CN111725895A - 变压器智慧终端 - Google Patents

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CN111725895A CN202010715789.4A CN202010715789A CN111725895A CN 111725895 A CN111725895 A CN 111725895A CN 202010715789 A CN202010715789 A CN 202010715789A CN 111725895 A CN111725895 A CN 111725895A
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Abstract

本发明公开了变压器智慧终端，包括：数据采集单元，用于对相电流、相电压的进行检测输出；控制单元，接收数据采集单元的采集数据信息并输出控制指令；动作单元，执行控制单元的控制指令；显示单元，嵌入设置在显示窗口处，对检测和动作状态进行显示；自检保护单元，对相电流/相电压与预设阈值比较，实现定时关断、零序保护和过电压保护；报警单元，对检测到非电量信号、PT断线异常时告警输出；通信单元，将数据采集单元的采集信息传输给控制单元，并将控制单元的控制指令传输给后台管理平台。本发明提供的变压器智慧终端可进行变压器的智能数据采集，实现开关温度检测、远程智能控制和通信功能，方便可靠。

Description

变压器智慧终端
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及变压器智慧终端。
背景技术
能源需求压力巨大、能源供给制约较多、能源生产和消费对生态环境损坏严重、能源技术水平总体落后，是世界各国迫在眉睫的能源问题，也是我国现阶段面临的能源问题。
随着电力改革不断推进，智能电网技术、电力系统综合自动化系统高速发展。建设泛在电力物联网为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路。智能配变终端(TTU，Transformer Terminal Unit)安装在智能配电台区，集供用电信息采集、设备运行状态监测、当地智能控制与通信等功能于一体的二次设备应运而生。
传统的终端已不再满足要求，新型终端需支持操作系统、多线程任务操作。上述改变对现场运维人员的能力要求更高；现场调试环境多变，传统的方式连接不够便携。
发明内容
针对上述现有技术存在不足，本发明提供变压器智慧终端。
本发明采用的技术方案为：
变压器智慧终端，包括：
数据采集单元，用于对相电流、相电压的进行检测输出；
控制单元，接收数据采集单元的采集数据信息并输出控制指令；
动作单元，执行控制单元的控制指令；
显示单元，嵌入设置在显示窗口处，对检测和动作状态进行显示；
自检保护单元，对相电流/相电压与预设阈值比较，实现定时关断、零序保护和过电压保护；
报警单元，对检测到非电量信号、PT断线异常时告警输出；
通信单元，将数据采集单元的采集信息传输给控制单元，并将控制单元的控制指令传输给后台管理平台；
所述数据采集单元和自检保护单元的输出端连接控制单元，所述控制单元的输出端连接显示单元、动作单元和报警单元，所述控制单元的输出端通过通信单元与后台管理平台连接。
作为本发明的进一步技术方案为：所述自检保护单元包括相电流定时保护模块，所述相电流定时保护模块包括定时限速断保护，定时限过流1段和定时限过流Ⅱ段，当电流大于设定值时，经过设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时跳闸信号灯亮。
作为本发明的进一步技术方案为：所述自检保护单元还包括：相电流反时限保护模块，当电流大于设定值时，装置发出动作信号的时间会随着电流的大小而变短。用户可根据实际情况合理选择反时限倍数，进而主动告警与跳闸保护。
作为本发明的进一步技术方案为：所述自检保护单元还包括：过电压保护模块，装置检测Uab、Ubc，当有一个或多个线电压大于电压设定值时，经过可设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时点亮跳闸信号灯。
作为本发明的进一步技术方案为：所述自检保护单元还包括零序定时限过流保护模块；通过检测接地电流，用于中性点绝缘或补偿。
作为本发明的进一步技术方案为：自检保护单元还包括零序电压保护，检测三相电压的向量和是否为零，如不为零，则判定发生了单相接地故障，进而发出保护动作指令。
