可靠性、节能高效及降低电磁污染等多方面考虑,实现对电网电能质量的实时监测具有很大的实际价值。电能质量主要包括电压和频率两个方面,国家标准中对频率、电压偏差、电压波动与闪变、不平衡电压、电流电压谐波五个变量有明确的规定。电能质量在线监测系统能够实现对电流、电压、频率、功率及功率因数等参数的实时检测,并提供图形和报表统计功能,但是目前电能质量的在线监测往往需要专门的一套装置和系统,性价比低,因此在变电站开关柜上的普及率很低。
[0006] 温湿监测装置:根据开关柜在运行中所发生的绝缘事故除了是由于绝缘材料等级低或绝缘间距过小外,很多情况下是由于空气潮湿、凝露等原因造成的,同时,由于开关柜中的刀闸触头、母线排过渡点、电缆头等电气连接部位在长期运行过程中,因老化或接触不良,一方面可能造成弧光短路,另一方面会引起接点处过热造成绝缘破坏,进而引起短路故障的发生。因此对开关柜内的湿度和接点温度在线监测与预警显得十分重要。目前开关柜在线测温系统主要分为光纤测温、无线测温和线外线测温。光纤测温系统由光纤温度传感器、光纤、光路分线盒、光解调仪等组成,其基本原理是利用光纤光栅的反射光波长与外界温度存在一定的数量关系,通过检测反射光波长来计算外界温度,利用光纤良好的绝缘特性来实现高压隔离,光纤测温具有可靠性高,使用寿命长,电磁兼容好,传输距离远等优点;无线测温系统由无线温度传感器和无线接收装置组成,无线温度传感器安装于高压开关柜内的测温接点上,实时采集接点的温度并以无线通讯的方式与无线接收装置进行进行数据交换;红外测温系统由红外温度传感器和数据接收处理装置组成,由于光纤测温和无线测温均需要将温度传感器安装于高压开关柜的一次接点上,一方面可能影响一次设备的绝缘水平,存在安全隐患,另一方面安装维护很不方便,必须在停电状态下进行,而红外测温是典型的非接触式测温技术,具有绝缘好、精度高、响应快、安装维护方便等突出优点。
[0007]目前,上述的各种装置研制工作正逐步进入成熟阶段,但仍然存在以下问题:
[0008] 1、接地选线装置准确率不高。小电流接地选线方法主要分为基于稳态信号的选线方法、基于暂态信号的选线方法和信号注入法。由于稳态信号相对稳定可靠,而且容易分析,因而基于稳态信号的选线方法在工程上得到了广泛的应用。但是由于小电流接地系统运行方式多变、接地故障类型复杂,当系统对地电容较小,或发生大电阻接地故障时,由于此时接地故障电流很小,而且零序电流互感器测量不准确,因此现有接地选线装置常常出现误选,很难保证选线的准确性;
[0009] 2、安装接线复杂、成本高。由于目前尚没有综合监控装置,如需对开关柜进行综合监控,需要分别装设接地选线、电能质量监测、温湿监测等装置,这样不仅开孔多,二次接线复杂,投资大,而且增加了运行维护人员的工作量。
发明内容
[0010] 本发明目的是针对以上不足之处,提供一种具有先进的选线方法,能提高接地选线的准确率,且成本低、功能集成、接线简单、维护容易、性能稳定可靠的智能化开关柜综合监控系统。
[0011] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:智能化开关柜综合监控系统,采用了分布式集散控制方式,包括:网络总控装置,用于接收前端装置上送的特征量信息及本地判别结论,综合判别生成小电流接地选线的结果,并实现通讯管理与协议转换功能;分布式开关柜监控终端,分布于各出线开关柜内,用于实时监视各线路的电能质量、出线开关柜内的温度及湿度,当系统发生接地故障时,根据本线路的故障特征量完成本线路是否接地的判另IJ,同时把本地判别结果及各故障特征量发送给网络总控装置;助增电容器保护测控装置,用于根据网络总控装置的指令,对助增电容器组进行投入及切除自动控制,为助增电容器组提供继电保护;所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接。
