CN118376887A - 电网运行设备在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网运行设备在线监测系统，其包括第一至第四电阻、绝缘检测单元和显示单元；该绝缘检测单元包括中央处理控制器、第一电流互感器、互感器电流采样模块和通信模块等；该第一至第三电阻分别连接负载设备的三相母线，并且该第一至第三电阻进行星形连接后，再与第四电阻的一端连接，该第四电阻的另一端分别与中央处理控制器、第一接地线连接，该第一接地线穿过第一电流互感器后接地，该互感器电流采样模块分别与中央处理控制器、第一电流互感器连接，该中央处理控制器经通信模块与显示单元连接。本发明的在线监测系统能满足离线的绝缘电阻测试和在线测量电网绝缘性能的需求，并能有效保证现场使用和操作的安全性。

Description

电网运行设备在线监测装置

技术领域

本发明具体涉及一种电网运行设备在线监测装置，属于电力技术领域。

背景技术

电网运行设备在线监测装置是一种能够在线监测高压电力电缆绝缘状态的装置，该装置的使用为诊断比如电缆、真空开关、绝缘子、避雷器等早期缺陷和事故隐患、控制突发性绝缘事故、监测电气设备绝缘性能的好坏提供了有效信息，并直接影响了电气设备的安全可靠运行。

图1所示是现有的一种电网运行设备监测装置，负载设备(例如电机、发电机及变压器等)的A、B、C三相高压线(电压范围可以在3-66KV)分别经三个高压断路器11接R1、R2、R3这3个电阻的一端，该3个电阻的另一端经高压电缆12接在一起，然后经高压输出线13等接入绝缘监测显示仪14，绝缘监测显示仪安装在二次仪表室。该检测装置中还可包括零序互感器15等。当高压断路器合闸，理想的情况下线路带电，三相电压平衡，三相电压通过该3个电阻，由于该3个电阻出线端是短接在一起的，所以该3个电阻的短接点是零电位，然后用高压线连接到绝缘监测显示仪，在理想的情况下应该是安全的，不会有高压引入。但实际情况下三相高压不是平衡的，所以引入绝缘监测显示仪的输出线不是零电位，一旦三相严重不平衡，或者有缺相短路，引入绝缘监测显示仪的输出线会带有高压，严重时会把绝缘监测显示仪击穿损坏，甚至会损坏二次仪表室的其他仪表，若这时有工作人员在操作绝缘监测显示仪，就会造成安全事故，具有很大的安全隐患。而且绝缘监测显示仪也不能监测三相是否带电或不带电、是否缺相或不平衡。对于带电运行时需要测量整个电网的绝缘性能，该电网运行设备监测装置不安全可靠。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电网运行设备在线监测装置，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一个方面提供了一种电网运行设备在线监测系统，其包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、绝缘检测单元和显示单元；所述绝缘检测单元包括中央处理控制器、第一电流互感器、互感器电流采样模块和通信模块连接；所述第一电阻、第二电阻、第三电阻分别连接负载设备的三相母线，并且所述第一电阻、第二电阻和第三电阻进行星形连接后，再与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与中央处理控制器、第一接地线连接，所述第一接地线穿过第一电流互感器后接地，所述互感器电流采样模块分别与中央处理控制器、第一电流互感器连接，所述中央处理控制器经通信模块与显示单元连接。

本发明的另一个方面提供了一种电网运行设备在线监测方法，该方法是基于所述电网运行设备在线监测系统实施的。

相较于现有技术，本发明提供的电网运行设备在线监测系统既能用于进行离线的绝缘电阻测试，也能很好地满足在线测量电网绝缘性能的需求，而且能有效保证现场使用和操作的安全性，杜绝安全隐患。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有的一种电网运行设备监测装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中一种电网运行设备在线监测装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例中第一电阻至第四电阻R和绝缘检测单元的第一种安装形式示意图；

图4是本发明一实施例中第一电阻至第四电阻R和绝缘检测单元的第二种安装形式示意图；

图5是本发明一实施例中第一电阻至第四电阻R和绝缘检测单元的第三种安装形式示意图；

图6是本发明一实施例中一种电网运行设备在线监测装置在变电站中的应用示意图之一；

图7是本发明一实施例中一种电网运行设备在线监测装置在变电站中的应用示意图之二；

图8是本发明一实施例中另一种电网运行设备在线监测装置的结构示意图；

图9是本发明一实施例中第四电阻R和绝缘检测单元的安装形式示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本发明的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图2所示，本发明的一个实施例提供的一种电网运行设备在线监测系统100可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、绝缘检测单元2和显示单元3。

