CN109802490A - 一种变电站带电运检智能化平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站带电运检智能化平台,包括:变电站运检控制器,所述变电站运检控制器通过通信线缆与远程管控系统、站内环境检测装置、远方控制模块、故障监控模块以及电缆运行状态检测模块分别通信;本发明有益效果:通过远程管控系统自动对变电站自动化系统进行巡检,提高了变电站自动化设备异常、电力系统故障分析和处理的工作效率,同时实现了故障数据的完整实时采集。
Description
技术领域
本发明属于电网技术领域,尤其涉及一种变电站带电运检智能化平台。
背景技术
智能运检是为了保证变电站安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的监控手段。
变电站日常带电运检工作就是通过智能运检发现变电站设备可能存在的故障,防患于未然,保证故障设备及时维护。
现有的变电站设备运检系统,在通信方面只局限于本变电站,没有做到远传。因此,一些系统后台设备的运行情况缺乏有效监视,故障或死机后往往长时间得不到发现和及时处理,为其发挥应有作用带来了隐患。一旦设备异常时,通常主站监控收到的信号过于简单,详细的故障信息只有等运维人员赶到现场才能获得,无法第一时间作出判断分析;同时变电站数据通信的安全性也无法得到有效的保障。
变电站内电缆沟内敷设有控制电缆、电力电缆等,使用电缆沟盖板进行掩盖。电缆沟往往长达数十米乃至几百米,外部环境复杂,雨水侵蚀、小动物啃咬电缆,造成电缆损伤,造成电缆沟内电缆绝缘降低使保护误动、信号错误、电缆绝缘降低发生直流接地的现象,还会增加其他变电设备及电网安全可靠运行的不确定性。
通常情况下,电缆一旦发生故障将很难将其寻找到,如果处理不及时会造成难以估计的停电损失;进行电缆检修时,运维人员需要在狭窄的空间内进行观察,由于空间不足并且光线不足难以细致观察电缆设备的缺陷情况,往往无法有效观察和记录电缆沟内的电缆设备的隐患情况,这给电缆设备隐患的发现造成了很大困难,也这给运维人员的工作带来极大不便。
考虑到变电站内设备和人员的安全,变电站内对于通信线缆的绝缘程度要求较高,因此,变电站内绝缘材料的电气性能直接关系到整个变电站的电压等级与安全;目前的通信线缆长期在直流高压的作用下,仍有可能会由于电荷积聚造成表面闪络现象的发生。
因此,现有的变电站带点运检过程仍然存在通信稳定性差、通信可靠性低以及设备故障后无法及时处理的问题。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种变电站带电运检智能化平台,能够有效保证变电站运检数据的安全传输,并能够对发现的故障做出及时有效的处理。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
在一个或多个实施方式中公开的一种变电站带电运检智能化平台,包括:变电站运检控制器,所述变电站运检控制器通过通信线缆与远程管控系统、站内环境检测装置、远方控制模块、故障监控模块以及电缆运行状态检测装置分别通信;
所述通信线缆的导电芯外侧包裹绝缘层,所述绝缘层材料按重量份计量的原料组分包括:环氧树脂100,甲基乙烯基硅橡胶20~30,纳米氮化硼3~8,纳米氢氧化铝0.5~2,硬脂酸钠 0.1~1,蒸馏水15~45,六钛酸钾晶须0.5~2,纳米无机粉末5~20,稀释剂5~10,相容剂0.5~5,阻燃剂1~5,抗氧剂0.5~1,交联剂3~5;
所述远程管控系统包括:远程终端单元和远程自动巡检单元;所述远程终端单元被配置为与变电站运检控制器连接,实现变电站自动化系统的远程仿真,以及远程对自动化系统进行软、硬件的启停控制;所述远程自动巡检单元被配置为按预设的轮巡计划巡视整个变电站自动化系统;在巡视过程中,自动将被巡视设备的状态信息实时通过远程终端单元显示;对于巡视过程中的异常状况,控制远程终端单元进行声光告警;
所述远方控制模块被配置为:识别变电站SCD文件、运检端远动点表文件和远动机端点表文件,建立运检端与远动机端、变电站中间设备的匹配关系;通过镜像端口获取远动机对运检端和变电站中间设备的通讯报文并进行解析,通过匹配关系获得与调控一致的遥控选择对象;将遥控选择对象与实际调控发出的遥控选择对象进行核对,确认遥控是否正确;
所述电缆运行状态检测装置包括:现场检测模块,所述现场检测模块包括:分别与变电站运检控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元。
