CN111342552A - 一种用于0.4kv配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，本发明包括数据采集传感器，数据采集传感器设置于待监控对象上，所述数据采集传感器的输出端连接有数据模块。所述数据模块包括中央处理单元、存储器；所述中央处理单元通过总线与存储器信号相连。所述存储器中预设有存储器中设置有自诊断模块和预判断模块，所自诊断模块中预设有保护设定值，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与保护设定值比较，并通过比较结果输出控制信号；所述控制信号通过通信线路反馈到变电设备或配电设备的控制端。
Description
技术领域
本发明涉及供电领域，特别是涉及一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统。
背景技术
本装置主要应用于变电站配电系统中0.4KV低压配电柜运行电流、电压数据的采集、接收、自诊断、预判和发送，同时该装置还具备通讯功能，可通过通讯模块借助于互联网将数据传送至电精灵运维平台进行综合趋势分析，运维平台分析的结果对0.4KV低压配电柜预防性试验周期做出建议。
目前，类似的系统，比如工业用DCS系统、PMS系统等，主要由现场传感器、继电保护、通讯模块、本地控制中心构成，其工作原理如图1所示。现场传感器连接电力设备，现场传感器通过电缆连接有继电保护器，继电保护器通过电缆连接有通讯模块，通讯模块信号连通本地控制中心。
PMS的是工程生产管理系统，是SG186工程八大应用中最为庞大和复杂的应用之一。 PMS生产管理系统是基于统一应用平台PI3000 构建，采用B/S 和C/S混合模式的并分为数据层、服务层和表现层的架构系统。
DCS是分布式控制系统，在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
传统的DCS或PMS系统只能对单一用户、单设施的变配电设备进行监测和控制，无法实现对多用户，多设施设备的监控。而对大多数非企业级用户而言，单独配置一套本地DCS或PMS系统成本较高，通常还需要设专人值守，这不但增加的人力成本，而且对于中小型用电用户而言也没有必要。
其次，传统的运行维护系统通常用于对现场设备的实时故障监控，即设备某一参数超过设定值则通过继电保护对该设备发出跳闸或报警指令，虽然也能实现对参数的趋势分析，但是该趋势主要用于设备故障后进行的故障分析，而在系统中无法作为故障预判的参考。
此外，传统DCS或PMS系统都是对单一参数的监控，其关注的是对象是设备单方面，无法对设备的多个参数综合分析并且借助设备多参数历史数据、出厂特性曲线等对电力系统的运行维护及预防性试验周期做出预警。
总之，传统的DCS或PMS系统，人力成本和设备成本较高、用户单一、无法实现预判断和预报警。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，本系统应用于0.4KV配电系统电力运行维护及预防性试验预警，主要通过对电力系统中各电力设备的运行数据借助物联网进行采集、趋势分析、自诊断、预判断等，从而根据系统算法对配电系统的运行维护及预防性试验周期做出预警，以保证配电系统的安全、连续、平稳的运行。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，包括若干传感器，传感器设置于变电设备和/或配电设备和/或电力电缆上，所述传感器通过通信链路连接有数据模块；所述数据模块通过通信链路连接有通讯模块；所述数据模块通过反馈电路与变电设备和/或配电设备的控制端信号连接；所述通讯模块通过通信链路连接有本地控制中心；所述通讯模块通过通信链路连接有运维预警系统；所述通讯模块为有线传输装置。
进一步地，所述有线传输装置为电力线通信装置，电力线通信装置包括电力信号调制装置，信号调制装置的输入端与传感器电连接，信号调制装置的输出端与电力电缆相连。
通过设置电力通信装置，能够利用0.4KV配电系统的电力电缆传输信号，而不用对传感器进行通信线路的布线，大大节省了设备成本，同时，通过设置电力通信装置，便于传感器装置的组网使用。
进一步地，本发明还公开了一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统优选结构，所述数据模块包括中央处理单元、存储器；所述中央处理单元通过总线与存储器信号相连。
进一步地，所述存储器中预设有存储器中设置有自诊断模块和预判断模块，所自诊断模块中预设有保护设定值，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与保护设定值比较，并通过比较结果输出控制信号；所述控制信号通过通信线路反馈到变电设备和/或配电设备的控制端。
进一步地，所述预判断模块中预设有预判设定值，所述预判断模块中存储有若干维护保养方案，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与预判设定值比较，并通过比较结果触发不同的维护保养方案，中央处理单元将触发维护保养方案通过信号输出。
进一步地，所述运维预警系统中设置有预警曲线参数，运维预警系统将通讯模块传输过来的信号与预警曲线参数比较，并做出相应的预警，并将预警信号传递给工作人员，工作人员进行现场检查维护。
