CN116559611A - 低压绝缘监测及故障定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低压绝缘监测及故障定位系统，涉及绝缘监测技术领域，包括IT系统、PE线、交换机、上位机，包括多组绝缘监测设备，所述绝缘监测设备包括监测主机、网关、定位模块和互感器；所监测主机用于发送电脉冲信号至母排，计算绝缘阻值及产生故障定位电流；同一时刻仅有一个监测主机处于工作状态对IT系统进行监测；该低压绝缘监测及故障定位系统，通过监测主机的以太网口交互数据，在两个以上IT系统耦合时，通过交换机把监测主机互联实现数据交互，并通过接入耦合ACB反馈信号至监测主机数字量输入，取消激活监测主机，从而可快速将多组绝缘监测设备及其监测的IT系统连接到一个监测系统中，对多个IT系统的低压配电回路分别监测。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘监测技术领域，具体涉及低压绝缘监测及故障定位系统。
背景技术
低压配电系统由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成。而为了监测低压配电系统的低压配电回路中是否有电流泄漏，需要设置绝缘监测装置对低压配电系统进行监测。
公开号为CN109655704A的中国专利，公开了一种低压绝缘监测系统，包括低压绝缘监测柜、上位机和漏电流采集装置；所述低压绝缘监测柜内包括：绝缘监测装置、故障定位装置和控制器，所述绝缘监测装置和所述故障定位装置分别与所述控制器相连；所述上位机与所述控制器通过以太网连接；所述漏电流采集装置设置于低压开关柜与低压用电设备间的配电回路中，并通过线缆与所述故障定位装置连接。该系统结构简单，可靠性高、运维成本低。
然而其是通过一个低压绝缘监测柜监测一个或多个低压开关柜，对于多个单独存在的由低压绝缘监测柜和低压开关柜等组成的低压绝缘监测系统，上述现有技术不便于快速将多个单独存在低压绝缘监测系统连接到一起进行监测。
发明内容
本发明的目的是提供低压绝缘监测及故障定位系统，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低压绝缘监测及故障定位系统，包括IT系统、PE线、交换机、上位机，包括多组绝缘监测设备，所述绝缘监测设备包括监测主机、网关、定位模块和互感器；所监测主机用于发送电脉冲信号至母排，计算绝缘阻值及产生故障定位电流；同一时刻仅有一个监测主机处于工作状态对IT系统进行监测；两个IT系统耦合时通过监测主机的以太网口交互数据，两个以上IT系统耦合时通过交换机将监测主机连接进行交互数据；所述定位模块用于捕捉绝缘阻值低的回路产生的电流信号，所述电流信号由互感器采集；所述网关用于与上位机数据交互，用于绝缘故障跳闸、实时数据监控、故障报警。
进一步的，所述监测主机经过预先设置，监测主机的预先设置包括警报设置、绝缘故障定位、参数设置；所述警报设置包括绝缘报警、适用范围、电网形式、ISOnet、输出；所述绝缘故障定位包括通用设置、通道扫描、启用通道、分组设置和通道；所述参数设置包括语言、时钟、接口。
进一步的，多个IT系统耦合时，通过接入耦合ACB反馈信号至监测主机的数字量输入，取消激活监测主机，实现仅有一个监测主机处于工作状态。
进一步的，多个IT系统耦合时，通过配置监测主机的ISOnet，使监测主机轮流工作，实现仅有一个监测主机处于工作状态。
进一步的，接入耦合ACB反馈信号，取消激活监测主机的步骤为：将常开的ACB的反馈信号接入监测主机；监测主机通过以太网接口互联，并使IP地址为同一网段的不同地址；设置BCOM参数，用于使系统名或子系统一致，设备地址唯一；添加设备并使设备数量与耦合的IT系统中的监测主机数量一致；访问监测主机，导入配置文件，将定位模块中EDSsync功能开启；设置监测主机的报警设置和ISOnet。
进一步的，所述监测主机型号为ISO685，所述网关型号为COM465IP，所述定位模块型号为EDS440；所述上位机包括PLC和HMI，所述PLC用于绝缘故障跳闸，所述HMI用于实时数据监控、故障报警。
进一步的，所述监测主机上设置有与之连接操作面板，所述操作面板上设置有RJ45连接线，所述操作面板通过RJ45连接线与监测主机连接；所述监测主机、网关、定位模块均采用DIN35导轨安装；所述互感器安装在需要故障定位的负载回路上，且每组需要故障定位的负载回路均安装有互感器，负载回路的三相或两相电源线均穿过互感器，互感器输出线接入定位模块，且接线方向统一；所述监测主机用于发送电脉冲信号至被监视的IT系统的母排，所述负载回路的前端安装有空开；所述监测主机的KE、E端子均与PE线连接；所述监测主机还连接有继电器，所述继电器连接有蜂鸣器，监测主机用于通过控制继电器控制蜂鸣器报警。