作为本发明的进一步技术方案为：所述非电量信号包括本体轻瓦斯信号、本体重瓦斯信号、超温信号、过温信号。
作为本发明的进一步技术方案为：所述PT断线报警，具体包括：
设有两段定时限过流保护动作信号；
任一相电流大于0.3A，任一线电压最大值小于18V；
两个条件均满足，则判为PT断线。
作为本发明的进一步技术方案为：所述通信单元包括通信接口、数据输出接口、电压信号输入输出接口、电流信号输入输出接口和遥信接口；所述通信接口包括USB接口、网口、485通信接口、CAN总线接口、232通信接口。
作为本发明的进一步技术方案为：所述微处理器采用STM32F767IGT632位ARM+DSPM7双核高速控制器。
本发明的有益效果：
本发明提供的变压器智慧终端主要适用于10kV变压器，可进行变压器的智能数据采集，采集电流、电压、零序、开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等，开关温度检测、远程智能控制和通信功能，方便可靠。
附图说明
图1为本发明提出的变压器智慧终端结构图；
图2为本发明提出的变压器智慧终端中自检保护单元组成结构图；
图3为本发明提出的相电流定时限保护模块逻辑图；
图4a为本发明提出的相电流反时限保护模块的标准反时限曲线图；
图4b为本发明提出的相电流反时限保护模块的非常反时限曲线图；
图4c为本发明提出的相电流反时限保护模块的极端反时限曲线图；
图4d为本发明提出的相电流反时限保护模块的短反时限曲线图；
图4e为本发明提出的相电流反时限保护模块的长反时限曲线图；
图4f为本发明提出的相电流反时限保护模块逻辑图；
图5为本发明提出的过电压保护模块逻辑图；
图6为本发明提出的零序定时限过流保护模块逻辑图；
图7为本发明提出的零序电压保护模块逻辑图；
图8为本发明提出的非电量保护与告警模块逻辑图；
图9为本发明提出的PT断线告警模块逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1和图2，其中图1为本发明提出的变压器智慧终端结构图；图2为本发明提出的变压器智慧终端中自检保护单元组成结构图；
如图1和图2所示，变压器智慧终端，包括：
数据采集单元101，用于对相电流、相电压的进行检测输出；
控制单元102，接收数据采集单元的采集数据信息并输出控制指令；
动作单元103，执行控制单元的控制指令；
显示单元104，嵌入设置在显示窗口处，对检测和动作状态进行显示；
自检保护单元105，对相电流/相电压与预设阈值比较，实现定时关断、零序保护和过电压保护；
报警单元106，对检测到非电量信号、PT断线异常时告警输出；
通信单元107，将数据采集单元的采集信息传输给控制单元，并将控制单元的控制指令传输给后台管理平台；
所述数据采集单元和自检保护单元的输出端连接控制单元，所述控制单元的输出端连接显示单元、动作单元和报警单元，所述控制单元的输出端通过通信单元与后台管理平台连接。
本发明提供的变压器智慧终端设置在机箱内，其中机箱的前侧设置面板，面板上设置显示单元，机箱的后侧设置接线端子板；接线端子板上通信接口、数据输出接口、电压信号输入输出接口、电流信号输入输出接口和遥信接口；其中通信接口包括USB接口、网口、485通信接口、CAN总线接口、232通信接口；机箱为铝合金密封机箱。
本发明实施例中，微处理器采用STM32F767IGT632位ARM+DSP M7双核高速控制器。配有32M的SDRAM和32M的FLASH，使运行更稳定可靠、采用ADI公司的AD7606进行电流、电压、零序电流采集，具备开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等实时监控，母线温度检测、远程智能控制和通信功能。
参见图3，自检保护单元包括相电流定时保护模块，所述相电流定时保护模块包括定时限速断保护，定时限过流1段和定时限过流Ⅱ段，当电流大于设定值时，经过设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时跳闸信号灯亮。三段保护可以分别选择投入/退出，电流、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置。
参见图4a-图4f，其中图4a为本发明提出的相电流反时限保护模块的标准反时限曲线图；图4b为本发明提出的相电流反时限保护模块的非常反时限曲线图；图4c为本发明提出的相电流反时限保护模块的极端反时限曲线图；图4d为本发明提出的相电流反时限保护模块的短反时限曲线图；图4e为本发明提出的相电流反时限保护模块的长反时限曲线图；图4f为本发明提出的相电流反时限保护模块逻辑图；
