CN201247294Y - 变电站综合在线自动化监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变电站综合在线自动化监测系统，所述的系统层，含有工业板卡，操作器，变送器，执行器，局部放电在线监测，油中气体在线监测，铁芯接地电流监测，PT/CT及主变介损及电容器在线监测，GIS在线监测；工业板卡通过通讯线与操作器、变送器连接；操作器与执行器连接；局部放电在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；铁芯接地电流监测与相对应的变送器连接；PT/CT及主变介损及电容器在线监测与相对应的变送器连接；GIS在线监测与相对应的变送器连接。本实用新型的优点：实时反映运行电力设备状态，对其状态做出分析、诊断和预测，及时进行检修；延长设备使用寿命。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及变电站监测系统，具体地说，是一种变电站综合在线自动化监测系统。
【背景技术】
变电站高压输电设备的安全运行是影响电力系统安全、稳定和经济运行的重要因素，高压设备发生绝缘故障，不仅会造成设备本身损坏，而且会造成多方面的损失。绝缘故障及老化积累发展到一定程度，会造成绝缘严重破坏甚至击穿，导致事故发生，对电力系统本身运行和人民生产、生活都将造成重大损失。对变电站主要设备的进行综合在线监测，并利用状态维修系统进行分析，可有效全面反映运行中电力设备的状态及发展趋势，及时发现电力设备内容绝缘故障和缺陷，从而提高电力设备安全运行水平和故障预知能力，有效预防事故，防止非计划停电和不必要的检修带来的重大损失，并可以优化检修策略，提高维护检修的技术水平，带来客观经济效益。
目前对这些设备的监测主要依靠预防性实验，但存在周期量长，工作量大和必须停电进行等缺点。对其进行在线监测，可以及早发现处于萌芽状态的绝缘故障。从而有效预防事故，提高电力系统的安全运行水平和事故预知能力，提高供用点的安全性和可靠性。
目前各地的电网与电力公司也开展了相当种类的在线监测，比较多应用的是针对住变压器的在线监测油中气体分析、容性设备的tanδ与等值充电C、避雷器的全电流在线监测、外绝缘污秽的泄露电流在线监测等。随着技术手段的提升，提别是抗干扰技术的提升与现代测试技术的应用，主要电力设备如变压器、GIS等的局部放电的在线监测、电网过电压的在线监测、变压器的微水分析、线路的红外与紫外监测、GIS的气体密度、机械特性的在线监测等也逐渐的在应用。
经验证明，传统的预知和某一参量的在线监测并不能杜绝事故，目前，研制基于状态维修的变电站综合在线监测系统，将预防性实验数据与关键的在线监测技术相结合，对于避免运行事故是非常必要的。
【实用专利内容】
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变电站综合在线自动化监测系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种变电站综合在线自动化监测系统，含有协调层，管理层，控制层以及系统层；协调层中的工业PC通过网线和HUB与管理层中的工业PC相连；管理层中的工业PC通过网线与控制层中的大型PLC相连以及HP3852A相连；控制层中的大型PLC以及HP3852A通过网线与系统层中的工业板卡相连；
所述的PC是指计算机；
所述的HUB是指网络集线器；
所述的PLC是指逻辑编程控制器；
所述的HP3852A是指数据采集系统；
所述的PT/CT是指电压互感器/电流互感器；
所述的GIS是指气体绝缘开关柜；
所述的系统层，含有工业板卡，操作器，变送器，执行器，局部放电在线监测，油中气体在线监测，铁芯接地电流监测，PT/CT及主变介损及电容器在线监测，GIS在线监测；工业板卡通过通讯线与操作器、变送器连接；操作器与执行器连接；局部放电在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；铁芯接地电流监测与相对应的变送器连接；PT/CT及主变介损及电容器在线监测与相对应的变送器连接；GIS在线监测与相对应的变送器连接；
所述的局部放电在线监测，含有超声波传感器和钳式射频电流传感器；超声波传感器和钳式射频电流传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；该设备同时采用声测和电测相结合的方法，各通道监测图可分别采用二维、三维、PRPD及其他方法显示：声测主要采用超声波传感器判断局部放电和对局部放电进行物理定位，集合电脉冲信号告知变压器的局部参数；电测主要用钳式射频电流传感器，利用罗哥夫斯基线圈从变压器的接地线上测得信号；
所述的油中气体在线监测，油中气体分析传感器与油中气体通讯控制器用专门的电缆连接，通讯控制器安装在机柜中，通过RS485总线向计算机直接传输得的数据信号；油中溶解气体经过可选择性的渗透进入电化学气体监测器(传感器)，在监测器中，H2、CO、C2H2这些气体与空气中的氧化发生化学反应产生一个与反应速率成比例的电信号，从而测出气体浓度；
