CN114069832A - 基于一二次设备融合的gis智能化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于一二次设备融合的GIS智能化系统，包括：GIS本体设备，用于执行：间隔模拟量和数字量的智能化采集、上送及控制指令下达；智能汇控柜，用于执行：间隔的保护、测量、控制及监视；GIS本体设备与智能汇控柜通讯连接。本发明可实现GIS成套设备的小型化、数字化、智能化，降低GIS设备室空间需求、提高设备保护性能，实现一二次设备状态实时监测预警，提升变电站智能化运维水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于一二次设备融合的GIS智能化系统，属于电力系统技术领域。
背景技术
GIS设备自上世纪60年代实用化以来，相较于敞开式电气设备，因其结构紧凑、配置灵活、性能优异、安全可靠、维护量少等优点，在变电站中的应用愈加广泛。随着智能化变电站的快速发展，针对二次设备与回路的智能化方案得到了大量的研究、认证与实践，如智能单元、合并终端、汇控柜等产品与方案，也获得了市场的认可；另一方面，针对一次设备的智能化方案，则少有研究。
随着变电站智能化要求的进一步提高，传统GIS智能化方案愈发难以解决长久存在的问题：电磁式互感器绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱和及铁磁谐振过电压的可能性；开关设备与二次设备间仍通过大量电缆实现信息交互，耗费大量金属且信号传输可靠性低、抗干扰能力弱；传统汇控柜柜体尺寸大，接线复杂，相关设备间功能存在重复，造成资源浪费等。
因此，针对上述问题，有必要设计一种基于一二次设备融合的GIS智能化系统。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，解决上述技术问题，提出基于一二次设备融合的GIS智能化系统。
本发明具体采用如下技术方案：基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，包括：
GIS本体设备，用于执行：间隔模拟量和数字量的智能化采集、上送及控制指令下达；
智能汇控柜，用于执行：间隔的保护、测量、控制及监视；
GIS本体设备与智能汇控柜通讯连接。
作为一种较佳的实施例，GIS本体设备包括：
光学电流互感器，用于：采集回路电流；
电子式电压互感器，用于：采集回路电压；
开关量光纤化模块，用于：将接线繁多的GIS本体信号转换为数字化光信号；
在线监测光纤化模块，用于：通过各类传感器、采集器，就地将绝缘特性、机械特性及电气特性的GIS在线监测数据，转换为数字化光信号，并上传至变电站内在线监测系统。
作为一种较佳的实施例，智能汇控柜包括：
间隔性保护模块，用于：根据保护配置不同，完成间隔内电气量保护功能；
间隔采集控制模块，用于：采集间隔内各互感器及开关设备的光或电信号，汇集后以光信号方式与变电站内母线保护、变压器保护及站域保护进行跨间隔保护交互，共同完成跨间隔保护与控制功能；
间隔多功能测控模块，用于：集成测量、计量、控制及PMU功能，完成间隔数据的智能化、集约化监视与控制；
智能模拟屏模块，用于：采用数字化信息采集方式，接收间隔多功能测控模块传递的间隔数据，并展示运行维护所关注的信息；
预制式接口模块，用于：将与外部设备及系统的物理接口定制化、标准化。
作为一种较佳的实施例，开关量光纤化模块根据功能需求不同，分为断路器、隔离开关、接地刀闸及GIS本体四个类别，并一体化集成于相应的开关设备的机构箱或GIS本体接线箱中。
作为一种较佳的实施例，间隔采集控制模块是独立于间隔性保护模块之外的一套采样及控制功能单元，保证作为间隔后备保护的变电站内母线保护、变压器保护、站域保护，进行跨间隔保护的独立性与可靠性。
作为一种较佳的实施例，多功能测控模块用于优化二次回路，具体包括：汇集仪表显示、信号灯、模拟主接线功能所需的数据输入，并结合智能模拟屏模块完成用户界面的信息展示与控制；通过逻辑运算得到“断路器总位置”、“三相不一致”信号；结合开关量光纤化模块，完成对断路器防跳、断路器压力闭锁、电机储能及防误闭锁回路的优化。
作为一种较佳的实施例，GIS本体设备与智能汇控柜之间，通过光缆与电缆进行通讯连接，对外采用预制式单缆连接，经预制式接口模块实现即插即用的模块间连接；预制式单缆为光电混合缆。
作为一种较佳的实施例，光学电流互感器、电子式电压互感器设置于GIS本体设备上，替换安装的原电磁式互感器位置。
作为一种较佳的实施例，智能汇控柜布设于GIS本体设备的一侧。
作为一种较佳的实施例，在线监测光纤化模块配套的传感器，用于监测到SF6气体绝缘特性、开关机械特性以及机构电气特性；传感器的型式应当包括但不限于：SF6密度微水传感器、位移传感器、跳合闸电流采集器、温度传感器。
