CN109962528B - 一种变电站二次设备智能管控系统 - Google Patents

一种变电站二次设备智能管控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变电站二次设备智能管控系统,其包括设置在保护压板上的限位开关、设置在冷却器内的本体位表传感器和设置在汇控柜内的温湿度传感器;所述限位开关所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络;本发明通过不停电加装少量传感装置使智能管控系统具备出口压板的实时状态监测比对,保护装置具备硬件告警、故障报告、故障录波的实时上传,交换机、远动机状态监测及远方重启,主变冷却系统、汇控柜温湿度的远程监控和节能运行。

Description

一种变电站二次设备智能管控系统
技术领域
本发明涉及一种变电站二次设备智能管控系统,其属于设备安全领域。
背景技术
随着自动化及在线监测技术推广,站内大部分设备已实现运行状态全过程监控,但是由于二次设备数量众多,涉及到的故障存在点多面广的的现象,各二次设备生产厂家在“六统一”规定之前,并没有对厂家生产设备的装置信息上送内容及硬件配置有要求,很多日常工作中由人工来完成操作获取的信息未能实现远程自动采集和远程控制。例如:
1、保护压板的状态监测
电力设备种类繁多,二次设备更是首当其冲。在装置的可靠性达到保障的同时,各厂家追求装置功能的多样化和高度集成,使得装置中的软压板、控制字以及装置硬压板数量日益增多。在操作票和各种安措的防控下,误操作的情况得以遏制,但是由于人为原因或者压板质量问题造成的压板状态与实际运行方式不对应导致装置不正确动作也是隐患,上述监测只对硬压板进行监测。
2、装置硬件告警具体信息、故障报告、故障录波等内容
继电保护装置二次设备中最主要的设备,是保证供电系统安全运行和可靠供电的重要设备,担负着保证电力系统安全可靠运行的重要任务。第一点,导致继电保护装置不能正常运行的原因包括:(1)由于质量因素,导致保护装置在运行过程中存在可靠性降低;(2)由于外界环境因素影响导致装置运行中各个插件的性能受影响,包括温湿度以及震动等多方面的影响。以上原因导致的装置告警上送时并不能明确的标识具体故障点,在处理这类缺陷过程中,会花费很长时间调取装置内部的硬件告警信息来综合判断具体是哪的问题。第二点,在故障报告和故障录波的提取过程需要保护人员去现场进行将报告打印后进行分析,在故障发生的第一时间,保护人员不能得到保护装置中的故障录波及故障信息,不能及时判断故障电流及故障所在点,影响了分析故障报文和事故判断的效率。
3、主变冷却器的在线监测
变压器是输变电系统核心设备。在运行过程中,负荷电流流过绕组,在绕组和铁芯上产生热效应,热量的聚积使变压器绝缘油及整体温度上升,温度过高会加速绝缘材料的老化,极易引发安全事故。为保证变压器安全、经济运行,需配置相应数量的冷却器,并通过不同类型的控制系统对冷却器进行自动投切。
目前国内大型变压器强迫油循环风冷控制方式主要有继电器回路搭接与PLC两种。在实际运行过程中,都存在一定的局限性;特别是随着变电站无人值守和智能变电站建设的推进实施,运维人员远离变电站,冷却器缺乏实时监控、故障预测和可靠保护等功能,每年由冷却器故障引起的变压器停运次数居高不下,严重影响电网供电可靠性。主变冷却器状态信息决定了冷却器是否能够高效节能的达到降温的目的,通过自动化系统上送的也只有冷却器告警信息,并不能够实时的检测冷却器的状态,同时不能反映出具体是哪一台风机的故障,不能精准的判断故障出处,对平时的运行维护包括巡视过程增加难度。
4、影响通讯的部分传输设备的电源的远程控制
由于自动化程度的深入,运行设备会上送大量数据,在日常维护中,由于交换机及测控装置在处理数据能力过载的情况下发生装置死机的几率在上升,测控装置或者交换机等通讯设备死机后会造成通讯中断,影响设备的监控。在处理该类故障时,很多情况下通过重启测控装置或者交换机等设备可以快速将通讯故障消除。无人值守的变电站通常需要运检人员奔赴变电站去查明缺陷并进行消缺,在简单的死机故障处理过程中造成长时间的通讯中断和很多变电站距离较远有直接的关系。如果能在通讯中断的第一时间先通过远程重启通讯中断的装置然后视缺陷恢复情况在进行下一步消缺准备,可大幅度提高消缺效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种时效性高、采集数据广且无需去现场的变电站二次设备智能管控系统。
