CN104319892A - 一种智能预装式变电站状态监测装置 - Google Patents

一种智能预装式变电站状态监测装置 Download PDF

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汪进锋
樊崇元
陈晓科
赖美云
徐晓刚
李鑫
刘长江
黄杨珏
曾杰
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Guangdong Guangte Electric Co Ltd
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Guangdong Guangte Electric Co Ltd
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Abstract

一种智能预装式变电站状态监测装置，包括：一微处理器模块，由一ARM微处理器、以及与其分别连接的复位电路、晶振电路和存储电路构成；交流模拟量采集模块，包括：电压互感器和电流互感器两者各自连接第一第二信号调理电路后经CPU插件ADC再连接至微处理器模块；直流模拟量采集模块，包括依次连接的直流信号采样电路、信号调理电路、CPU插件ADC和所述微处理器模块ARM微处理器；开关量输入/输出模块，包括第一、第二光电隔离器；以及显示按键模块、通讯管理机通信模块和电源模块。本发明能自动及时高效监测智能预装式变电站内各种设备尤其是变压器的各种状态并实时上传，并完全避免巡检不到位的情况发生。

Description

一种智能预装式变电站状态监测装置
技术领域
本发明涉及一种集成了保护、控制、状态监测、无线通讯和智能巡检的智能预装式变电站状态监测装置。
背景技术
电力系统预装式变电站在运行过程中，有时会出现高压柜故障、变压器故障、低压配电故障以及门不正常打开等现象，从而造成停电或人身安全事故。目前，预装式变电站运行检修状况是：发生故障后到现场先停电，首先再逐个排查故障，发现故障点后进行检修、排除，这样造成预装式变电站供电可靠性不高；其次，预装式变电站在制造时受制造成本及箱体体积所限，使预装式变电站的预留检修空间较小，不利于设备检修，特别是事故抢修，这是预装式变电站的先天不足；再其次，预装式变电站的变压器是安装在箱变内的，存在变压器温升高、状态检测不容易的缺陷，解决该问题，需要对变压器进行油顶温升、油底温升、线圈温升、油位位置、瓦斯等作业。对于预装式变电站而言，变压器的监测往往被忽视，经常是发生事故停电后就更换变压器。
还有，预装式变电站的运行环境一般是在户外，维护人员对预装式变电站的巡检、操作和抄表很不方便，因为巡检辛苦，加之这些设施在大部分情况下又处于良好状态，常常使得巡检人员麻痹大意，往往不能按规定程序进行巡检，造成巡检不到位，这样就不能从根本上杜绝事故隐患。如何提高巡查效率，最大程度的节约人力物力资源，辅助以高效的工具就尤为重要。
最后，由于巡检目标往往分布在不同位置，这些设备设施的运营信息因数据通信的问题，不能实时传输，很多系统由于数据无法及时上报影响了应有的作用，决策管理者就不能及时掌握现场一手资料，往往因此而延误了安全隐患的最佳消除时机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种智能预装式变电站状态监测装置，其能自动及时高效监测智能预装式变电站内各种设备尤其是变压器的各种状态并实时上传，便于决策管理者及时掌握现场一手资料，掌握消除安全隐患的最佳时机，且还能节约人力物力资源，并完全避免巡检不到位的情况发生。
解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种智能预装式变电站状态监测装置，其特征是包括：
一微处理器模块，由一ARM微处理器、以及与其分别连接的复位电路、晶振电路和存储电路构成，微处理器模块通过驱动口线驱动继电器回路及直跳回路至各种继电器；
交流模拟量采集模块，包括分别输入电压和电流的电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器两者各自连接第一第二信号调理电路后经CPU插件ADC再连接至所述微处理器模块的ARM微处理器；
直流模拟量采集模块，包括依次连接的直流信号采样电路、信号调理电路、CPU插件ADC和所述微处理器模块ARM微处理器，所述的直流信号采样电路输入直流电流或温度信号；
开关量输入/输出模块，包括第一光电隔离器，其输入开关量输入信号至所述微处理器模块的ARM微处理器，第二光电隔离器，将所述微处理器模块ARM微处理器的输出隔离后输出；
显示按键模块，包含副微处理器(第二ARM微处理器)和通过副微处理器与所述微处理器模块的ARM微处理器(第一ARM微处理器)分别连接的按键电路和显示电路；
通讯管理机通信模块，包含2路以太网和8路RS485；
电源模块，将AC/AD220V转换为DC5V和DC24分别给CPU回路和继电器回路供电。
所述各模块都容纳在一个箱内。
本发明为基于3G技术研发而成的巡检系统，可将巡检现场的信息通过GPRS系统实时的采集传输到企业数据库中，从根本上解决了数据采集和传输问题，节省了巨大的通信网络建设和维护费用；巡检人员手持箱变巡检仪，沿线路目标现场巡视，检查箱变及其附属设施的运行状态；将相关的巡检属性数据录入后台监控系统。
本发明可以实时检测巡检人员的巡检位置，巡检的箱变地理信息等，从根本上杜绝了巡检不到位的情况发生，有效的消除了事故安全隐患。
有益效果：本发明可把预装式变电站内各状态参量(包括高压断路器、高压开关柜，变压器、低压配电柜、电容期组，箱变外壳、箱变环境温湿度等)都通过无线通讯的方式，进行实时上传监测，实现高压断路器的保护、控制，以及高压电流电压等参量的监测；还能实现对变压器变压器油顶温升、油底温升、线圈绕组温升、油位位置、瓦斯进行状态监测；对低压框架断路器开关状态，塑壳断路器开关状态和电容器投切状态进行检测和监测；实现温度、湿度、烟雾、盗警等信号的检测，实现就地报警及远方传送，根据检测到的信息，自动启动温控、湿控、防盗等功能；实现防盗、防火、防凝露等功能；预装式变电站状态监测装置实现通讯管理功能，箱变内的其它智能通讯装置通过预装式变电站状态监测装置的通讯管理机功能实现数据交换和上传，确保智能箱变的状态在运维人员的实时监控之内，确保预装式变电站安全运行，提高预装式变电站的使用寿命，减少运行维护成本。
附图说明
图1为本发明的外形示意图；
图2为本发明的组成和连接关系示意图；
图3为CPU驱动原理示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的智能预装式变电站状态监测装置的实施例，包括一微处理器模块，由一ARM微处理器、以及与其分别连接的复位电路、晶振电路和存储电路构成，ARM微处理器通过驱动口线驱动继电器回路及直跳回路至各种继电器。ARM微处理器为富士通Cortex-M3家族的32位处理器MB9BF618S，MB9BF618S具有如下特点：时钟频率最高可达144MHz；片内集成有1024KB的FLASH ROM和128KB的SRAM；含有24通道12位A/D转换器；含有8个多功能串行口，每个通道支持UATR、I2C、SPI和LIN四种功能配置；含有16个基本定时器和3个多功能定时器；内部集成有2路以太网控制器。MB9BF618S具有足够多的I/O接口和快速处理数据能力，能够满足对多参数系统的实时监控和报警要求；
交流模拟量采集模块，包括分别输入电压和电流的电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器两者各自连接第一第二信号调理电路后经CPU插件ADC再连接至所述微处理器模块的ARM微处理器；交流模拟量采集模块的作用是：电流互感器和电压互感器分别用以采样供电线路上的电流信号和电压信号，信号调理电路用以对采样后信号进行变换，使之能够被ADC所使用，ADC把采样的模拟量转换为数字量供CPU还原保护和测量用电流电压；
直流模拟量采集模块，包括依次连接的直流信号采样电路、信号调理电路、CPU插件ADC和所述微处理器模块的ARM微处理器，所述的直流信号采样电路输入直流电流或温度信号；直流模拟量采集模块的作用是：采样电阻把较弱的直流电流信号转换为ADC所能采样的电压信号，信号调理电路用以对采样后信号进行变换，使之能够被ADC所使用，ADC把采样的模拟量转换为数字量供CPU还原为采集到的直流小信号；
开关量输入/输出模块，包括第一光电隔离器，其输入开关量输入信号至所述微处理器模块的ARM微处理器，第二光电隔离器，将所述微处理器模块ARM微处理器的输出隔离后输出；开关量输入/输出模块的作用是：在开关量输入电路中，当有开入输入信号时，开入电源接通后，光电耦合器导通，通知微处理器有外部开关量输入；在开关量输出电路中，CPU发出驱动信号，光电耦合器导通，驱动输出继电器导通，输出继电器开关动作；开关量的输入/输出均进行必要的强弱电隔离，加强抗干扰性；
显示按键模块，包含副微处理器(第二ARM微处理器)和通过副微处理器与所述微处理器模块的ARM微处理器(第一ARM微处理器)分别连接的按键电路和显示电路；显示按键模块的作用是：配置9个按键，6个指示灯和一块128×64液晶显示屏，9个按键分别为“↑”、“↓”、“←”、“→”、“+”、“-”、“确认”、“退出”、“复归”。6个指示灯分别为“运行”、“跳闸信号”、“合闸信号”、“告警信号”、“通信1”、“通信2”，这些配置均是为了加强系统的人机交互功能，使人机交互更直观、便捷；
通讯管理机通信模块，包含以太网和RS485；通信模块的作用是：配置两路RS485串行通信接口和两路电以太网接口，以及带有8路RS485串行通信接口的通信管理机模块和光纤环网交换机功能，使之组网经济、方便，可直接与微机监控或监控管理系统联网通信；
电源模块，将AC/AD220V转换为DC5V和DC24分别给CPU回路和继电器回路供电。
所述各模块都容纳在一个箱内。