所述的铁芯接地电流监测，含有电流传记感器；电流传记感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；由于铁芯接地电流是工频下的电流信号，选择具有教高磁导率的硅钢片做电流传记感器磁芯，其具有较低的损耗和矫顽力，可使传感器二次侧输出电流信号波形不发生畸变，也可使信号中的相位误差较小；另外，采用浇注环氧的方法将传感器完全密闭在屏蔽壳内，起到封将和防潮、防震的效果；内层选用高磁导率的硅钢片材料，外层用不锈钢封装屏蔽，这样使便有效的解决了在变电站强工频电磁场条件下系统的抗干扰问题；
所述的PT/CT及主变介损及电容器在线监测，含有电流传感器和电压互感器；电流传感器和电压互感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；采用高精度穿心小电流传感器采集信号，采用高精度电压互感器从PT二次测获取电压信号；高灵敏度小电流传感器获得被测装置的电流信号，同时，电压互感器和电流传感器起到了隔离高压被测设备和低压测量系统的作用；
所述的GIS在线监测，含有GIS局放传感器；GIS局放传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；GIS局放传感器采用超高频传感器，外形针对所要安装的GIS专门设计，外部安装，可安装在玻璃窗外、树脂浇铸件处等地方；传感器耦合到的局放信号输入信号调理单元，经过选通放大后，由高速数据采集卡采集，工控机负责数据的处理计算及存储。
本系统的工作过程：局部放电在线监测中的设备超声波传感器和钳式射频电流传感器、油中气体在线监测中的设备油中气体分析传感器、铁芯接地电流监测中的设备电流传记感器、PT/CT及主变介损及电容器在线监测中的设备电流传感器和电压互感器、GIS在线监测中的设备GIS局放传感器将采集到的信息送到相对应的变送器，经过变送器转换后的数据信息至工业板卡，过程控制层的大型PLC以及HP3852A采集系统层的数据信息并进行管理，送到过程管理层的工业PC中，与协调层中的工业PC共享这些数据信息。协调层中的工业PC对收到的数据信息进行分析管理，对设备运行结合预防性实验的数据库进行有效分析，跟踪异常工况前后的信息变化情况，并生成各类谱图、报表、发展趋势图。
本实用新型的一种变电站综合在线自动化监测系统的积极效果是：
监测系统实时反映运行电力设备的状态，并对其状态做出分析、诊断和预测，并可扩充多台设备及更多参数的监测。系统投运后可以及时发现主变、电抗器、GIS及PT、CT等设备的绝缘故障、机械故障及突发故障带来的非破坏性绝缘损害带来的隐患，及时进行检修；亦可以在积累大量的运行数据与经验之后，调整检修周期，尽可能的延长设备使用寿命，从而节省检修费用，减少突发停电造成的经济损失，积累变电站在线监测的有效数据，为变电站检修工作的开展打下坚实的基础。
【附图说明】
图1本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
请参见附图1，一种变电站综合在线自动化监测系统，主要含有协调层，管理层，控制层以及系统层；协调层中的工业PC通过网线和HUB与管理层中的工业PC相连；管理层中的工业PC通过网线与控制层中的大型PLC相连以及HP3852A相连；控制层中的大型PLC以及HP3852A通过网线与系统层中的工业板卡相连；
所述的系统层，含有工业板卡，操作器，变送器，执行器，局部放电在线监测，油中气体在线监测，铁芯接地电流监测，PT/CT及主变介损及电容器在线监测，GIS在线监测；工业板卡通过通讯线与操作器、变送器连接；操作器与执行器连接；局部放电在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；铁芯接地电流监测与相对应的变送器连接；PT/CT及主变介损及电容器在线监测与相对应的变送器连接；GIS在线监测与相对应的变送器连接；
所述的局部放电在线监测，含有超声波传感器和钳式射频电流传感器；超声波传感器和钳式射频电流传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；该设备同时采用声测和电测相结合的方法，各通道监测图可分别采用二维、三维、PRPD及其他方法显示：声测主要采用超声波传感器判断局部放电和对局部放电进行物理定位，集合电脉冲信号告知变压器的局部参数；电测主要用钳式射频电流传感器，利用罗哥夫斯基线圈从变压器的接地线上测得信号；
所述的油中气体在线监测，油中气体分析传感器与油中气体通讯控制器用专门的电缆连接，通讯控制器安装在机柜中，通过RS485总线向计算机直接传输得的数据信号；油中溶解气体经过可选择性的渗透进入电化学气体监测器(传感器)，在监测器中，H2、CO、C2H2这些气体与空气中的氧化发生化学反应产生一个与反应速率成比例的电信号，从而测出气体浓度；