进一步的，所述监测主机、网关、定位模块之间通过BMS总线进行数据交互，所述网关通过BMS总线采集数据供PLC和HMI读取数据。
进一步的，所述网关经过预先设置，网关的预先设置包括以太网、BMS、BCOM；所述以太网设置时将IP地址设置为系统同网段中的唯一地址；所述定位模块经过预先设置，定位模块的预先设置包括设置BMS总线地址。
1、与现有技术相比，本发明提供的低压绝缘监测及故障定位系统，通过在两个IT系统耦合时，通过监测主机的以太网口交互数据，在两个以上IT系统耦合时，通过交换机把监测主机互联实现数据交互，并通过接入耦合ACB反馈信号至监测主机数字量输入，取消激活监测主机，从而可快速将多组绝缘监测设备及其监测的IT系统连接到一个监测系统中，对多个IT系统的低压配电回路分别监测。
2、与现有技术相比，本发明提供的低压绝缘监测及故障定位系统，通过配置监测主机的ISOnet，可实现监测主机的轮流工作，对不同的IT系统进行监测，快速确定出现低压绝缘故障的IT系统及IT系统出现故障的具体低压配电回路。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的故障定位原理电路示意图；
图2为本发明实施例提供的网关端子示意图；
图3为本发明实施例提供的定位模块端子示意图；
图4为本发明实施例提供的互感器安装电路示意图；
图5为本发明实施例提供的监测主机端子示意图；
图6为本发明实施例提供的监测主机电脉冲信号线示意图；
图7为本发明实施例提供的ACB与母排及监测主机连接示意图；
图8为本发明实施例提供的ACB与监测主机连接示意图；
图9为本发明实施例提供的两个IT系统耦合时监测主机以太网线连接示意图；
图10为本发明实施例提供的两个以上IT系统耦合时监测主机以太网线连接示意图；
图11为本发明实施例提供的网关工作电源连接示意图；
图12为本发明实施例提供的网关以太网网络连接示意图；
图13为本发明实施例提供的互感器接入示意图；
图14为本发明实施例提供的各模块RS485接口及端子参照表；
图15为本发明实施例提供的修改EDS参数的界面示意图；
图16为本发明实施例提供的修改设备地址与子系统编号对应时的界面示意图；
图17为本发明实施例提供的生成的DB块中变量MB_Unit_ID时的界面示意图；
图18为本发明实施例提供的修改Device ID的界面示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。
在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
本文所述实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。因此，实施例不限于附图中的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不旨在是限制性的。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
请参阅图1-图18：
1、低压绝缘监测及故障定位系统，实时绝缘阻值，在触发报警时，能定位出发生绝缘故障的回路，包括多组绝缘监测设备，每组绝缘监测设备包括监测主机、网关、定位模块和互感器，作为本申请实施例监测主机型号为ISO685，网关型号为COM465IP，定位模块型号为EDS440，其中定位模块有多个。
监测主机用于发送电脉冲信号至母排，以计算绝缘阻值及产生故障定位电流；定位模块用于捕捉绝缘阻值低的回路产生的电流信号（电流信号由互感器采集）；网关用于与上位机数据交互，优选的上位机为PLC及HMI；PLC用于绝缘故障跳闸；HMI用于实时数据监控、故障报警等。
2、系统安装：
2.1、监测主机（ISO685）：
监测主机通常安装在被监测的电网段ACB柜内，采用标准的DIN35导轨安装。监测主机操作面板为嵌入式安装，需在柜门上开孔（尺寸：135.5*65.5），然后通过RJ45连接线连接至监测主机（注意：此接口不是以太网接口，禁止接入以太网设备）。
2.2、网关（COM465IP）：
网关通常与监测主机安装在一起，采用标准的DIN35导轨安装。