[0012] 作为进一步的改进,所述小电流接地选线的方法采用稳态信号法与注入法相结合的选线方法,当检测到接地故障电流过小时,投入助增电容器,以增大系统的对地电容电流,进而提高选线的准确率;同时还采用两级判决选线方法,发生接地故障后,先由分布式开关监控终端根据本线路的故障特征信号完成就地选线评判,并将故障特征信号和选线结果上报网络总控装置,所述网络总控装置综合比较所述分布式开关监控终端的信息,决定是否需要投入助增电容器。
[0013] 作为进一步的改进,所述的通讯网络结构为两级,包括:以网络总控装置为主站,分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置为子站组成的CAN总线通讯网络;以分布式开关柜监控终端为主站,以红外测温控头和湿度传感器为子站组成RS485总线通讯网络。
[0014] 作为进一步的改进,所述分布式开关柜监控终端包括:用于采集三相电压、三相电流及零序电流的模拟量采样模块,所述模拟量采样模块设置有若干模拟量采集通道;开关量输入输出模块,设置有若干开关量输入通道和若干开关量输出通道;通讯模块;用于存储所述分布式开关柜监控终端的运行参数、校验参数、故障波形、事件记录等信息的数据存储模块;用于为所述的分布式开关柜监控终端提供时间基准的时钟模块;人机交互模块,包括按键、液晶显示屏和运行指示灯;所述模拟量采样模块、开关量输入输出模块、通讯模块、数据存储模块、时钟模块及人机交互模块均与CPU模块连接。
[0015] 作为进一步的改进,所述网络总控装置包括:用于检测所述网络总控装置软件和硬件的运行状态,并进行CPU复位的看门狗复位装置;用于按键操作、IXD和LED显示以及进行时钟刷新的人机接口装置;用于CAN通讯数据收发及处理的CAN通讯装置;用于CDT通信规约数据处理的CDT通信装置;用于综合接地选线判断及电容器助增逻辑判断的判断装
置;用于告警信息处理的告警装置。
[0016] 作为进一步的改进,所述助增电容器保护测控装置包括:用于对所述助增电容器保护测控装置进行初始化的初始化模块;用于对开关量数据及模拟量数据进行采集和处理的数据采集模块;用于对所述助增电容器保护测控装置进行保护的保护功能模块;用于进行通信数据收发和通信数据处理的通信模块;用于为故障录波、保护动作记录和顺序事件记录提供基准时钟的时钟模块;用于存储定值、参数、告警、报告、操作记录、录波数据等的EEPROM存储器;用于进行液晶界面显示、按键操作和指示灯显示的人机接口模块;故障录波、保护动作报告和顺序事件记录的存储操作模块。
[0017] 作为进一步的改进,所述保护功能模块包括:采用三相基波电流构造的相间过流保护元件;相间过电压保护功能元件;相间欠电压保护功能元件;电容器组中电压/电流不平衡保护功能元件;PT断线判别元件;小电流接地保护元件;控制回路断线告警元件。
[0018] 本发明的有益效果在于:本发明采用了分布式集散控制方式,以网络总控装置作为系统的主控器,分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置作为系统的子控制器,同时在本发明系统内部采用了两级通讯方式,实现了智能化开关柜综合监控系统的集成化、经济化、简单化、性能稳定可靠等目的;本发明还采用了稳态信号法与注入法相结合的选线方法和两级判决选线方法,提高了选线的准确率和可靠性。本发明所述的智能化开关柜综合监控系统不仅可以快速准确地选出接地故障线路,减少停电范围和停电时间,提高供电的持续性和可靠性;能够实时监测各线路的电能质量,为针对电能质量的相关措施提供了可靠的决策依据,对于节能降耗极为有利;柜内湿度和接点温度的实时监测和预警功能,可以提前预知柜内存在的接点接触不良、绝缘不良等隐患,减少开关柜事故,无论对于提高供电的可靠性和降低电力设备的损失都是十分重要的。基于以上的特点使本发明集小电流接地选线、电能质量在线监测、柜内温湿在线监测等功能于一体,而且安装简便,成本低,极具推广价值,并能够实现巨大的经济和社会效益。
附图说明