所述的铁芯接地电流监测，含有电流传记感器；电流传记感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；由于铁芯接地电流是工频下的电流信号，选择具有教高磁导率的硅钢片做电流传记感器磁芯，其具有较低的损耗和矫顽力，可使传感器二次侧输出电流信号波形不发生畸变，也可使信号中的相位误差较小；另外，采用浇注环氧的方法将传感器完全密闭在屏蔽壳内，起到封将和防潮、防震的效果；内层选用高磁导率的硅钢片材料，外层用不锈钢封装屏蔽，这样使便有效的解决了在变电站强工频电磁场条件下系统的抗干扰问题；
所述的PT/CT及主变介损及电容器在线监测，含有电流传感器和电压互感器；电流传感器和电压互感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；采用高精度穿心小电流传感器采集信号，采用高精度电压互感器从PT二次测获取电压信号；高灵敏度小电流传感器获得被测装置的电流信号，同时，电压互感器和电流传感器起到了隔离高压被测设备和低压测量系统的作用；
所述的GIS在线监测，含有GIS局放传感器；GIS局放传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接；GIS局放传感器采用超高频传感器，外形针对所要安装的GIS专门设计，外部安装，可安装在玻璃窗外、树脂浇铸件处等地方；传感器耦合到的局放信号输入信号调理单元，经过选通放大后，由高速数据采集卡采集，工控机负责数据的处理计算及存储。
本系统的工作过程：局部放电在线监测中的设备超声波传感器和钳式射频电流传感器、油中气体在线监测中的设备油中气体分析传感器、铁芯接地电流监测中的设备电流传记感器、PT/CT及主变介损及电容器在线监测中的设备电流传感器和电压互感器、GIS在线监测中的设备GIS局放传感器将采集到的信息送到相对应的变送器，经过变送器转换后的数据信息至工业板卡，过程控制层的大型PLC以及HP3852A采集系统层的数据信息并进行管理，送到过程管理层的工业PC中，与协调层中的工业PC共享这些数据信息。协调层中的工业PC对收到的数据信息进行分析管理，对设备运行结合预防性实验的数据库进行有效分析，跟踪异常工况前后的信息变化情况，并生成各类谱图、报表、发展趋势图。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种变电站综合在线自动化监测系统，含有协调层，管理层，控制层以及系统层，其特征在于，协调层中的工业PC通过网线和HUB与管理层中的工业PC相连；管理层中的工业PC通过网线与控制层中的大型PLC相连以及HP3852A相连；控制层中的大型PLC以及HP3852A通过网线与系统层中的工业板卡相连；所述的系统层，含有工业板卡，操作器，变送器，执行器，局部放电在线监测，油中气体在线监测，铁芯接地电流监测，PT/CT及主变介损及电容器在线监测，GIS在线监测；工业板卡通过通讯线与操作器、变送器连接；操作器与执行器连接；局部放电在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；油中气体在线监测与相对应的变送器连接；铁芯接地电流监测与相对应的变送器连接；PT/CT及主变介损及电容器在线监测与相对应的变送器连接；GIS在线监测与相对应的变送器连接；
所述的PC是指计算机；
所述的HUB是指网络集线器；
所述的PLC是指逻辑编程控制器；
所述的HP3852A是指数据采集系统；
所述的PT/CT是指电压互感器/电流互感器；
所述的GIS是指气体绝缘开关柜。
2.根据权利要求1所述的变电站综合在线自动化监测系统，其特征在于，所述的局部放电在线监测，含有超声波传感器和钳式射频电流传感器；超声波传感器和钳式射频电流传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接。
3.根据权利要求1所述的变电站综合在线自动化监测系统，其特征在于，所述的油中气体在线监测，油中气体分析传感器与油中气体通讯控制器用专门的电缆连接，通讯控制器安装在机柜中，通过RS485总线向计算机直接传输得的数据信号。
4.根据权利要求1所述的变电站综合在线自动化监测系统，其特征在于，所述的铁芯接地电流监测，含有电流传记感器；电流传记感器用专门的电缆与相对应的变送器连接。
5.根据权利要求1所述的变电站综合在线自动化监测系统，其特征在于，所述的PT/CT及主变介损及电容器在线监测，含有电流传感器和电压互感器；电流传感器和电压互感器用专门的电缆与相对应的变送器连接。
6.根据权利要求1所述的变电站综合在线自动化监测系统，其特征在于，所述的GIS在线监测，含有GIS局放传感器；GIS局放传感器用专门的电缆与相对应的变送器连接。
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