自检保护单元还包括：相电流反时限保护模块，当电流大于设定值时，装置发出动作信号的时间会随着电流的大小而变短。用户可根据实际情况合理选择反时限倍数，进而主动告警与跳闸保护。反时限曲线选择；有“标准”，“非常”，“极端”，“长反”，“短反”；
共5种反时限曲线。标准反时眼：
Figure BDA0002598050520000051
非常反时限：
Figure BDA0002598050520000052
极端反时限：
Figure BDA0002598050520000053
短反时限：
Figure BDA0002598050520000054
长反时限：
Figure BDA0002598050520000055
参见图5，自检保护单元还包括：过电压保护模块，装置检测Uab、Ubc，当有一个或多个线电压大于电压设定值时，经过可设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时点亮跳闸信号灯。保护可以分别选择投入/退出，电压、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置。
参见图6，自检保护单元还包括零序定时限过流保护模块；通过检测接地电流，用于中性点绝缘或补偿。由于非直接接地系统中零序电流一般比较小，要求装置检测零序电流的精度相对比较高，尤其是长电缆系统中电容电流比较大，因此应权衡比较，合理选择零序电流互感器的变比。
零序定时限过流保护可以选择退出/告警/跳闸。当选择告警时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置点亮告警信号灯并记录相应的事件记录；当选择跳闸时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置输出跳闸命令，点亮跳闸信号灯并记录相应的事件记录。
参见图7自检保护单元还包括零序电压保护，检测三相电压的向量和是否为零，如不为零，则判定发生了单相接地故障，进而发出保护动作指令。
参见图8，非电量保护与告警，通过设置继电器采集变压器的各种非电量信号，如本体轻瓦斯、本体重瓦斯、油温升高(超温)、油温过高(过温)等。用户可进行非电量告警与跳闸动作投退。
参见图9，PT断线报警，接入电压为线电压，自动判别电压回路是否断线。判据如下：
i.没有两段定时限过流保护动作信号；
ii.任一相电流大于0.3A，任一线电压最大值小于18V；
两个条件均满足，则判为PT断线。监测到PT断线后，装置自动发出告警信号。
本发明实施例中，还设置重合闸，重合闸条件如下：
重合闸软压板(定值)投入、重合闸次数不为“0”，范围为0～10；
开关收到故障跳闸信号并发出跳闸指令；
开关在分位。
满足上述条件，经过重合闸设定的延时时间后，重合闸动作。如上述条件中任何一条不满足、故障一直存在或者装置接收到遥控命令，重合闸将立刻停止。
重合闸条件满足后，当开关合闸位置一旦消失装置随即启动重合闸功能，经延时后装置输出合闸命令。
本发明通过对温度的检测，可进行高温超温保护，采集两个门状态与柜体上下两个室的温湿度及微环境的管理。当柜内温度过高，可以实现排风散热。
本发明实施例中，共具有10路开关量输入回路。输入回路由外部电源供电，电源电压可以由用户定制。一般没有特别说明时，电源电压一般与装置的供电电源电压相同。装置已在硬件和软件上充分考虑了开关量采集的去抖动措施，没有特殊要求时装置可以分辨到30ms的脉冲宽度，分辨精度为1ms。其中开入量1已定义为操作就地/远方信号，开入量2已定义为开关合位/分位信号，开入量3定义为弹簧储能/未储能信号，开入量4定义为隔离/接地开关合位信号，开入量5为高温信号，开入量6可配置为超温，开入量7为烟雾信号，开入量8为水位信号，开入量9为门磁信号，开入量10为SF6气压低信号，开入量可根据外部电源设为交流或直流，在“参数>>遥信遥控>>YX-AC-DC”内设定。
本发明配有多个动作投退功能。如：速断跳闸、过流1段跳闸、过流2段跳闸、过流反时限、零序跳闸、零序反时限、过负荷告警、过电压跳闸、低电压跳闸、零序电压跳闸、重合闸启动、低电压告警、pt断线告警、控制回路断线、非电量保护1、非电量保护2、非电量保护3、非电量保护4、非电量保护5、低周减载等动作。用户可根据实际情况自行选择。
数据采集单元可采集并记录包括保护动作时间、动作电流、开关合分/合闸成功，储能位，隔离位，高温，超温，烟雾，水位，门磁，SF6气压低、分合闸时间运行时间、弹跳时间及弹差距离等记录。