[0019] 图1是本发明的典型应用网络模型框图;
[0020] 图2是本发明的网络结构框图;
[0021] 图3是本发明的分布式开关柜监控终端CPU模块的主板结构图;
[0022] 图4是本发明的主程序流程图;
[0023] 图5是本发明的定时器中断服务程序流程图。
具体实施方式
[0024] 如图1、图2所示,智能化开关柜综合监控系统,主要由分布式开关柜监控终端、网络总控装置、助增电容器保护测控装置、红外测温控头和湿度传感器等几部分组成,结构上采用分布式集散控制方式,以网络总控装置作为智能化开关柜综合监控系统的主控制器,分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置作为系统的子控制器。
[0025] 网络总控装置是本发明的核心单元,它一方面通过CAN接收分布式开关柜监控终端上送的特征量信息及本地判别结论,经助增控制后综合判别生成二次接地选线结果;另一方面实现通讯管理与协议转换功能,按照客户设定从网络获取数据并按照标准接口协议实现与外部智能设备及电力调度中心的数据交换。
[0026] 分布式开关柜监控终端是本发明的重要功能部件,它分布式安装于变电站的各馈出线柜上,当系统正常运行时,分布式开关柜监控终端一方面通过模拟量采集实时监视各线路的电能质量,包括三相电流、电压基波和2-31次谐波及畸变率、负序和零序电压、单相和三相功率以及功率因数、频率等参数;另一方面,分布式开关柜监控终端通过RS-485总线网络读取红外测温探头的测量温度以及湿度传感器测量的柜内湿度,并将测量数据通过CAN通信网络上传至网络总控装置。当系统发生接地故障时,按照预设的接地选线裁决模式,分布式开关柜监控终端根据本线路的故障特征量完成本线路是否接地的判别,同时把本地判别结果及各故障特征量综合信息发送给网络总控装置,由网络总控装置完成全站信息的汇总及接地线路的二次判断。
[0027] 如图3所示,分布式开关柜监控终端由CPU模块、模拟量采样模块、开关量输入输出模块、通讯模块、数据存储模块、时钟模块、人机交互模块、JTAG接口( 一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试)电路和电源模块组成。
[0028] CPU模块采用TI公司的32位高性能DSP处理器TMS320F2811 ;模拟量采样模块由模拟量输入及调理板及模拟量输入接口电路组成,共设置了 7路模拟量采集通道,用于采集三相电压、三相电流及零序电流;开关量输入输出模块由开关量输入输出驱动板及开关量输入输出接口电路组成,共设置12路开关量输入通道和10路开关量输出通道;通讯模块,包括CAN通讯接口电路和一个串行通讯接口电路;数据存储模块,用于存储分布式开关柜监控终端的运行参数、校验参数、故障波形、事件记录等信息,存储容量为512k,掉电不丢失;时钟模块,用于为分布式开关柜监控终端提供时间基准,为波形记录和事件记录提供条件;人机交互模块由人机界面板和人机界面接口电路组成,人机界面板上设置有按键、液晶显示屏和运行指示灯;JTAG接口电路用于连接在线仿真、程序烧写工具;电源模块由开关电源板和DC/DC模块组成。
[0029] 如图4所示,开关柜监控终端的主程序流程图,流程开始于步401,在步401进行程序初始化,在步401后流程进入步402 ;
[0030] 在步402进行硬件自检测;
[0031] 在步403判别在步402检测的硬件是否出现故障,如果结果为“是”,则进入步404,否则进入步405 ;
[0032] 在步404进行硬件故障告警并上传遥信变位,在步404后流程进入步405 ;
[0033] 在步405进行定时器中断程序和串口中断使能,在步405后流程进入步406 ;
[0034] 在步406进行定值校验和时钟刷新,在步406后流程进入步407 ;
[0035] 在步407判别在步406校验的定值是否出错,如果结果为“是”,则进入步408,否则进入步409 ;