本发明所达到的有益效果：本发明针对传统GIS智能化方案难以解决长久存在的诸如电磁式互感器绝缘薄弱、体积笨重、动态范围小、存在铁芯饱和及铁磁谐振过电压的可能性；开关设备与二次设备间仍通过大量电缆实现信息交互，耗费大量金属且信号传输可靠性低、抗干扰能力弱；传统汇控柜柜体尺寸大，接线复杂，相关设备间功能存在重复，造成资源浪费的技术问题，采用本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，通过GIS本体设备，用于执行：间隔模拟量和数字量的智能化采集、上送及控制指令下达；智能汇控柜，用于执行：间隔的保护、测量、控制及监视；GIS本体设备与智能汇控柜通讯连接，可实现GIS成套设备的小型化、数字化、智能化，降低GIS设备室空间需求、提高设备保护性能，实现一二次设备状态实时监测预警，提升变电站智能化运维水平。
附图说明
图1是本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统的优选实施例的示意图；
图2是本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统的智能化在线监测拓扑示意图；
图3是本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统的间隔性保护拓扑示意图；
图4是本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统的跨间隔保护拓扑示意图；
图5是本发明的基于一二次设备融合的GIS智能化系统的间隔多功能测控拓扑示意图。
图中标记的含义：1-GIS本体设备，2-智能汇控柜，3-光学电流互感器，4-电子式电压互感器，5-开关量光纤化模块，6-在线监测光纤化模块，7-间隔性保护模块，8-间隔采集控制模块，9-间隔多功能测控模块，10-智能模拟屏模块，11-预制式接口模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：如图1所示，本发明提出基于一二次设备融合的GIS智能化系统，按照间隔配置，每个间隔包含一套GIS本体智能化功能模块组合和一套智能控制模块组合；其中GIS本体智能化功能模块组合分别安装于GIS本体设备1中的各相应位置，智能控制模块组合安装于智能汇控柜2中。
GIS本体智能化功能模块组合包括：光学电流互感器3、电子式电压互感器4、开关量光纤化模块5及在线监测光纤化模块6；其中光学电流互感器3与开关量光纤化模块5的数量应根据变电站功能配置确定，应不限于附图中标识的数量。智能控制模块组合包括：间隔性保护模块7、间隔采集控制模块8、间隔多功能测控模块9、智能模拟屏模块10、预制式接口模块11。
光学电流互感器3、电子式电压互感器4的输出均直接以光信号方式上送至间隔性保护模块7、间隔采集控制模块8或间隔多功能测控模块9，完成采样数据的上送传输。
开关量光纤化模块5将间隔内断路器、隔离开关、接地刀闸及GIS本体等设备二次接线箱中接线繁多的GIS本体信号转换为光纤信号，上送至间隔多功能测控模块9，完成采样数据的传输。
优选的，如图2所示，在线监测光纤化模块6配套的N个传感器，应能监测到SF6气体绝缘特性、开关机械特性以及机构电气特性，并传输给变电站内在线监测系统；传感器的型式应当包括但不限于：SF6密度微水传感器、位移传感器、跳合闸电流采集器、温度传感器等。在线监测光纤化模块6以串口通讯电缆或4～20mA小信号采集电缆等方式，从各传感器接收在线监测信号，并以光缆方式向变电站内在线监测系统上送收集到的信息；传感器数量及类型，需根据用户运行维护需求确定，数量不以附图2为限。
如图3所示，间隔性保护模块7根据光学电流互感器3、电子式电压互感器4的光纤化采样数据，结合保护逻辑需求，以电缆硬接点信号的方式，向间隔内断路器、隔离开关及接地刀闸等开关设备二次机构箱传输控制指令。
如图4所示，间隔采集控制模块8，对于光学电流互感器3与电子式电压互感器4以光缆方式接收信息，对二次机构箱中的断路器、隔离开关及接地刀闸等开关设备的位置、控制等信息，以电缆硬接点方式交互信息；对变电站内跨间隔保护设备的采样与控制需求，以光缆方式交互信息。
如图5所示，间隔多功能测控模块9，一方面根据用户运行维护需求，将光学电流互感器3、电子式电压互感器4、开关量光纤化模块5经光纤采样的数据以通讯方式传输给智能模拟屏模块10；另一方面，以电缆硬接点信号的方式，向间隔内断路器、隔离开关及接地刀闸等开关设备二次机构箱下发，来自智能模拟屏模块10、变电站内综合自动化系统、远方调度集控或其它合法访问单元的控制指令。
预制式接口模块11汇集智能汇控柜内各功能模块对外信息交互需求，通过包含电缆与光缆的定制化接口，与来自本GIS间隔设备之外的设备与系统交互信息。