进一步地,所述电缆沟环境检测单元包括:设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器,设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器;
所述电缆巡检单元包括:智能巡检机器人,所述智能巡检机器人沿巡检轨道运行;所述巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置;所述智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元;其中,图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息,红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至变电站运检控制器,电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器,并且根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度;电缆放电检测子单元包括:由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路;GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端;
所述故障定位单元包括:与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元;所述高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号;所述信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲;根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度,计算电缆故障点至故障定位单元的距离。
进一步地,所述电缆破损检测子单元根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度,具体为:
建立电缆损坏段及其温度分布的数学模型;
假设电缆损坏段的电缆电阻值,根据假设的电阻值以及上述的数学模型计算电缆表面的温度分布;
将计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度进行比对;
修正假设电缆损坏段的电缆电阻值,获取使得计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度最接近的电缆损坏段的电缆电阻值;
根据所述电阻值确定电缆损坏程度。
进一步地,所述电缆放电检测子单元在对电缆进行检测时,需要电缆处于断电状态;变电站运检控制器首先控制电缆线路断开,然后控制巡检机器人到达指定检测位置,电缆放电检测子单元与待测段电缆连接,其中,开关、电感和断电电缆形成LCR振荡回路,在开关断开时,断电电缆充电,在开关闭合时,断电电缆放电;如果检测到LCR振荡回路有脉冲波形,则说明测试电缆存在局部放电现象,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送告警信号,变电站运检控制器控制告警模块进行告警;否则,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送测试电缆完好的信号。
进一步地,所述站内环境检测装置包括:
环境检测单元:被配置为检测变电站内环境信息;
安防检测单元:被配置为检测变电站内安防信息;
视频检测单元:被配置为检测变电站内视频信息。
进一步地,所述故障监控模块包括:
电压电流采集单元,被配置为采集变电站线路电压电流信号,并将所述信号传送至变电站运检控制器;
所述变电站运检控制器通过电气连接关系建立进线开关与出线开关的关联关系;当有故障发生时,检测到从电源点到故障点的所有故障电流信号,此时,靠近故障点的出线开关发出闭锁开出信号,进线开关接收到出线开关的闭锁开出信号后闭锁自己的出口控制,以隔离故障。
进一步地,所述通信线缆包括由外到内依次设置的保护层、缓冲层、铠装层、铝箔层、绝缘层和导电芯;所述缓冲层上均匀开设有若干个缓冲单元,所述缓冲单元为沿电缆方向设置的中空结构;所述导电芯包括铜导线和铝导线,所述铜导线和铝导线绞合形成导电芯。