为解决上述问题,本发明所采取的技术方案如下:
一种变电站二次设备智能管控系统,其关键技术在于:其包括设置在保护压板上的限位开关、设置在冷却器内的本体位表传感器和设置在汇控柜内的温湿度传感器;所述限位开关所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络。
进一步的,本发明还包括安装在交换机和测控装置端的遥控电源空开,所述二次装置计算机通过网络连接遥控电源空开。
进一步的,所述二次装置计算机的输出控制端电连接风机和/或油泵。
进一步的,所述保护压板包括保护出口压板和保护功能压板。
进一步的,所述冷却器包括风机和/或油泵。
进一步的,汇控柜内还设置有加热片,所述二次装置计算机的输出控制端电连接或通过网络连接控制加热片。
进一步的,本发明还包括设置在保护压板上的位移传感器,位移传感器所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络。
进一步的,限位开关和/或位移传感器设置在保护压板上可动触头的行程范围内。
进一步的,二次装置计算机上载有数据库,数据库内载有监测模块的编号命名以及对应所需监测压板的监测模块的信息。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
本发明通过不停电加装少量传感装置使智能管控系统具备出口压板的实时状态监测比对,保护装置具备硬件告警、故障报告、故障录波的实时上传,交换机、远动机状态监测及远方重启,主变冷却系统、汇控柜温湿度的远程监控和节能运行,并形成设备运行状况数据库,实现设备运行状态的统计分析等功能,为设备状态检修提供数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的结构原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图1和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
如图1所示,本实施例涉及一种变电站二次设备智能管控系统,其关键技术在于:其包括设置在保护压板上的限位开关、设置在冷却器内的本体位表传感器和设置在汇控柜内的温湿度传感器;所述限位开关所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络。
进一步的,本发明还包括安装在交换机和测控装置端的遥控电源空开,所述二次装置计算机通过网络连接遥控电源空开。
进一步的,所述二次装置计算机的输出控制端电连接风机和/或油泵。
进一步的,所述保护压板包括保护出口压板和保护功能压板。
进一步的,所述冷却器包括风机和/或油泵。
进一步的,汇控柜内还设置有加热片,所述二次装置计算机的输出控制端电连接或通过网络连接控制加热片。
进一步的,本发明还包括设置在保护压板上的位移传感器,位移传感器所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络。
进一步的,限位开关和/或位移传感器设置在保护压板上可动触头的行程范围内。
进一步的,二次装置计算机上载有数据库,数据库内载有监测模块的编号命名以及对应所需监测压板的监测模块的信息。
1、通过引入保护压板上的限位开关实现压板状态的实时监测,保护出口压板在一次设备操作、运行方式改变、设备检修等工作中频繁操作,且不同的运行状态下出口压板的投退状态不同,现有技术没有实现对出口压板正常运行状态的检测,单纯依靠人工检查可能会出现误投退的情况,将出口压板的状态监测纳入二次设备智能管控系统管理可以及时发现并改正出口压板误投退,确保保护正确动作、系统安全稳定运行。