2.3、定位模块（EDS440）及互感器安装：
定位模块安装就近安装在需故障定位的负载回路较多的盘柜内，采用标准的DIN35导轨安装。每个模块可接入12个回路，每组需要故障定位的负载回路需要安装一个互感器，负载回路的三相/两相电源线都需穿过互感器，然后互感器输出线接入定位模块中（互感器安装方向、接线方向没有强制要求，安装时统一即可），参照图4。
3、线路连接：
3.1、监测主机（ISO685）：
3.1.1、工作电源：
监测主机工作电源为AC220V，接入到A1/+、A2/-端子，参照图5。
3.1.2、监测主机电脉冲信号线：
监测主机需注入电脉冲信号至被监视的IT系统（IT-System）的母排中。负载回路的三相系统L1/L2/L3接入L1/+、L2、L3/-端子，单相系统L/N接入L1/+、L3/-端子，在接入前端需安装空开，参照图6。
3.1.3、PE线连接：
监测主机的KE、E端子需同时连接到PE线。
3.1.4、监测主机取消激活信号：
同一时刻，每个IT系统只允许1台监测主机处于工作状态，在多个IT系统耦合时，需要使其中1台或多台监测主机取消激活（或轮流工作，详见ISOnet），将母联的ACB合闸反馈信号串联到监测主机X1接口“I3”、“+”端子，参照图7、图8。
3.1.5、以太网线连接：
同一时刻，每个IT系统只允许1台监测主机处于工作状态，在两个IT系统耦合时，通过监测主机的以太网口交互数据，参照图9。如果系统中两个以上IT系统需要耦合，需要使用交换机（Ethernet SWITCH）把监测主机互联实现数据交互，参照图10。
3.2、网关（COM465IP）：
3.2.1、工作电源：
网关工作电源为AC220V，接入到A1/+、A2/-端子，参照图11
3.2.2、以太网网络连接（Modbus TCP）：
网关通过BMS总线采集系统中的数据，并作为Modbus TCP的服务器，供上位机读取数据，参照图12。
3.3、定位模块（EDS440）：
3.3.1、工作电源：
定位模块工作电源为AC220V，接入到A1/+、A2/-端子。
3.3.2、互感器接入：
互感器CT1-12输出线路分别接入K1-12、I1-12，参照图13。
3.4、BMS总线：
监测主机、网关、定位模块之间通过BMS总线进行数据交互，BMS总线是基于RS485总线协议，各模块的RS485A、RS485B并入RS485总线即可。各模块RS485接口及端子参照图14。
各模块连接完成后，将监测主机即网关的终端电阻拨为ON。
4、参数设置：
4.1、监测主机设置：
4.1.1、警报设置：
a)绝缘报警：
推荐报警1：100Ω/V，例如：400V系统设置40kΩ；推荐报警2：50Ω/V；故障记忆功能：关；
b)适用范围：供电电路；
c)电网形式：三相交流（三相）/交流（单相）；
d)ISOnet：
ISOnet：BCOM（启用ISOnet）；
设备数量：ISOnet设备数量；
e)输出：
①继电器1、2：根据实际需求设置（此项目外接了蜂鸣器，设置报警1或报警2输出继电器1）；
②蜂鸣器：监测主机自带的蜂鸣器；
4.1.2、绝缘故障定位：
a)通用设置：
电流：50mA；
模式：自动；
通道扫描：自动；
b)通道扫描：
扫描BMS总线中的定位模块；（如果在后续的设置中无法读取通道数据，可以尝试重新扫描通道）；
c)启用通道：
启用/禁用定位模块的通道；
d)分组设置：
批量设置各通道的参数；
CT监视：启用/禁用互感器连接监视（未接互感器的通道禁用）；
响应电流（I△L）：默认5mA，如果定位不到可适当降低；响应值必须低于设定的定位电流值；
e)通道：设置单个通过参数；
4.1.3、参数设置：
a)语言；
b)时钟；
c)接口：
①写访问：S443(通过浏览器修改参数，修改EDS回路名及启/紧用CT监视)，用网线连接ISO685（注意，监测主机正面的RJ45接口不是以太网接口，以太网接口在底面），打开浏览器，输入ISO685的IP地址，在Device>Menu>EDS>channel中修改EDS参数，参照图15。
如果登陆时出现“checking for texts”错误，可以尝试更换浏览器/电脑，或通过虚拟机连接ISO685。
②以太网：设置IP地址，如果使用ISOnet时，设备IP地址设置同一网段不同地址；
③BCOM：设置子系统及设备地址，如果IT系统需要耦合时设置，子系统必须相同，设备地址必须唯一；
④RS485：设置BMS总线地址（默认为1，设置为1）。
4.2、网关设置：