进一步地，所述预警曲线参数的初始值根据变电设备和/或配电设备和/或电力电缆的出厂参数设置。
进一步地，所述运维预警系统根据传感器的输入信号与预警曲线参数初始值进行比较，若输入信号值减去预警曲线参数初始值，若大于0，则标记传感器所对应设备异常，根据输入信号值与预警曲线参数初始值的差值确定报警等级，差值越大报警等级越高。
进一步地，所述传感器包括电压传感器、电流传感器、相位传感器、功率因子传感器、温度传感器、噪声传感器、弧光传感器。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、通过将集高低压变、配电设备运行电流、电压、温度、噪声、振动等参数数据采集、接收、自诊断、发送和通讯为一体的集成系统，不但具有传统本地控制中心，比如DCS或PMS的监控功能，还具有自诊断、预报警、自我学习并给出运行维护及预防性试验周期建议等功能，而且可同时对多用户、多设施的变、配电设备进行实时监测；节省人工成本和设备成本。
2、通过设置本系统，能实现多用户、多设施的监控，真正实现用户端无人值守，同时还具有预判、自学习功能；可以将不同用户的变、配电设备接入运维平台，运维平台有专业人员值守，真正让用户端无人值守，放心用电；
3、通过设置本系统，数据采集方便；该预警系统不但可以在用户现场单独安装各类传感器，而且还可兼容已配备相应参数采集模块的变、配电设备。
附图说明
图1是本发明的背景技术结构示意图；
图2是本发明监测装置结构示意图；
图3是本发明电力运行维护和预防性试验预警系统结构示意图；
图4是本发明运行过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2-4所示，本发明包括数据采集传感器，数据采集传感器设置于待监控对象上，所述数据采集传感器的输出端连接有数据模块。所述数据模块包括中央处理单元、存储器；所述中央处理单元通过总线与存储器信号相连。
所述存储器中预设有存储器中设置有自诊断模块和预判断模块，所自诊断模块中预设有保护设定值，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与保护设定值比较，并通过比较结果输出控制信号；所述控制信号通过通信线路反馈到变电设备或配电设备的控制端。
所述预判断模块中预设有预判设定值，所述预判断模块中存储有若干维护保养方案，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与预判设定值比较，并通过比较结果触发不同的维护保养方案，中央处理单元将触发维护保养方案通过信号输出。
数据模块用于接收传感器采集的运行参数，同时进行自诊断和预判断。其中存储器用于存储接收到运行数据，CPU用于分析接收到的数据并将各类数据分别反馈给自诊断模块和预判断模块，自诊断模块用于将运行数据与保护设定值进行比较并给出相应的输出，比如报警或跳闸，预判断模块用于将运行数据与预判设定值进行比较并触发相应的维保方案。
所述数据模块连接到通讯模块，通讯模块通过通信线路连接有本地控制中心。通讯模块通过通信线路连接运维预警系统。
所述通讯模块为有线传输装置；所述有线传输装置为电力线通信装置，电力线通信装置包括电力信号调制装置，信号调制装置的输入端与传感器电连接，信号调制装置的输出端与电力电缆相连。
通过设置电力通信装置，能够利用0.4KV配电系统的电力电缆传输信号，而不用对传感器进行通信线路的布线，大大节省了设备成本，同时，通过设置电力通信装置，便于传感器装置的组网使用。
所述运维预警系统中设置有预警曲线参数，运维预警系统将通讯模块传输过来的信号与预警曲线参数比较，并做出相应的预警，并将预警信号传递给工作人员，工作人员进行现场检查维护。
所述预警曲线参数的初始值根据变电设备和/或配电设备和/或电力电缆的出厂参数设置。
所述运维预警系统根据传感器的输入信号与预警曲线参数初始值进行比较，若输入信号值减去预警曲线参数初始值，若大于0，则标记传感器所对应设备异常，根据输入信号值与预警曲线参数初始值的差值确定报警等级，差值越大报警等级越高。
所述预警曲线是运维平台特有的一个参数，预警曲线时通过检测对象的出厂数据特性曲线、历年运行记录、预防性试验报告、环境温度、负载类型等多中参数分析汇总而成。
比如电缆的出厂数据特性曲线，根据生产厂商的实验性数据得出其适应的工作电流、电压、和使用环境，给出的一个合理的工作寿命。当电缆的使用电压增大时，会降低电缆的使用寿命和安全性，或者电缆是否处于阳光下和高温环境，会导致电缆的耐受电压或者电流的性能。进而可以通过调整预警曲线的阈值设置，防止电线提前老化导致安全风险。或者是电缆经常处于脉冲大电压工作状态，为防止大电压击穿电缆的绝缘层，通过适当调低预警曲线的阈值，达到安全的目的。
同理，对于电压器或者配电柜的工作运行状态的不同参数，同样适合上述的特征曲线预警。
所述预警曲线通过实际情况设置多个等级。比如，适用于220V/20A的电力电缆；对于电压参数，可有设置以下几个等级：
一级：200V-220V，正常工作阶段，数据模块不响应，继续下一个检测周期；
二级：220V-230V，正常工作阶段，数据模块备注预警，继续下一个检测周期；
三级：230V-240V，危险工作阶段，数据模块发出预警，通知工作人员维护；
四级：240V以上，危险，数据模块发出断电信号，并通知工作人员来进行处理。
由上所述可以得知，预警曲线的单个参数按照以上方法进行设置。