引入外附压板状态监测模块,并实现站内的内网无线通讯,在压板上装设压板可动触头行程监测模块,在压板移动行程超过设定值时,通过位移传感器或限位开关将压板动作信息上传到二次管控系统中,实现实时状态监测和位移告警的功能。操作过程如下:(1)通过对监测模块进行编号命名,在管控系统中设置对应所需监测压板的监测模块的信息,完成数据库模板的建立(2)在将监测模块上下卡在压板塑料接线底座上,完成监测模块的安装。(3)通过切换压板状态,在监控系统中确认通讯已经建立,并能够实时监控压板状态。
2、通过将管控系统与保护装置建立通讯连接达到所需信息的上送。
保护装置具备硬件告警、故障报告、故障录波的存储记录功能,但是没有实现实时上送,在保护装置告警、设备跳闸时需运检人员到现场处理,将保护装置的状态监测纳入二次设备智能管控系统管理可以及时准确判断保护装置和一次设备故障情况,提高故障处理效率。
通过保护装置的网线口实现保护装置和管控系统的对接,首先将保护装置的模型信息和码表信息增添到管控系统的数据库中,投运时间较长的变电站的保护装置的规约可能不能兼容,不过此类变电站都会装有规约转换装置,可通过规约转换装置实现与各保护装置之间的通讯。告警中详细的硬件告警信号上送到管控系统平台中,便于分析故障原因和准备消缺备件等工作。故障报告和故障录波的提取,使得保护人员在故障发生的第一时间在远程进行故障的分析判断,对故障点或者故障电流过大对设备造成的影响进行预估,在故障处理人员到达现场前做出理论分析判断,可以使去现场工作人员在未到达现场前对故障的整体情况有全面的了解,大幅度的提升消缺效率和故障分析效率。故障报告和故障录波报文的远程提取有别于录波器和测控装置的上传信息,可以与录波器及测控报文作为远程综合参考资料,同时远程调取的保护装置中的故障报告和故障录波报文也便于留存。低压侧部分没有接入录波器的设备也可以通过管控系统平台来调取故障报告,完善了录波文件调取功能。
3、将主变冷却系统、汇控柜温湿度控制纳入二次设备智能管控系统。在实现故障报警的同时具备温湿度和冷却器的自动控制功能,减少设备因反复投切造成的故障,并节约能源。通过大量传感器全面采集变压器、冷却器(风机和油泵)、运行环境(温度、湿度)等实时状态信息,实现了整个风冷系统的全景化在线监测、保护和控制,解决了风冷系统无法全面监控和可靠保护的难题。运用多维数据综合分析方法,将实时信息、历史信息、故障特征量信息进行纵向、横向综合比对,实现对风冷系统各设备运行工况全面状态评估和预警,及时发现设备异常,避免事故扩大,并在设备故障时及时定位和隔离故障。根据采集到的油温、负荷、电流、电压及其它模拟量、状态量信息,进行综合判断和决策,实现了冷却器投切智能化、电机保护微机化、故障定位精确化、检修运维可视化。
4、将交换机和测控装置的电源空开更换为具备接收遥控功能的型号。
在日常消缺过程中,由于交换机或者测控装置的死机导致的通讯中断故障屡见不鲜,多数处理过程是重启后或者更换交换机后能够恢复,在远程实现对通讯故障设备的遥控重启,可以降低外出消缺处理的次数。从效率上看,特别是比较偏远的站,到达变电站的时间大概需要两个多小时,在内网远程操作消除缺陷用时不到五分钟。从经济性上看,去变电站处理缺陷涉及到至少两个部门,需要两辆车,不算司机至少四名工作人员,考虑四名工作人员加上两辆车的费用,一年可以节约十几万元。这里所说的处理缺陷的过程仅适用于可以通过重启装置能够达到恢复通讯的情况。测控装置插件出问题或者交换机损坏以及重启装置不能够解决通讯中断的问题的情况下还需要去现场做进一步处理。能够在远程重启通讯传输装置首先建立在条件允许重启的范围内,智能变电站中此系统的该功能并不能投入使用。
根据现有PMS、OMS等系统和日常消缺工作中的积累,归纳出易发生死机或处理数据量较大的交换机或者测控装置,将其电源空开更换成带遥控功能的空开,并进行编号,然后将编号信息和所属装置信息收录到管控平台数据库中,实现远程遥控的功能,在通讯中断的第一时间先通过远程重启通讯中断的装置然后视缺陷恢复情况在进行下一步消缺准备,可大幅度提高消缺效率。
本实施例的工作原理如下:
1、压板的可视化监管,通过远程界面的拓扑图与运行方式进行对比,在出现差异的情况下给运检人员提供详细的投退不一致的压板信息,使运检人员及时确认更正从而有效避免了误投退压板造成的保护装置的误动作,提高设备运行可靠性;