COM465IP支持WebSever，可通过浏览器查看系统信息及参数设置。打开浏览器，输入网关IP，设备出厂的IP为：192.168.0.254，万能IP为：169.254.0.1。
COM465IP只需要设置BCOM/IP地址/BMS总线地址。点击总线一览>COM465IP>菜单>接口。
4.2.1、以太网：
IP地址设置为系统同网段中的唯一地址；
4.2.2、BMS：
网关的BMS总线地址设置为“2”；
4.2.3、BCOM：
子系统默认为1，如果修改，上位机的相关参数也需修改。
在MCGS触摸屏中，修改设备地址与子系统编号对应，参照图16。
在TIA PORTAL中，修改调用Modbus CLINET功能块时生成的DB块中变量MB_Unit_ID，参照图17。
在ModScan中，修改Device ID，参照图18。
4.3、定位模块设置：
定位模块只需设置BMS总线地址即可，第一个定位模块的BMS地址从3开始，依次往后递推。定位模块BMS总线地址设置流程：
①在EDS440模块面板通过单击ADDR按钮可以来回切换各回路报警状态及模块BMS地址。
②长按ADDR键3S直至面板显示的BMS地址LED闪烁，此时RESET键和ADDR键的功能切换为数值+1、-1，以此设置BMS地址，调整为需设定的地址值后，长按ADDR键直至面板显示的BMS地址LED不闪烁，至此，定位模块地址设置完成。
5、故障定位原理概述：
ISO685监测与定位模块EDS440结合使用可以准确的定位绝缘故障。在系统绝缘阻值下降到设置的响应值 Ran2 (LED ALARM 2) 之后，ISO685会产生一个周期性定位电流。因此，系统导线通过一个先定的电阻交替接地。由此产生的定位电流取决于现有的绝缘故障的大小和系统电压。它是由ISO685上的设置决定的。绝缘故障是通过EDS440和连接的测量电流互感器进行选择性地定位。定位电流通过带电线路的绝缘故障位置采取最短的方式从定位电流发生器流过。从那里，它流过绝缘故障和PE线返回到ISO685。这个定位电流脉冲通过在绝缘故障路径上的测量电流互感器检测并且通过连接的EDS440发出信号。在绝缘故障定位过程中，监测的功能不激活。如果在绝缘故障定位过程中，定位电流下降小于有EDS440测量的值时，绝缘故障定位由 ISO685结束，参照图1。
6、IT系统耦合：
同一时刻，每个IT系统只允许1台监测主机处于工作状态，在多个IT系统耦合时，提供2种方案：
①接入耦合ACB反馈信号至ISO685数字量输入，取消激活ISO685；
②通过ISOnet，使ISO685轮流工作。
6.1、接入耦合ACB反馈信号，取消激活ISO685方案实施步骤：
a、ACB反馈信号监测主机X1接口的”+”、“I3”端子；
b、监测主机通过以太网接口互联，IP地址设置同一网段的不同地址；
c、设置BCOM参数：系统名/子系统要设置一致，设备地址必须唯一；
d、启动BCOM Group Manager软件，点击Add device添加设备，添加的设备数量与耦合的IT系统中的ISO685数量一致。添加设备后，BCOM Subsystem/BCOM Device Address必须设置与步骤3设置的BCOM子系统一致/设备地址。然后点击左上角FileSave保存（文件名必须为：grp_0101.cfg）。
e、通过浏览器访问ISO685，导入配置文件。在"Device">"Menu">"Settings">"File"，Selecttarget folder "group"，Select file "grp_0101.cfg"，Save，Download栏中会出现”grp_0101.cfg”的文件，表示导入成功。
f、继续在浏览器中，"Device">"Menu">"EDS">"General">"EDSsync"(on)。
g、ISO685参数设置，MENU>警报设置>ISOnet>关。
6.2、通过ISOnet连接耦合IT系统中的ISO685：
a、监测主机通过以太网接口互联，IP地址设置同一网段的不同地址；
b、设置BCOM参数：系统名/子系统要设置一致，设备地址必须唯一；
c、ISO685参数设置，MENU>警报设置>ISOnet>BCOM；
至此，ISOnet配置结束。与接入耦合框架式断路器（ACB）反馈信号，停用ISO685的方式相比，这种方式响应时间会比较长。
7、上位机监视画面：
监视画面包含了各个监视支路绝缘报警、断线故障，以及各个母排绝缘的历史趋势曲线等；
8、注意事项：