进一步地,所述变电站运检控制器通过远动机遥控变电站中间设备,远动机与变电站运检控制器和变电站中间设备分别通信;所述变电站运检控制器配置有运检端远动点表文件,所述远动机配置有远动机端点表文件,其中,运检端远动点表文件和远动机端点表文件分别为运检端和远动机的配置文件。
进一步地,还包括:运检信息校核模块,被配置为:
根据变电站的SCD文件内容,将变电站内所有动作信息按照预定时间间隔依次发送到远动机和变电站运检控制器;其中,发送的动作具有时间标识;
将远动机执行的动作信息与变电站运检控制器记录的动作信息进行比对,如果完全匹配则调控信息执行正确,否则,发出告警提示。
进一步地,还包括:数据传输加密模块,被配置为:将需要传输的电力数据根据重要程度分为普通电力数据和重要电力数据,获取对称密钥,并利用对称密钥分别对普通电力数据和重要电力数据进行加密,得到第一加密数据和第二加密数据,获取目标终端的公钥,并利用公钥对第二加密数据进行加密,得到第三加密数据,将第一加密数据和第三加密数据发送至目标终端。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过远程管控系统自动对变电站自动化系统进行运检,提高了变电站自动化设备异常、电力系统故障分析和处理的工作效率,同时实现了故障数据的完整实时采集。
通信线缆绝缘材料采用甲基乙烯基硅橡胶和纳米氮化硼等材料的结合,能够提高环氧树脂的体积电阻,减少表面电荷积聚、优化电场分布、避免表面闪络;
通过远方控制模块实现远程机遥控正确性的自动校核,无需继电保护设备停运即可完成远程遥控调试。
能够实现变电站故障数据的实时有效准确的采集,并且能够对故障设备进行远程控制,确保数据传输的安全性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明实施例一中变电站带电运检智能化平台示意图。
图2是本发明的电缆运行状态检测装置的现场检测模块示意图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
在一个或多个实施方式中公开的一种变电站带电运检智能化平台,如图1所示,包括:变电站运检控制器,变电站运检控制器通过通信线缆与远程管控系统、站内环境检测装置、远方控制模块、故障监控模块以及电缆运行状态检测装置分别通信;
本实施方式设计一种电缆结构,包括:由外到内依次设置的保护层、缓冲层、铠装层、铝箔层、绝缘层和导电芯;所述缓冲层上均匀开设有若干个缓冲单元,所述缓冲单元为沿电缆方向设置的中空结构;所述导电芯包括铜导线和铝导线,所述铜导线和铝导线绞合形成导电芯。
其中,缓冲层的加工工艺为通过挤出机的加工把粒状橡胶加温变成粘流态,在机筒及机头压力的作用下获得形变,再经过机头的模具形成环状包覆在导体的周围,形成缓冲层。
另外,考虑到变电站经常有人员出入,因此,对于变电站的绝缘防护十分重要,因此,对于绝缘层的材料进行重新设计,绝缘层材料按重量份计量的原料组分包括:环氧树脂100,甲基乙烯基硅橡胶20~30,纳米氮化硼3~8,纳米氢氧化铝0.5~2,硬脂酸钠0.1~1,蒸馏水15~45,六钛酸钾晶须0.5~2,纳米无机粉末5~20,稀释剂5~10,相容剂0.5~5,阻燃剂1~5,抗氧剂0.5~1,交联剂3~5。
纳米氮化硼与环氧树脂的相容性更好,增加了纳米氮化硼在有机体中的分散性,有效提高材料的耐热性能。采用纳米氢氧化铝改性甲基乙烯基硅橡胶,可以有效提高甲基乙烯基硅橡胶的耐漏电起痕和饰损性能。
本发明通过设置的铠装层和铝箔层,使其形成两层金属屏蔽层,具有良好的电磁屏蔽效果,可以有效防止外界干扰信号影响数据的传输,有效提升数据传输的安全性;缓冲层的设置,使其具有良好的缓冲效果,有效提升使用的安全性;保护层内部添加了纳米抗菌剂和阻燃剂,使其具有抗菌和阻燃的效果,有效提升使用的安全性。
本实施方式设计了电缆运行状态检测模块,能够实现电缆运行状态的实时有效智能检测,及时发现电缆故障以及电缆所处的环境问题,对于电网的安全有效运行提供了基础。
由巡视机器人代替人工进行电缆沟巡视,可完成对变电站电缆沟的全方位巡视,提高了巡视效率并降低了工作人员的工作量;而且可以及时发现和记录隐患缺陷,避免电缆损伤等情况导致停电等事故。
电缆运行状态检测装置包括:现场检测模块如图2所示,包括:分别与变电站运检控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元。