[0036] 在步408进行定值出错告警并上传遥信变位,在步408后流程进入步409 ;
[0037] 在步409进行按键扫描、LED、IXD显示处理程序,在步409后流程进入步410 ;
[0038] 在步410测量电流、电压、谐波数值,进行FFT (快速傅立叶变换),在步410后流程进入步411 ;
[0039] 在步411进行遥测量数据的刷新与处理,在步411后流程进入步412 ;
[0040] 在步412判别是否有温度异常接点,如果结果为“是”,则进入步413,否则进入步414 ;
[0041] 在步413进行温度越限告警并上传遥信变位,在步413后流程进入步414 ;
[0042] 在步414进行故障录波处理,在步414后流程进入步415 ;
[0043] 在步415进行顺序事件记录处理,在步415后流程进入步416 ;
[0044] 在步416进行串口通讯数据发送接收处理,在步416后流程进入步417 ;
[0045] 在步417进行CAN通讯数据处理,在步417后流程返回步406。
[0046] 如图5所示,开关柜监控终端的中断服务程序,流程开始于步501,步501为中断程序入口,在步501后流程进入步502 ;
[0047] 在步502进行看门狗复位,在步502后流程进入步503 ;
[0048] 在步503判别CAN通讯是否有数据发送,如果结果为“是”,则进入步504,否则进入步505 ;
[0049] 在步504进行CAN通讯数据发送,在步504后流程进入步505 ;
[0050] 在步505判别CAN通讯是否有数据接收,如果结果为“是”,则进入步506,否则进入步507 ;
[0051] 在步506进行CAN通讯数据接收,在步506后流程进入步507 ;
[0052] 在步507启动AD转换,步507后流程进入步508 ;
[0053] 在步508判别在步507启动的AD转换是否故障,如果结果为“是”,则进入步509,否则进入步510 ;
[0054] 在步509进行AD转换故障上传遥信变位,在步509后流程进入步519 ;
[0055] 在步510判别定值是否出错,如果结果为“是”,则进入步519,否则进入步511 ;
[0056] 在步511进行三相电压、电流、功率等数据的DFT(离散傅立叶变换)计算,在步511后流程进入步512 ;
[0057] 在步512进行频率测量,在步512后流程进入步513 ;
[0058] 在步513判别在步512测量的频率是否同步跟踪,如果结果为“是”,则进入步514,否则进入步515 ;
[0059] 在步514进行定值周期调整,在步514后流程进入步515 ;
[0060] 在步515判别PT (电压互感器)是否断线,如果结果为“是”,则进入步516,否则进入步517 ;
[0061] 在步516进行PT断线告警并退出接地选线,在步516后流程进入步517 ;
[0062] 在步517判别本线路是否接地,如果结果为“是”,则进入步518,否则进入步519 ;
[0063] 在步518进行本线路接地告警并上报遥信变位,在步518后流程进入步519 ;
[0064] 流程结束于步519,步519为中断程序出口。
[0065] 网络总控装置是系统的核心单元,它一方面通过控制CAN网络接收开关柜监控终端上送的特征及本地判别结论,经助增控制后综合判别生成最终的接地选线结果;另一方面实现通讯管理一协议转换功能,按照客户设定从网络获取数据,并按照标准接口协议实现与外部智能设备及电力调度中心的数据交换。
[0066] 网络总控装置包括:用于检测所述网络总控装置软件和硬件的运行状态,并进行CPU复位的看门狗复位装置;用于按键操作、IXD和LED显示以及进行时钟刷新的人机接口装置;用于CAN通讯数据收发及处理的CAN通讯装置;用于CDT (循环远动规约)通信规约数据处理的CDT通信装置;用于综合接地选线判断及电容器助增逻辑判断的判断装置;用
于告警信息处理的告警装置。