Claims (2)

1.一种智能预装式变电站状态监测装置，其特征是包括：
一微处理器模块，由一ARM微处理器、以及与其分别连接的复位电路、晶振电路和存储电路构成，微处理器模块通过驱动口线驱动继电器回路及直跳回路至各种继电器；
交流模拟量采集模块，包括分别输入电压和电流的电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器两者各自连接第一第二信号调理电路后经CPU插件ADC再连接至所述微处理器模块的ARM微处理器；
直流模拟量采集模块，包括依次连接的直流信号采样电路、信号调理电路、CPU插件ADC和所述微处理器模块ARM微处理器，所述的直流信号采样电路输入直流电流或温度信号；
开关量输入/输出模块，包括第一组光电隔离器，其输入开关量输入信号至所述微处理器模块的ARM微处理器，第二组光电隔离器，将所述微处理器模块ARM微处理器的输出隔离后输出；
显示按键模块，包含副微处理器和通过副微处理器与所述微处理器模块的ARM微处理器分别连接的按键电路和显示电路；
通讯冠军机通信模块，包含以太网和RS485；
电源模块，将AC/AD220V换换为DC5V和DC24分别给CPU回路和继电器回路供电。
2.根据权利要求1所述的智能预装式变电站状态监测装置，其特征是：所述各模块都容纳在一个箱内。
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