其中，该四个电阻均为高压功率电阻。例如，第一至第三电阻的电阻值可以为30MΩ，第四电阻的电阻值可以为20MΩ。当然，这些电阻的电阻值不是固定的，可依据现场环境做相应的更改。

该绝缘检测单元2可以包括第一电流互感器201，中央处理控制器203，以及分别与中央处理控制器连接的互感器电流采样模块202、通信模块204、电源205、继电器控制模块206、直流高压发生模块208、模数电路采样模块209、高压放电模块210、高压测量模块211、显示按键控制模块212以及开关量输入模块213等。其中，该第一电流互感器也可以定义为小电流互感器。该通信模块与显示单元连接，连接方式包括无线或有线方式。示例性的，该通信模块为数据通信模块，其通过信号电缆6与显示模块连接。以及，该模数电路采样模块中可以包含第五电阻R5，即采样电阻。

该第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3分别连接负载设备的三相母线，并且该第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3进行星形连接后，再与第四电阻R4的一端连接。

该第四电阻R4的另一端分别与中央处理控制器、第一接地线L1连接，该第一接地线L1穿过第一电流互感器后接地，该第一电流互感器与第一互感器电流采样模块连接。

该继电器207设置在第一接地线上，并依次经继电器控制模块和直流高压发生模块与中央处理控制器连接。优选的，该继电器选用高压常闭隔离继电器。

该开关量输入模块213分别与中央处理控制器、高压断路器辅助触点214连接。

进一步的，该绝缘检测单元、显示单元分别安装在一次高压室4、二次低压仪表室5，并且该一次高压室与二次低压仪表室分立设置。

此外，该三相母线分别经第一高压断路器、第二高压断路器、第三高压断路器与第一电阻、第二电阻、第三电阻连接。

以及，本实施例的在线监测系统还可包括第二电流互感器215，所述第二电流互感器用于进行三相漏电流检测，因此可以被定义为漏电流互感器。

同时，该三相母线还分别经第一高压断路器K1、第二高压断路器K2、第三高压断路器K3与第二接地线L2、第三接地线L3、第四接地线L4接地，该第二接地线、第三接地线、第四接地线分别穿过第二电流互感器，并且该第二电流互感器也与互感器电流采样模块连接。

在本实施例中，所述显示模块可以包括各类仪表，也可以是显示器、触控屏或者手机、平板电脑等智能终端。

在本实施例中，所述负载设备可以是电机、变压器或发电机等，且不限于此。

以负载设备为电机为例，本实施例的电网运行设备在线监测系统在工作时，当电机带电运行时，如果三相平衡，第四电阻R4的电位是零，小电流互感器没有感应电流；三相不平衡或缺相时，第四电阻R4有高压引入，分压限流后小电流互感器有感应电流，采样后就能判断不平衡的程度和是否缺相，并在显示模块上显示；实际现场的三相电是不可能完全平衡的，所以只要电机带电，小电流互感器有感应电流，就能知道电机是否在运行。在需要离线做绝缘电阻测试时，绝缘检测单元就能判断电机是否带电，防止误操作。需要做在线测量带电电网绝缘电阻时，绝缘检测单元先判断电网是否不平衡、是否缺相，如果三相不平衡在允许范围内，绝缘检测单元就可以进行电网绝缘测试，既安全又可靠。

该绝缘检测单元不做绝缘测试时，高压常闭隔离继电器将一次电流引入到大地，使装置内部没有高电压，保证电路的安全与可靠，在需要绝缘测试时才会断开触点。

本实施例中绝缘检测单元与显示模块采用高低压分体设计，可以消除和避免一次高压传入二次仪表室的安全隐患，保证了现场使用和操作的安全性。

在本实施例中，前述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和绝缘检测单元可以有多种安装形式，例如可以分别参阅图3-图5。其中，图3-图4中，该四个电阻均采用硅胶封装高功率电阻。图5中第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3选用普通的高功率电阻，第四电阻R4则采用硅胶封装高功率电阻。

本实施例的在线监测系统适用于380V、1KV、3KV、6KV、10KV、35KV、66KV等电力不接地系统。以负载设备为电机为例，该在线检测系统至少能发挥下列作用：

其一，对高低压电机的绝缘监控是对高低压电机的绕组在停机和运行情况下，对地施加间断或连续直流测试电压(测试电压视电网或电机的电压等级，直流500V～5KV)，测量其绝缘状况。