通过上述描述可知，GIS本体与智能汇控柜之间通过就地光纤化方法，优化二次回路、减少电缆消耗量，进而缩小设备尺寸，使间隔保护、监测与控制等功能更加智能化、整体布置更加紧凑。
优选的，GIS与智能汇控柜间的连接电缆、光缆均采用预制式，减少现场工作量。
优选的，开关量光纤化模块5根据功能需求，可分为断路器、隔离开关、接地刀闸及GIS本体等类别；实际应用中针对GIS设备特点，应允许对上述类型中的两种或多种进行合并、统一等优化设计。
优选的，间隔多功能测控模块9应能根据用户运行维护需求，通过对采样数据的逻辑运算，合成“断路器总位置”、“三相不一致”等信号。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，包括：
GIS本体设备(1)，用于执行：间隔模拟量和数字量的智能化采集、上送及控制指令下达；
智能汇控柜(2)，用于执行：间隔的保护、测量、控制及监视；
所述GIS本体设备(1)与所述智能汇控柜(2)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述GIS本体设备(1)包括：
光学电流互感器(3)，用于：采集回路电流；
电子式电压互感器(4)，用于：采集回路电压；
开关量光纤化模块(5)，用于：将接线繁多的GIS本体信号转换为数字化光信号；
在线监测光纤化模块(6)，用于：通过各类传感器、采集器，就地将绝缘特性、机械特性及电气特性的GIS在线监测数据，转换为数字化光信号，并上传至变电站内在线监测系统。
3.根据权利要求2所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述智能汇控柜(2)包括：
间隔性保护模块(7)，用于：根据保护配置不同，完成间隔内电气量保护功能；
间隔采集控制模块(8)，用于：采集间隔内各互感器及开关设备的光或电信号，汇集后以光信号方式与变电站内母线保护、变压器保护及站域保护进行跨间隔保护交互，共同完成跨间隔保护与控制功能；
间隔多功能测控模块(9)，用于：集成测量、计量、控制及PMU功能，完成间隔数据的智能化、集约化监视与控制；
智能模拟屏模块(10)，用于：采用数字化信息采集方式，接收间隔多功能测控模块传递的间隔数据，并展示运行维护所关注的信息；
预制式接口模块(11)，用于：将与外部设备及系统的物理接口定制化、标准化。
4.根据权利要求2所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述开关量光纤化模块(5)根据功能需求不同，分为断路器、隔离开关、接地刀闸及GIS本体四个类别，并一体化集成于相应的开关设备的机构箱或GIS本体接线箱中。
5.根据权利要求3所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述间隔采集控制模块(8)是独立于间隔性保护模块(7)之外的一套采样及控制功能单元，保证作为间隔后备保护的变电站内母线保护、变压器保护、站域保护，进行跨间隔保护的独立性与可靠性。
6.根据权利要求3所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述多功能测控模块(9)用于优化二次回路，具体包括：汇集仪表显示、信号灯、模拟主接线功能所需的数据输入，并结合智能模拟屏模块(10)完成用户界面的信息展示与控制；通过逻辑运算得到“断路器总位置”、“三相不一致”信号；结合开关量光纤化模块(5)，完成对断路器防跳、断路器压力闭锁、电机储能及防误闭锁回路的优化。
7.根据权利要求3所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述GIS本体设备(1)与所述智能汇控柜(2)之间，通过光缆与电缆进行通讯连接，对外采用预制式单缆连接，经预制式接口模块(11)实现即插即用的模块间连接；所述预制式单缆为光电混合缆。
8.根据权利要求2所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述光学电流互感器(3)、所述电子式电压互感器(4)设置于所述GIS本体设备(1)上，替换安装的原电磁式互感器位置。
9.根据权利要求2所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述智能汇控柜(2)布设于所述GIS本体设备(1)的一侧。
10.根据权利要求1所述的基于一二次设备融合的GIS智能化系统，其特征在于，所述在线监测光纤化模块(6)配套的传感器，用于监测到SF6气体绝缘特性、开关机械特性以及机构电气特性；传感器的型式应当包括但不限于：SF6密度微水传感器、位移传感器、跳合闸电流采集器、温度传感器。
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