其中,电缆沟环境检测单元包括:设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器,设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器;红外探测器和超声波驱赶器设置在电缆沟进口和出口位置,当有动物靠近电缆沟进出口位置时,红外探测器能够探测到;红外探测器将探测到的动物信息传送至变电站运检控制器,变电站运检控制器控制超声波驱赶器发出特定的超声波以驱赶动物,防止动物进入电缆沟对电缆造成破坏。设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器分别检测电缆沟内的液位、温湿度和烟雾浓度信息,并传送至变电站运检控制器,当检测到电缆沟内液位、温湿度或者烟雾浓度超过设定阈值时,变电站运检控制器发出告警信号,并将告警信号传输至云端或者远程监控终端,及时告知相关人员;同时控制电缆沟内排水泵、加热装置、排风装置或者二氧化碳发生器打开,以及时调节电缆沟内水位、温度、湿度或者烟雾浓度,避免不利环境对电缆造成的影响。
电缆巡检单元包括:智能巡检机器人,智能巡检机器人沿巡检轨道运行;巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置;智能巡检机器人吊挂在巡检轨道上,并能够在驱动电机的驱动下沿巡检轨道运行;驱动电极受变电站运检控制器控制,变电站运检控制器控制驱动电机驱动机器人定时定位置点进行巡检,实现智能巡检机器人定时、定点的电缆巡检。
由于智能巡检机器人吊柜在巡检轨道上,常规的充电桩无法满足巡检机器人自主充电的需求,因此,设计智能巡检机器人通过设置在巡检轨道设定位置的充电装置进行自主充电;充电装置包括:交流电源、AC/DC转换装置和直流输出正负端子;直流输出正负端子分别设置在巡检轨道上,当智能巡检机器人需要充电时,控制智能巡检机器人驶入直流输出正负端子位置处,将智能巡检机器人的充电端子伸出并与直流输出正负端子接触,此时,控制智能巡检机器人的充电开关闭合,开始充电;充电完成后,断开充电开关,收回充电端子。充电端子的伸缩结构采用常规的伸缩电机驱动即可。
智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元。
其中,图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息,图像采集子单元包括:LED照明灯、CCD相机、高度传感器、角度传感器和图像处理子单元;LED照明灯设置在CCD相机附近用于提供照明,以保证获取图像的清晰度;高度传感器和角度传感器分别采集CCD相机的拍摄高度和角度信息;预先控制CCD相机按照设定的最佳的拍摄高度和角度对正常电缆进行图像采集,保证采集到的图片效果最好;然后以相同的拍摄高度和角度对巡检电缆进行图像采集,这样,两次拍摄的高度和角度都是相同的,因此拍摄到的电缆图像的角度也是相同的;将采集的图像与预先拍摄的正常电缆图像进行比对,即可判断电缆是否存在缺陷。
红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至变电站运检控制器;变电站运检控制器将电缆温度信息传送至云端或者远程监控终端;如果电缆某位置的温度超过设定阈值,报警模块发出报警信号,同时,通过云端或者远程监控终端及时通知运维人员。
电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器,通过漏电电流检测器和绝缘电阻检测器检测电缆漏电流和绝缘电阻,来判断电缆是否有破损;并且,根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度,具体实现过程为:
建立电缆损坏段及其温度分布的数学模型;
电缆破损时,假设破损段长度为2L,对于破损的电缆段,电缆传热方程为:
Q=I2RΔx-2πrα(Tio-Tf)
其中,Ti为电缆芯的温度,Tio为电缆表面温度,k、Sc分别为缆芯的导热系数和截面积,α为电缆表面自然换热系数,r为电缆截面最大半径;I为一根导线流过的电流,R为最高工作温度下导体单位长度的交流电阻,R=R′(1+Ys+Yp),R′为最高工作温度下的导体直流电阻,Ys为集肤效应因数,Yp为邻近效应因数。
i、i+1、i-1分别代表电缆上的位置点,Δx为相邻两位置点的间距,Q为电缆破损段热量。
根据导热方程,
其中,RT1为一根导体和金属套之间单位长度热阻;RT2为金属套和铠装之间内衬层单位长度热阻;RT3为电缆外护层单位长度热阻。
假设电缆损坏段的电缆电阻值,根据假设的电阻值以及上述的数学模型计算电缆表面的温度分布;