本发明还设置事件记录，事件记录按照发生时间的先后顺序存储，当事件超过60000条时，装置自动依次用最新的记录覆盖最旧的记录。在装置的液晶屏幕上可以察看各条事件记录内容，也可以通过RS232,RJ45,RS485通讯总线上传记录。
本发明提供的变压器智慧终端主要适用于10kV变压器，可进行变压器的智能数据采集，采集电流、电压、零序、开关状态、分合位、热诊断、环境、温湿度等，开关温度检测、远程智能控制和通信功能，具有方便且可靠连接到其它系统进行通信的功能。
变压器智慧终端符合电力行业标准DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》，GB/T721-2008继电保护和安全自动装置基本试验方法，GB/T5095电子设备用机电元件基本试验规程及测量方法等标准，满足产品生产的质量要求。装置结构紧凑，密封机箱，免维护设计，抗干扰性能好，能满足于运行在环境条件较为恶劣、安装位置于环网柜等系统的严苛要求。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.变压器智慧终端，其特征在于，包括：
数据采集单元，用于对相电流、相电压、线电流和线电压的进行检测输出；
控制单元，接收数据采集单元的采集数据信息并输出控制指令；
动作单元，执行控制单元的控制指令；
显示单元，对检测和动作状态进行显示；
自检保护单元，对相电流/相电压与预设阈值比较，实现定时关断、零序保护和过电压保护；
报警单元，对检测到非电量信号、PT断线异常时告警输出；
通信单元，将数据采集单元的采集信息传输给控制单元，并将控制单元的控制指令传输给后台管理平台；
所述数据采集单元和自检保护单元的输出端连接控制单元，所述控制单元的输出端连接显示单元、动作单元和报警单元，所述控制单元的输出端通过通信单元与后台管理平台连接。
2.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述自检保护单元包括相电流定时保护模块，所述相电流定时保护模块包括定时限速断保护，定时限过流1段和定时限过流Ⅱ段，当电流大于设定值时，经过设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时跳闸信号灯亮。
3.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述自检保护单元还包括：相电流反时限保护模块，当电流大于设定值时，装置发出动作信号的时间会随着电流的大小而变短。
4.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述自检保护单元还包括：过电压保护模块，当有一个或多个线电压大于电压设定值时，经过可设定的延时后输出跳闸命令，设备跳闸同时点亮跳闸信号灯。
5.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述自检保护单元还包括零序定时限过流保护模块；通过检测接地电流，用于中性点绝缘或补偿。
6.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述自检保护单元还包括零序电压保护，检测三相电压的向量和是否为零，如不为零，则判定发生了单相接地故障，进而发出保护动作指令。
7.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述非电量信号包括本体轻瓦斯信号、本体重瓦斯信号、超温信号、过温信号。
8.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述PT断线报警，具体包括：
设有两段定时限过流保护动作信号；
任一相电流大于0.3A，任一线电压最大值小于18V；
两个条件均满足，则判为PT断线。
9.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述通信单元包括通信接口、数据输出接口、电压信号输入输出接口、电流信号输入输出接口和遥信接口，所述通信接口包括USB接口、网口、485通信接口、CAN总线接口、232通信接口。
10.根据权利要求1所述的一种变压器智慧终端，其特征在于，所述微处理器采用STM32F767IGT632位ARM+DSPM7双核高速控制器。
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