一种智能配电网环网柜在线监测装置
技术领域
本发明涉及一种智能配电网环网柜在线监测装置,属于智能配电网环网柜在线监测领域。
背景技术
近年来我国不断加大配电网建设投资,城市配电网得到了快速的发展,供电质量显著提升。环网柜凭借其结构简单、安装方式灵活等优点得到了大规模的应用。由于环网柜数量多且分散在户外,维护难度大。在设计、制造、安装等环节导致的固有缺陷,容易造成环网柜在安装和投运后出现电缆搭接处故障、操作机构故障、电缆支持绝缘子及母线桩头放电、气室故障等问题,给一次设备的状态监测的运维巡检带来极大的工作压力。因此,迫切需要对环网柜设备运行状况进行实时和定时的在线监测,实现预测性维护,提升设备的连续可用性,提高供电可靠性以及设备人员的安全性。用户可以根据设备的健康状态,确定检修时间和措施,减少停电时间和事故的发生,大大缩减因为非计划停电所带来的经济损失,减轻用电的综合使用成本,提高电力装置运行的安全可靠性及自动化程度。
目前一些重点供电区域的部分环网柜安装了温度、超声波局放、超高频局放等监测设备,基本采用多IED设备分布式安装的方式,存在以下几个问题:首先在线监测设备与环网柜的设计没有一并考虑,造成环网柜上安装的在线监测设备数量、厂家众多且存在部分功能重叠的现象,不仅不利于环网柜的运维,也造成了环网柜在线监测整体成本较高的问题,导致无法大规模推广环网柜智能化技术;其次目前环网柜在线监测产品性能参差不齐,存在误报漏报故障的现象,无法满足环网柜智能运维的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能配电网环网柜在线监测装置,以解决目前环网柜上安装的在线监测设备数量、厂家众多且存在部分功能重叠的问题,不利于环网柜的运维管理的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种智能配电网环网柜在线监测装置,包括:处理器模块、局放在线检测单元、机械特性在线检测单元、通讯接口单元和人机接口单元;所述局放在线检测单元、机械特性在线检测单元与处理器模块之间通过SPI接口连接;所述通讯接口单元和人机接口单元与处理器模块之间通过以太网PHY接口和串行UART接口连接。所述通讯接口单元包括物联网微功率通讯模块;所述物联网微功率通讯模块通过LORA方式与环网柜内的物联网微功率传感器通讯,用于采集环网柜内的非电气量信息。所述局放在线检测单元的各模块内部均包括高速采样电路,用于实现各模块接入的局放传感器输出的信号高速采样。所述机械特性在线检测单元的各模块内部均包括低速采样电路,用于实现各模块接入的传感器的信号采样。
进一步地,所述局放在线检测单元包括:超高频局放监测模块、高频电流局放监测模块、超声波局放监测模块、地电波局放监测模块。
进一步地,所述机械特性在线检测单元包括:跳合圈电流监测模块、储能电机电流监测模块、开关位移监测模块、辅助接点监测模块。
进一步地,所述超高频局放监测模块通过屏蔽电缆接入超高频局放传感器输出的信号,所述高频电流局放监测模块通过屏蔽电缆接入高频电流局放传感器输出的信号,所述超声波局放监测模块通过屏蔽电缆接入超声波局放传感器输出的信号,所述地电波局放监测模块通过屏蔽电缆接入地电波局放传感器输出的信号。
进一步地,所述跳合闸线圈电流监测模块、储能电机电流监测监测模块通过屏蔽电缆接入霍尔电流传感器输出的信号,开关位移监测模块通过屏蔽电缆接入机械位移传感器输出的信号,辅助接点监测模块通过屏蔽电缆接入开关辅助接点信号,以上传感器均安装于环网柜内。
进一步地,所述通讯接口单元包括4G/5G通信模块和以太网通讯模块;所述4G/5G通讯模块通过运行商网络直接将在线监测装置的监测数据送到配网运维主站,为评估智能配电网环网柜的健康情况提供数据支撑;以太网通讯模块通过屏蔽电缆与配网DTU装置通讯,通过配网DTU装置接入在线监测装置的监测数据送到配网运维主站。
进一步地,所述人机接口单元包括蓝牙通讯模块、HMI接口模块和调试接口模块;所述蓝牙通讯模块通过蓝牙方式与手持式调试终端通讯,给手持式调试终端提供在线监测数据;HMI接口模块通过屏蔽电缆与固定式调试终端通讯,给固定式调试终端提供在线监测数据;调试接口模块通过专用调试电缆与电脑调试终端通讯,用于装置程序和配置的更新,提供装置级维护手段。
进一步地,所述在线监测装置还包括电源模块,所述电源模块接入配网环网PT柜输出的DC24V电源或AC220V电源,电源模块除了给在线监测装置提供DC5V电源外,还给霍尔电流传感器提供±12V电源。
进一步地,所述高速采样电路,采样频率达到4M以上,其采样使能以及采样周期受处理器模块控制,并将采样数据上传至处理器模块,两者之间通过SPI接口通讯。
进一步地,所述低速采样电路,采样频率达到10K以上,其采样使能以及采样周期受处理器模块控制,并将采样数据上传至处理器模块,两者之间通过SPI接口通讯。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明中涉及的在线监测装置在局放在线监测、机械特性在线监测、物联网微功率接入均支持多维度数据分析,能够有效提升环网柜健康度的评估水平。