[0067] 网络总控装置的CPU采用16位高性能单片机,外部扩展64KBYTE程序存储器、64KBYTE数据存储器;构造IIC总线扩展两片串行AT24C256/AT24C512 (存储器)作为系统配置参数区,用来存储定值、参数、告警、报告、操作记录、录波数据等;构造IIC总线配置I片时钟芯片DS1629,实现实时时钟功能和设备内部温度管理;采用TC32芯片作为+5V主电源电压监视及WATCHDOG (看门狗)功能,在此基础上增加独有的出口闭锁电路,确保继电保护及遥控出口的正确可靠性;采用PHILIP公司SJA1000/82C250芯片扩展全隔离CAN总线接口,支持CAN2.0A/B方式;利用CPU内置的UART (通用异步接收/发送装置)接口采用MAX3080芯片构造RS422/485通讯接口 ;扩展12路全隔离开关量采集通道;扩展10路逻辑可重编程的全隔离带驱动开关;采用串并转换电路扩展显示/键盘接口 ;CPU主板模块采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧、结构紧凑、提高了可靠性及抗电磁干扰能力。
[0068] 助增电容器保护测控装置是本发明的网络终端设备,为助增电容器组提供完备的继电保护功能及自动控制功能,安装于专门的助增电容器柜。在系统发生接地故障时,根据网络总控装置的指令,对助增电容器组进行投入及切除自动控制。同上一级保护定值严格配合,为助增电容器组提供完备的继电保护功能。
[0069] 助增电容器保护测控装置包括:用于对所述助增电容器保护测控装置进行初始化的初始化模块;用于对开关量数据及模拟量数据进行采集和处理的数据采集模块;用于对所述助增电容器保护测控装置进行保护的保护功能模块;用于进行通信数据收发和通信数据处理的通信模块;用于为故障录波、保护动作记录和顺序事件记录提供基准时钟的时钟模块;用于存储定值、参数、告警、报告、操作记录、录波数据等的EEPROM存储器;用于进行液晶界面显示、按键操作和指示灯显示的人机接口模块;故障录波、保护动作报告和顺序事件记录的存储操作模块。
[0070]助增电容器保护测控装置的数据采集模块首先采集开入量数据;当采集模拟量数据时首先软件启动AD转换,采用查询方式等待AD转换结束,结束后将AD结果寄存器中采集的数字量存入缓存中,进行预处理后调用24点傅立叶变换函数计算各路模拟量的有效值、功率、功率因数和电能等数据。
[0071] 助增电容器保护测控装置的保护功能模块包括:采用三相基波电流构造的相间过流保护元件;相间过电压保护功能元件;相间欠电压保护功能元件,为防止系统故障后线路断开引起电容器组失去电源,而线路重合又使母线带电,使电容器组承受合闸过电压而损坏,设置欠电压保护,可以通过控制字选择PT断线是否闭锁低电压;电容器组中电压/电流不平衡保护功能元件,不平衡的电压/电流保护主要反应电容器组中电容器的内部故障;PT断线判别元件,一方面是构造电压/电流型保护的功能要求,另一方面用户也可以采用此元件实现对PT的监视,该元件的动作判据为:任一相有电流,而三线电压均小于18V,三相电压和大于18V,最大线电压与最小线电压差大于18V ;小电流接地保护元件,为了保证选线功能的可靠性,特设了一个独立的三相电流零序输入回路,采集零序电流;三相零序电压由三相电压内部合成,采用特殊的基波零序功率接地判据,在输入有效三相零序电流大于3mA时可以准确实现接地保护功能;控制回路断线告警元件,凡可配置开关操作回路的电路均配置了控制回路断线告警元件,用户可以根据需要选择使用,控制回路断线告警元件的基本判据仍沿用常规的TWJ (跳闸位置继电器)、HWJ (合闸位置继电器)常闭接点串联的方式构成,为防止信号误发,增加了固定时限400ms的时间元件。