其二，电机停机或作为备用情况下，始终监控其绝缘，发现问题及时闭锁电机启动回路，不得投入运行。

其三，能将冷备用的高低压电机作为热备用处理，免去启动电机前用兆欧表对电机进行绝缘测量，随时在确保良好绝缘情况下启动高压电机。

其四，在电机停机时测量绕组的对地绝缘电阻，电机启动投入运行后，直流测试电压(测试电压视电网或电机的电压等级，直流500V～5KV)施加到该监测系统上，该监测系统在电机运行情况下，继续产生测试直流电压对电力系统(电机投入运行后，测到的绝缘是系统绝缘)进行绝缘测量，该监测系统增加测量支路及设备的泄漏电流，根据电力系统的绝缘变化及支路或设备的泄漏电流情况，可立即判断出在线运行中绝缘下降的具体支路和设备。

其五，对在线运行的设备进行绝缘测量时，其显示值可以包括电机绕组对地、电缆线导线、架空线对地、变压器绕组对地的总的对地绝缘值。可作为高低压电力系统接地保护。因而，该监测系统能观察、测量到绝缘变化过程，能对事故的发生做到早发现、早预防、早处理，避免事故的发生。

本实施例的在线监测系统在不同应用场景中可以多种应用形式。示例性的，请参阅图6-图7，在变电站等设施中，可以多个所述在线监测系统100依次通过集线器(图中未示出)、通信协议转换器7(如IEC61850协议转换器)与远程后台检测系统连接，通过网络上传到云平台10，使得用户可以用电脑或手机等远程查看设备运行状况。其中，该远程后台检测系统可以包括若干在线监测主机8和工作站9等。其中，显示模块可以不设置在现场，如图6所示。或者，显示模块也可以设置于现场，如图7所示。

作为本实施例的一种变形形式，可以将前述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3省略，请参阅图8所示，R4电阻接入任意一相，但会使电网运行设备在线监测系统只能断电测量电机绝缘电阻。具体的，以负载设备为电机为例，电机带电运行时，R4电阻分压限流后会把高压信号引入绝缘检测单元，绝缘检测单元就能判断电机是否带电运行，运行电压是多少，并在显示模块上显示，缺点是无法判断三相是否平衡，是否缺相。在需要离线做绝缘电阻测试时，绝缘检测单元就能判断电机是否带电，防止误操作。对于带电运行时需要测量整个电网的绝缘性能，即超出了此在线监测系统的能力。在该变形形式中，第四电阻R4和绝缘检测单元的安装形式如图9所示。其中第四电阻R4则优选采用硅胶封装高功率电阻。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电网运行设备在线监测系统，其特征在于包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、绝缘检测单元和显示单元；所述绝缘检测单元包括中央处理控制器、第一电流互感器、互感器电流采样模块和通信模块；所述第一电阻、第二电阻、第三电阻分别连接负载设备的三相母线，并且所述第一电阻、第二电阻和第三电阻进行星形连接后，再与第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与中央处理控制器、第一接地线连接，所述第一接地线穿过第一电流互感器后接地，所述互感器电流采样模块分别与中央处理控制器、第一电流互感器连接，所述中央处理控制器经通信模块与显示单元连接。

2.根据权利要求1所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述绝缘检测单元、显示单元分别安装在一次高压室、二次低压仪表室，所述一次高压室与二次低压仪表室分立设置。

3.根据权利要求1所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述绝缘检测单元还包括继电器、继电器控制模块和直流高压发生模块，所述继电器设置在第一接地线上，并依次经继电器控制模块和直流高压发生模块与中央处理控制器连接。

4.根据权利要求3所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述继电器包括高压常闭隔离继电器。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述绝缘检测单元还包括模数电路采样模块、高压放电模块、高压测量模块、显示按键控制模块中的一种或多种的组合，所述模数电路采样模块、高压放电模块、高压测量模块、显示按键控制模块分别与中央处理控制器连接。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述绝缘检测单元还包括开关量输入模块，所述开关量输入模块分别与中央处理控制器、高压断路器辅助触点连接。

7.根据权利要求1所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述三相母线分别经第一高压断路器、第二高压断路器、第三高压断路器与第一电阻、第二电阻、第三电阻连接。

8.根据权利要求7所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述监测系统还包括第二电流互感器，所述第二电流互感器用于进行三相漏电流检测，所述三相母线还分别经第一高压断路器、第二高压断路器、第三高压断路器与第二接地线、第三接地线、第四接地线接地，所述第二接地线、第三接地线、第四接地线分别穿过第二电流互感器，所述第二电流互感器也与互感器电流采样模块连接。

9.根据权利要求1所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述通信模块经信号电缆与显示单元连接。

10.根据权利要求1所述的电网运行设备在线监测系统，其特征在于：所述负载设备包括电机、变压器或发电机。