将计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度进行比对;
修正假设电缆损坏段的电缆电阻值,获取使得计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度最接近的电缆损坏段的电缆电阻值;
根据所述电阻值确定电缆损坏的根数。
电缆放电检测子单元包括:由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路;电缆放电检测子单元在对电缆进行检测时,需要电缆处于断电状态;变电站运检控制器首先控制电缆线路断开,然后控制巡检机器人到达指定检测位置,电缆放电检测子单元与待测段电缆连接,其中,开关、电感和断电电缆形成LCR振荡回路,在开关断开时,断电电缆充电,在开关闭合时,断电电缆放电;如果检测到LCR振荡回路有脉冲波形,则说明测试电缆存在局部放电现象,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送告警信号,变电站运检控制器控制告警模块进行告警;否则,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送测试电缆完好的信号。
GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端;已对巡检电缆位置进行定位。
智能巡检机器人上还设有动物驱赶装置,当图像采集子单元检测到电缆沟内有动物误入时,控制动物驱赶装置发出设定的超声波,将动物向电缆沟出口方向驱离。
故障定位单元包括:与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元;高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号;信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲;根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度,计算电缆故障点至故障定位单元的距离。利用该方法能够有效排查电缆泄漏故障和闪络性故障。
远程管控系统包括:远程终端单元和远程自动巡检单元;远程终端单元被配置为与变电站运检控制器连接,实现变电站自动化系统的远程仿真,以及远程对自动化系统进行软、硬件的启停控制;远程自动巡检单元被配置为按预设的轮巡计划巡视整个变电站自动化系统;在巡视过程中,自动将被巡视设备的状态信息实时通过远程终端单元显示;对于巡视过程中的异常状况,控制远程终端单元进行声光告警。
通过计算机画面,主动调用设备的各种被关注信息,按照重要程度,主动“推送”到管理人员面前,使得管理人员不需要到变电站设备现场,也能够完成设备的巡视工作。对于异常的状况,还能够自动记录和上报,免除了管理人员为异常处理所进行的各种工作。
远方控制模块被配置为:识别变电站SCD文件、运检端远动点表文件和远动机端点表文件,建立运检端与远动机端、变电站中间设备的匹配关系;通过镜像端口获取远动机对运检端和变电站中间设备的通讯报文并进行解析,通过匹配关系获得与调控一致的遥控选择对象;将遥控选择对象与实际调控发出的遥控选择对象进行核对,确认遥控是否正确。
变电站运检控制器通过远动机遥控变电站中间设备,远动机与变电站运检控制器和变电站中间设备分别通信;变电站运检控制器配置有运检端远动点表文件,所述远动机配置有远动机端点表文件,其中,运检端远动点表文件和远动机端点表文件分别为运检端和远动机的配置文件。
现有的遥控联调技术方案需要退出正在运行的继电保护装置,对全站设备及继电保护装置进行安全隔离后,才能对继电保护装置进行投退软压板等实际远方操作,以实现同远方主站遥控联调(遥控正确性核对)的目的。而本专利无需对继电保护装置进行安全隔离,提高电网运行可靠性和工作效率。
站内环境检测装置能够对变电站内的环境进行全方位监控,提高变电站的安全,主要包括:
环境检测单元:被配置为检测变电站内温度、湿度等信息,如果检测到的信息超过设定阈值,则发出告警提示。
安防检测单元:被配置为检测变电站内安防信息,比如烟雾浓度等,如果超过设定的阈值,发出告警信息。
视频检测单元:被配置为检测变电站内视频信息,如果检测到有异物闯入或者可疑人员进入,发出告警信息。
故障监控模块包括:
电压电流采集单元,被配置为采集变电站线路电压电流信号,并将所述信号传送至变电站运检控制器;