[0072] 助增电容器保护测控装置的故障录波、保护动作报告和顺序事件记录的存储操作模块,助增电容器保护测控装置在执行保护操作时,同时启动故障录波、保护动作报告和顺序事件记录的存储操作。系统共可存储8个故障录波数据、8个保护动作报告和50个顺序事件记录。均采用循环指针寻址的存取方式,在数据存满以后,最先保存的数据将被最新的数据覆盖。故障录波可以实现对故障前五个周波及故障后连续十五个周波的数据存储。存储的数据类型可选择为实时采样数据或有效值数据,该数据存储后形成专门的故障录波数据记录,用户可以在装置当地调出浏览波形。故障录波元件只由保护元件来启动,装置内的任一个电流保护元件启动时都会同时启动故障录波。除非特殊要求,保护装置一般只提供对三相保护电流的录波。故障录波在中断程序中记录数据,并在主程序中完成波形数据存储,供查询调阅和故障分析。保护动作报告用于记录保护动作发生的时间、动作出口延时、故障相别和故障的电流电压数值。在中断程序中某项保护功能启动以后,即启动相应计数器计数,当计数数值大于保护功能延时定值时,启动出口动作并记录保护动作发生的时间、动作出口延时、故障相别和故障的电流电压数值,并在主程序中完成报告存储,供查询调阅和故障分析。顺序事件记录用于记录遥信量的状态变化和操作记录,遥信量状态变化括开入量状态变化、保护动作遥信量状态变化和装置硬件故障告警记录状态变化,记录状态变化的时间和内容,变化内容包括“动作”或“复位”。操作记录包括装置开机操作记录、遥控合闸操作记录和遥控跳闸操作记录。
[0073] 红外测温探头用于实时监测开关柜内各接点的温度,可以起到提前预知开关柜内存在的接点接触不良、绝缘不良等隐患,减少开关柜事故。红外测温又称辐射测温,是利用物体的热辐射来测量物体的温度,是目前应用较为广泛的非接触式测温技术,采用红外测温原理制成的红外测温传感器,具有精度高、响应快、非接触等优点,而且支持串口通讯功倉泛。
[0074] 如图2所示,智能化开关柜综合监控系统内部采用CAN总线和RS-485总线两级通讯方式。以网络总控装置为主站,分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置为子站组成的CAN总线通讯网络;以分布式开关柜监控终端为主站,以红外测温控头和湿度传感器为子站组成RS485总线通讯网络。这种总线通讯方式,可以大大简化二次接线,并且可以提闻系统的抗干扰性能。
[0075] 根据以上的系统结构,为了提高小电流接地选线的准确率,对于小电流接地选线采用了以下三种方式:
[0076] 一、稳态信号法与注入法相结合的选线方法。有两种情况常常会导致接地选线装置误判,一是系统对地电容小,例如当系统出线少而且短时;二是当线路发生经大电阻接地故障时。这两者的共同点都是接地故障电流即零序电流小,故障特征不明显,加上零电流互感器的传感误差和接地选线装置的采样误差,容易造成选线装置的误判。本发明采用稳态信号法和电容助增法相结合的选线方法,电容助增法也称注入法,当检测到接地故障电流过小时,投入助增电容器,以增大系统的对地电容电流,从而增大接地故障电流,进而提高选线的准确率。
[0077] 二、两级选线判决。网络结构上采用集散控制结构,发生接地故障后,首先由安装于各开关柜上的分布式开关柜监控终端根据本线路的零序电流、零序电压、零序功率等故障特征信号完成就地选线评判,并将故障特征信号和选线结果上报网络总控装置,网络总控装置综合比较各分布式开关柜监控终端的信息,决定是否需要投入助增电容器,并得出最终的选线结果。两级选线判决,提高了选线的准确率和可靠性。
[0078] 三、选用高精度零序电流互感器。本发明选用了 LJWZ序列高精度专用零序电流互感器,与传统的零序电流互感器相比,LJffZ具有精度高、重量轻、体积小、安装方便等特点,为接地选线提供精确可靠的接地故障特征信号。

Claims (6)