2、告警中详细的硬件告警信号上送到管控系统平台中,便于分析故障原因和准备消缺备件等工作。故障报告和故障录波的提取,使得保护人员在故障发生的第一时间在远程进行故障的分析判断,对故障点或者故障电流过大对设备造成的影响进行预估,在故障处理人员到达现场前做出理论分析判断,使去现场工作人员在未到达现场前对故障的整体情况有全面的了解,大幅度的提升消缺效率和故障分析效率。保护装置的远程调取装置信息功能的应用从消缺效率上缩短了取报告的时间,提升了事故分析预案的时效性,从经济效益上降低了车辆以及人员的费用,实现二次运检工作的精益管理。
3、冷却器及端子箱温湿度控制器的投退过程根据智能化判别,使投切逻辑更符合现场实际需要,智能投切高效节约成本。感应模块的集中监控可以预警温湿度越限的部位,实现精准定位,快速投切,稳定返回的效果。运用多维数据综合分析方法,将实时信息、历史信息、故障特征量信息进行纵向、横向综合比对,实现对风冷系统各设备运行工况全面状态评估和预警,及时发现设备异常,避免事故扩大,并在设备故障时及时定位和隔离故障。根据采集到的油温、负荷、电流、电压及其它模拟量、状态量信息,进行综合判断和决策,实现了冷却器投切智能化、电机保护微机化、故障定位精确化、检修运维可视化。
4、通过内网远程对交换机及易发生网络数据传输过载导致死机的装置的遥控重启,增加了处理网络中断、装置运行异常等缺陷的手段,减少了到站处理简单网络通讯故障的次数。从效率上看,特别是比较偏远的站,到达变电站的时间大概需要两个多小时,在内网远程操作消除缺陷用时不到五分钟。从经济性上看,去变电站处理缺陷涉及到至少两个部门,需要两辆车,不算司机至少四名工作人员,考虑四名工作人员加上两辆车的费用,一年可以节约十几万元。
5、该系统将压板的在线监测、冷却器及温湿度的在线监控、保护装置故障信息及故障录波报告在线提取、站内通讯枢纽的在线控制等功能高效结合,实现二次设备的智能监控,并通过数据库生成周期报表,对设备运行状态趋势进行分析,助力运检人员更高效的完成各项生产任务。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:其包括设置在保护压板上的限位开关、设置在冷却器内的本体位表传感器和设置在汇控柜内的温湿度传感器;所述限位开关所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经无线交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络;
还包括设置在保护压板上的位移传感器,位移传感器所在电路上串联有继电器线圈,所述继电器触点串联在采集器的输入端上,所述采集器的输出信号经交换机发送至二次装置计算机,所述本体位表传感器和温湿度传感器的输出信号依次经变送器和交换机发送至二次装置计算机,所述二次装置计算机通过网口连接网络;
所述保护压板包括保护出口压板和保护功能压板;
所述限位开关和所述位移传感器设置在保护压板上可动触头的行程范围内;
所述二次装置计算机上载有数据库,数据库内载有监测模块的编号命名以及对应所需监测压板的监测模块的信息。
2.根据权利要求1所述的一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:其还包括安装在交换机和测控装置端的遥控电源空开,所述二次装置计算机通过网络连接遥控电源空开。
3.根据权利要求1所述的一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:所述二次装置计算机通过网络连接控制风机和/或油泵。
4.根据权利要求1所述的一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:所述二次装置计算机的输出控制端电连接风机和/或油泵。
5.根据权利要求1所述的一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:所述冷却器包括风机和/或油泵。
6.根据权利要求1所述的一种变电站二次设备智能管控系统,其特征在于:汇控柜内还设置有加热片,所述二次装置计算机的输出控制端电连接或通过网络连接控制加热片。
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