变电站运检控制器通过电气连接关系建立进线开关与出线开关的关联关系;当有故障发生时,检测到从电源点到故障点的所有故障电流信号,此时,靠近故障点的出线开关发出闭锁开出信号,进线开关接收到出线开关的闭锁开出信号后闭锁自己的出口控制,以隔离故障。联络开关、联络出线开关可共用同一时间定值,同时离故障点最近的开关跳闸,缩小停电区域,减少停电时间,提高供电可靠性。
另外,为了确保运检信息的准确性,还设计了:
运检信息校核模块,被配置为:
根据变电站的SCD文件内容,将变电站内所有动作信息按照预定时间间隔依次发送到远动机和变电站运检控制器;其中,发送的动作具有时间标识;将远动机执行的动作信息与变电站运检控制器记录的动作信息进行比对,如果完全匹配则调控信息执行正确,否则,发出告警提示。
通过对运检信息进行校核,能够实时判断调度执行是否正确,能够及时发现远动机执行错误,保证电网安全。
数据传输加密模块,被配置为:
将需要传输的电力数据根据重要程度分为普通电力数据和重要电力数据,获取对称密钥,并利用对称密钥分别对普通电力数据和重要电力数据进行加密,得到第一加密数据和第二加密数据,获取目标终端的公钥,并利用公钥对第二加密数据进行加密,得到第三加密数据,将第一加密数据和第三加密数据发送至目标终端。
上述有针对性的加密算法,不仅节省了传输时间,同时实现了电力重要数据的自动安全地传输,提高了电力数据的传输的效率。
变电站运检控制器实时接收远程管控系统、站内环境检测装置、远方控制模块、故障监控模块以及电缆运行状态检测装置的数据,并对数据进行分析处理。通过本实施方式的变电站带电运检智能化平台,能够实现变电站运检数据的有效监控和校核,将变电站运检数据进行实时有效地记录,同时提高了变电站的数据传输效率和传输安全。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,包括:变电站运检控制器,所述变电站运检控制器通过通信线缆与远程管控系统、站内环境检测装置、远方控制模块、故障监控模块以及电缆运行状态检测模块分别通信;
所述通信线缆的导电芯外侧包裹绝缘层,所述绝缘层材料按重量份计量的原料组分包括:环氧树脂100,甲基乙烯基硅橡胶20~30,纳米氮化硼3~8,纳米氢氧化铝0.5~2,硬脂酸钠0.1~1,蒸馏水15~45,六钛酸钾晶须0.5~2,纳米无机粉末5~20,稀释剂5~10,相容剂0.5~5,阻燃剂1~5,抗氧剂0.5~1,交联剂3~5;
所述远程管控系统包括:远程终端单元和远程自动巡检单元;所述远程终端单元被配置为与变电站运检控制器连接,实现变电站自动化系统的远程仿真,以及远程对自动化系统进行软、硬件的启停控制;所述远程自动巡检单元被配置为按预设的轮巡计划巡视整个变电站自动化系统;在巡视过程中,自动将被巡视设备的状态信息实时通过远程终端单元显示;对于巡视过程中的异常状况,控制远程终端单元进行声光告警;
所述远方控制模块被配置为:识别变电站SCD文件、运检端远动点表文件和远动机端点表文件,建立运检端与远动机端、变电站中间设备的匹配关系;通过镜像端口获取远动机对运检端和变电站中间设备的通讯报文并进行解析,通过匹配关系获得与调控一致的遥控选择对象;将遥控选择对象与实际调控发出的遥控选择对象进行核对,确认遥控是否正确;
所述电缆运行状态检测装置包括:现场检测模块,所述现场检测模块包括:分别与变电站运检控制器连接的电缆沟环境检测单元、电缆巡检单元和故障定位单元。
2.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述电缆沟环境检测单元包括:设置在电缆沟进口和出口位置的红外探测器和超声波驱赶器,设置在电缆沟内的液位传感器、温湿度传感器和烟雾传感器;
所述电缆巡检单元包括:智能巡检机器人,所述智能巡检机器人沿巡检轨道运行;所述巡检轨道在电缆沟内沿电缆铺设方向设置;所述智能巡检机器人上设有图像采集子单元、电缆破损检测子单元、电缆放电检测子单元、红外测温子单元和GPS定位子单元;其中,图像采集子单元用于获取巡检电缆的图像信息,红外测温子单元通过测量电缆发射的红外辐射强度计算出电缆的表面温度并自动上传至变电站运检控制器,电缆破损检测子单元包括漏电电流检测器和绝缘电阻检测器,并且根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度;电缆放电检测子单元包括:由直流电源、控制开关、电感和待测电缆组成的LCR振荡回路;GPS定位系统将巡视机器人实时位置自动上传到网络云端;