同时，预警曲线通过监控对象的各个参数，比如设备出厂特性曲线、历年运行记录、预防性试验报告、环境温度、负载类型等多方面参数得出的一个推荐值，不同的参数具有不同的权重，设置一个综合评价参数。
为提高设备的安全性，根据监控对象的使用情况和各项应用环境，动态调整各设备的预警值。同时该预警值在设备运行的过程随着时间的推移，采集数据的累计，系统通过自我学习和自我优化功能对该预警曲线进行反复优化和更新。
具体运行过程，传感器将检测到的信息传输给数据模块，数据模块中预设有各项对比参数，数据模块将接收到的数据与预设参数对比，根据情况做出相应并将数据通过通信模块发送到本地控制中心和运维及预防性试验预警系统。
在数据模块，比如进行电流保护时，电流、电压互感器将其测量得到的电流数据i传递给数据模块中的存储器，存储器将数据传递给CPU 。所述自诊断模块中预设有电气设备上的电流保护值Isp，CPU将电流数据i与保护设定值Isp进行比较，当电流数据i小于等于保护设定值Isp时，数据模块不做响应，继续下一个循环。当电流数据i大于保护设定值Isp时，数据模块通过电缆发出报警信号或者通过控制相应的电控开关跳闸，保护供电电路的安全。
数据模块中预设有电器的预判设定值Iyp，CPU将电流数据i与预判设定值Iyp进行比较，当电流、电压数据i小于等于预判设定值Iyp时，数据模块不做响应，继续下一个循环。当电流、电压数据i大于预判设定值Iyp，数据模块触发维护保养方案，保护供电电路的安全。
所述保养方案包括以下几种：
一级维保方案：为在线检查，检查电力电缆各运行参数是否正常、其下级所带负载的运行情况检查。
二级维保方案：为断电检查，主要是对电力电缆所带负载进行检查、测量以确认故障原因。
三级维保方案：为断电检查，对整个电力电缆进行年检及预防性试验，包括特性试验等。
同时，数据模块输出所有数据传递给运维及预防性试验预警系统。运维及预防性试验预警系统中预设有预警曲线，运维及预防性试验预警系统根据接受到的信息与预警曲线进行判断比较，若需要维护，则通过通信装置通知距离故障点位置最近的工作人员进行确认处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：包括若干传感器，传感器设置于变电设备和/或配电设备和/或电力电缆上，所述传感器通过通信链路连接有数据模块；所述数据模块通过通信链路连接有通讯模块；所述数据模块通过反馈电路与变电设备和/或配电设备的控制端信号连接；所述通讯模块通过通信链路连接有本地控制中心；所述通讯模块通过通信链路连接有运维预警系统；所述通讯模块为有线传输装置。
2.如权利要求1所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述有线传输装置为电力线通信装置，电力线通信装置包括电力信号调制装置，信号调制装置的输入端与传感器电连接，信号调制装置的输出端与电力电缆相连。
3.如权利要求1所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述数据模块包括中央处理单元、存储器；所述中央处理单元通过总线与存储器信号相连。
4.如权利要求3所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述存储器中预设有存储器中设置有自诊断模块和预判断模块，所自诊断模块中预设有保护设定值，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与保护设定值比较，并通过比较结果输出控制信号；所述控制信号通过通信线路反馈到变电设备和/或配电设备的控制端。
5.如权利要求4所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述预判断模块中预设有预判设定值，所述预判断模块中存储有若干维护保养方案，数据模块中的中央处理单元将接收到的数据与预判设定值比较，并通过比较结果触发不同的维护保养方案，中央处理单元将触发维护保养方案通过信号输出。
6.如权利要求5所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述运维预警系统中设置有预警曲线参数，运维预警系统将通讯模块传输过来的信号与预警曲线参数比较，并做出相应的预警，并将预警信号传递给工作人员，工作人员进行现场检查维护。
7.如权利要求6所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述预警曲线参数的初始值根据变电设备和/或配电设备和/或电力电缆的出厂参数设置。
8.如权利要求7所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述运维预警系统根据传感器的输入信号与预警曲线参数初始值进行比较，若输入信号值减去预警曲线参数初始值，若大于0，则标记传感器所对应设备异常，根据输入信号值与预警曲线参数初始值的差值确定报警等级，差值越大报警等级越高。
9.如权利要求1-8其中之一所述的一种用于0.4KV配电系统电力运行维护和预防性试验预警系统，其特征在于：所述传感器包括电压传感器、电流传感器、相位传感器、功率因子传感器、温度传感器、噪声传感器、弧光传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200626 |