(2)本发明在智能配电网环网柜在线监测装置上面集成了主流在线监测功能,解决了目前环网柜上安装的在线监测设备数量、厂家众多且存在部分功能重叠的问题,不仅有利于环网柜的运维管理,而且还能降低环网柜在线监测整体成本。
(3)本发明通过物联网智能传感技术实现环网柜内电缆接头温度以及柜内温湿度、SF6气体、烟雾、水浸在线监测,通过高速采样技术实现局放在线监测,通过多维度传感器接入实现机械特性在线监测。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的智能配电网环网柜在线监测装置的示意图。
图2为申请实施例二提供的智能配电网环网柜在线监测装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明,本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1所示,本申请实施例提供的一种智能配电网环网柜在线监测装置包括:处理器模块、局放在线检测单元、机械特性在线检测单元、通讯接口单元和人机接口单元;所述局放在线检测单元、机械特性在线检测单元与处理器模块之间通过SPI接口连接;所述通讯接口单元和人机接口单元与处理器模块之间通过以太网PHY接口和串行UART接口连接。所述通讯接口单元包括物联网微功率通讯模块;所述物联网微功率通讯模块通过LORA方式与环网柜内的物联网微功率传感器通讯,用于采集环网柜内的非电气量信息。所述局放在线检测单元的各模块内部均包括高速采样电路,用于实现各模块接入的局放传感器输出的信号高速采样。所述机械特性在线检测单元的各模块内部均包括低速采样电路,用于实现各模块接入的传感器的信号采样。
如图2所示为另一实施例提供的一种智能配电网环网柜在线监测装置。
局放在线检测单元包括:超高频局放监测模块、高频电流局放监测模块、超声波局放监测模块、地电波局放监测模块。其中,超高频局放监测模块通过屏蔽电缆接入超高频局放传感器输出的信号,高频电流局放监测模块通过屏蔽电缆接入高频电流局放传感器输出的信号,超声波局放监测模块通过屏蔽电缆接入超声波局放传感器输出的信号,地电波局放监测模块通过屏蔽电缆接入地电波局放传感器输出的信号,以上共同构成局放在线监测功能。
机械特性在线检测单元包括:跳合圈电流监测模块、储能电机电流监测模块、开关位移监测模块、辅助接点监测模块。其中,跳合闸线圈电流监测模块、储能电机电流监测监测模块通过屏蔽电缆接入霍尔电流传感器输出的信号,开关位移监测模块通过屏蔽电缆接入机械位移传感器输出的信号,辅助接点监测模块通过屏蔽电缆接入开关辅助接点信号,以上传感器均安装于环网柜内。
通讯接口单元包括:物联网微功率通讯模块、4G/5G通信模块、以太网通讯模块、HMI接口模块。其中:物联网微功率通讯模块通过LORA方式与环网柜内的物联网微功率传感器通讯,用于采集环网柜内的非电气量信息,包括环网柜内断路器触头、母线搭接面、电缆搭接头的温度、SF6气体密度和泄露、柜内水浸等信号。4G/5G通讯模块通过运行商网络直接将在线监测装置的监测数据送到配网运维主站,为评估智能配电网环网柜的健康情况提供数据支撑;以太网通讯模块通过屏蔽电缆与配网DTU装置通讯,通过配网DTU装置接入在线监测装置的监测数据送到配网运维主站。
人机接口单元包括:蓝牙通讯模块、HMI接口模块和调试接口模块。具体的,蓝牙通讯模块通过蓝牙方式与手持式调试终端通讯,给手持式调试终端提供在线监测数据,包括用于展示在线监测装置运行状态、局放谱图、历史曲线的原始数据。HMI接口模块通过屏蔽电缆与固定式调试终端通讯,给固定式调试终端提供在线监测数据,包括用于展示在线监测装置运行状态、局放谱图、历史曲线的原始数据。调试接口模块通过专用调试电缆与电脑调试终端通讯,用于装置程序和配置的更新,提供装置级维护手段。
电源模块接入配网环网PT柜输出的DC24V电源或AC220V电源,电源模块除了给在线监测装置提供DC5V电源外,还给霍尔电流传感器提供±12V电源。
高速采样电路包含在超高频局放监测模块、高频电流局放在线监测模块、超声波局放在线监测模块、地电波局放在线监测模块内部,采样频率达到4M以上,用于实现以上模块接入的局放传感器输出的信号高速采样,其采样使能以及采样周期受处理器模块控制,并将采样数据上传至处理器模块,两者之间通过SPI接口通讯。
低速采样电路包含在跳合圈电流监测模块、储能电机电流监测模块、开关位移监测模块内部,采样频率达到10K以上,用于实现以上模块接入的传感器的信号采样,其采样使能以及采样周期受处理器模块控制,并将采样数据上传至处理器模块,两者之间通过SPI接口通讯。
上述实施例提供的在线监测装置集成了主流在线监测功能,解决了目前环网柜上安装的在线监测设备数量、厂家众多且存在部分功能重叠的问题,不仅有利于环网柜的运维管理,而且还能降低环网柜在线监测整体成本。本发明中涉及的在线监测装置在局放在线监测、机械特性在线监测、物联网微功率接入均支持多维度数据分析,能够有效提升环网柜健康度的评估水平。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。