所述故障定位单元包括:与待测电缆连接的高压直流信号发生器和信号检测子单元;所述高压直流信号发生器向待测电缆发送高压直流信号;所述信号检测设备接收待测电缆反射的脉冲;根据高压直流信号的发射时间、接受到反射脉冲的时间以及反射脉冲的传播速度,计算电缆故障点至故障定位单元的距离。
3.如权利要求2所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述电缆破损检测子单元根据电缆表面温度分布自动计算电缆损坏程度,具体为:
建立电缆损坏段及其温度分布的数学模型;
假设电缆损坏段的电缆电阻值,根据假设的电阻值以及上述的数学模型计算电缆表面的温度分布;
将计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度进行比对;
修正假设电缆损坏段的电缆电阻值,获取使得计算得到的电缆表面的温度分布与红外测温子单元测量得到的电缆表面温度最接近的电缆损坏段的电缆电阻值;
根据所述电阻值确定电缆损坏程度。
4.如权利要求2所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述电缆放电检测子单元在对电缆进行检测时,需要电缆处于断电状态;变电站运检控制器首先控制电缆线路断开,然后控制巡检机器人到达指定检测位置,电缆放电检测子单元与待测段电缆连接,其中,开关、电感和断电电缆形成LCR振荡回路,在开关断开时,断电电缆充电,在开关闭合时,断电电缆放电;如果检测到LCR振荡回路有脉冲波形,则说明测试电缆存在局部放电现象,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送告警信号,变电站运检控制器控制告警模块进行告警;否则,智能巡检机器人向变电站运检控制器发送测试电缆完好的信号。
5.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述站内环境检测装置包括:
环境检测单元:被配置为检测变电站内环境信息;
安防检测单元:被配置为检测变电站内安防信息;
视频检测单元:被配置为检测变电站内视频信息。
6.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述故障监控模块包括:
电压电流采集单元,被配置为采集变电站线路电压电流信号,并将所述信号传送至变电站运检控制器;
所述变电站运检控制器通过电气连接关系建立进线开关与出线开关的关联关系;当有故障发生时,检测到从电源点到故障点的所有故障电流信号,此时,靠近故障点的出线开关发出闭锁开出信号,进线开关接收到出线开关的闭锁开出信号后闭锁自己的出口控制,以隔离故障。
7.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述通信线缆包括由外到内依次设置的保护层、缓冲层、铠装层、铝箔层、绝缘层和导电芯;所述缓冲层上均匀开设有若干个缓冲单元,所述缓冲单元为沿电缆方向设置的中空结构;所述导电芯包括铜导线和铝导线,所述铜导线和铝导线绞合形成导电芯。
8.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,所述变电站运检控制器通过远动机遥控变电站中间设备,远动机与变电站运检控制器和变电站中间设备分别通信;所述变电站运检控制器配置有运检端远动点表文件,所述远动机配置有远动机端点表文件,其中,运检端远动点表文件和远动机端点表文件分别为运检端和远动机的配置文件。
9.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,还包括:运检信息校核模块,被配置为:
根据变电站的SCD文件内容,将变电站内所有动作信息按照预定时间间隔依次发送到远动机和变电站运检控制器;其中,发送的动作具有时间标识;
将远动机执行的动作信息与变电站运检控制器记录的动作信息进行比对,如果完全匹配则调控信息执行正确,否则,发出告警提示。
10.如权利要求1所述的一种变电站带电运检智能化平台,其特征在于,还包括:数据传输加密模块,被配置为:将需要传输的电力数据根据重要程度分为普通电力数据和重要电力数据,获取对称密钥,并利用对称密钥分别对普通电力数据和重要电力数据进行加密,得到第一加密数据和第二加密数据,获取目标终端的公钥,并利用公钥对第二加密数据进行加密,得到第三加密数据,将第一加密数据和第三加密数据发送至目标终端。
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