①在绝缘和电压测试之前，ISO685在测试持续期间必须与IT系统断开。
②确保在每一个相互连接的IT系统中只有一台工作的ISO685，且无其它绝缘监测设备（旧盘柜改造需拆除原本的绝缘表）。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.低压绝缘监测及故障定位系统，包括IT系统、PE线、交换机、上位机，其特征在于：包括多组绝缘监测设备，所述绝缘监测设备包括监测主机、网关、定位模块和互感器；
所监测主机用于发送电脉冲信号至母排，计算绝缘阻值及产生故障定位电流；同一时刻仅有一个监测主机处于工作状态对IT系统进行监测；两个IT系统耦合时通过监测主机的以太网口交互数据，两个以上IT系统耦合时通过交换机将监测主机连接进行交互数据；
所述定位模块用于捕捉绝缘阻值低的回路产生的电流信号，所述电流信号由互感器采集；
所述网关用于与上位机数据交互，用于绝缘故障跳闸、实时数据监控、故障报警。
2.根据权利要求1所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：所述监测主机经过预先设置，监测主机的预先设置包括警报设置、绝缘故障定位、参数设置；
所述警报设置包括绝缘报警、适用范围、电网形式、ISOnet、输出；
所述绝缘故障定位包括通用设置、通道扫描、启用通道、分组设置和通道；
所述参数设置包括语言、时钟、接口。
3.根据权利要求2所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：多个IT系统耦合时，通过接入耦合ACB反馈信号至监测主机的数字量输入，取消激活监测主机，实现仅有一个监测主机处于工作状态。
4.根据权利要求2所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：多个IT系统耦合时，通过配置监测主机的ISOnet，使监测主机轮流工作，实现仅有一个监测主机处于工作状态。
5.根据权利要求3所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：接入耦合ACB反馈信号，取消激活监测主机的步骤为：将常开的ACB的反馈信号接入监测主机；监测主机通过以太网接口互联，并使IP地址为同一网段的不同地址；设置BCOM参数，用于使系统名或子系统一致，设备地址唯一；添加设备并使设备数量与耦合的IT系统中的监测主机数量一致；访问监测主机，导入配置文件，将定位模块中EDSsync功能开启；设置监测主机的报警设置和ISOnet。
6.根据权利要求1所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：所述监测主机型号为ISO685，所述网关型号为COM465IP，所述定位模块型号为EDS440；
所述上位机包括PLC和HMI，所述PLC用于绝缘故障跳闸，所述HMI用于实时数据监控、故障报警。
7.根据权利要求1所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：所述监测主机上设置有与之连接操作面板，所述操作面板上设置有RJ45连接线，所述操作面板通过RJ45连接线与监测主机连接；
所述监测主机、网关、定位模块均采用DIN35导轨安装；
所述互感器安装在需要故障定位的负载回路上，且每组需要故障定位的负载回路均安装有互感器，负载回路的三相或两相电源线均穿过互感器，互感器输出线接入定位模块，且接线方向统一；
所述监测主机用于发送电脉冲信号至被监视的IT系统的母排，所述负载回路的前端安装有空开；
所述监测主机的KE、E端子均与PE线连接；
所述监测主机还连接有继电器，所述继电器连接有蜂鸣器，监测主机用于通过控制继电器控制蜂鸣器报警。
8.根据权利要求1所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：所述监测主机、网关、定位模块之间通过BMS总线进行数据交互，所述网关通过BMS总线采集数据供PLC和HMI读取数据。
9.根据权利要求1所述的低压绝缘监测及故障定位系统，其特征在于：所述网关经过预先设置，网关的预先设置包括以太网、BMS、BCOM；所述以太网设置时将IP地址设置为系统同网段中的唯一地址；
所述定位模块经过预先设置，定位模块的预先设置包括设置BMS总线地址。
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