1.智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:采用了分布式集散控制方式,包括: 网络总控装置,用于接收分布式开关柜监控终端上传的特征量信息及本地判别结论,综合判别生成小电流接地选线的结果,并实现通讯管理与协议转换功能; 所述分布式开关柜监控终端分布于各出线开关柜内,用于实时监视各线路的电能质量、出线开关柜内的温度及湿度; 助增电容器保护测控装置,用于根据网络总控装置的指令,对助增电容器组进行投入及切除自动控制,为助增电容器组提供继电保护; 所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接; 所述小电流接地选线 采用稳态信号法与电容助增法相结合的选线方法,当检测到接地故障电流过小时,投入助增电容器,以增大系统的对地电容电流,进而提高选线的准确率; 同时还采用两级判决选线方法,发生接地故障后,先由所述分布式开关柜监控终端根据本线路的故障特征信号完成就地选线评判,并将故障特征信号和选线结果上报所述网络总控装置,所述网络总控装置综合比较所述分布式开关柜监控终端的信息,决定是否需要投入助增电容器,并得出最终的选线结果。
2.根据权利要求1所述的智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:所述的通讯网络结构为两级,包括: 以网络总控装置为主站,分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置为子站组成的CAN总线通讯网络;` 以分布式开关柜监控终端为主站,以红外测温控头和湿度传感器为子站组成RS485总线通讯网络。
3.根据权利要求1所述的智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:所述分布式开关柜监控终端包括: 用于采集三相电压、三相电流及零序电流的模拟量采样模块,所述模拟量采样模块设置有若干模拟量采集通道; 开关量输入输出模块,设置有若干开关量输入通道和若干开关量输出通道; 通讯模块; 用于存储所述分布式开关柜监控终端的运行参数、校验参数、故障波形、事件记录信息的数据存储模块; 用于为所述的分布式开关柜监控终端提供时间基准的时钟模块; 人机交互模块,包括按键、液晶显示屏和运行指示灯; 所述模拟量采样模块、开关量输入输出模块、通讯模块、数据存储模块、时钟模块及人机交互模块均与CPU模块连接。
4.根据权利要求1所述的智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:所述网络总控装置包括: 用于检测所述网络总控装置软件和硬件的运行状态,并进行CPU复位的看门狗复位装置; 用于按键操作、LCD和LED显示以及进行时钟刷新的人机接口装置;用于CAN通讯数据收发及处理的CAN通讯装置; 用于⑶T通信规约数据处理的⑶T通信装置; 用于综合接地选线判断及电容器助增逻辑判断的判断装置; 用于告警信息处理的告警装置。
5.根据权利要求1所述的智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:所述助增电容器保护测控装置包括: 用于对所述助增电容器保护测控装置进行初始化的初始化模块; 用于对开关量数据及模拟量数据进行采集和处理的数据采集模块; 用于对所述助增电容器保护测控装置进行保护的保护功能模块; 用于进行通信数据收发和通信数据处理的通信模块; 用于为故障录波、保护动作记录和顺序事件记录提供基准时钟的时钟模块; 用于存储定值、参数、告警、报告、操作记录、录波数据的EEPROM存储器; 用于进行液晶界面显示、按键操作和指示灯显示的人机接口模块; 故障录波、保护动作报告和顺序事件记录的存储操作模块。
6.根据权利要求5所述的智能化开关柜综合监控系统,其特征在于:所述保护功能模块包括: 采用三相基波电流构造的相间过流保护元件; 相间过电压保护功能元件; 相间欠电压保护功能元件; 电容器组中电压/电流不平衡保护功能元件; PT断线判别元件; 小电流接地保护元件; 控制回路断线告 警元件。
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