CN202975214U - 变电站内区域设备运行状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变电站内区域设备运行状态检测装置，所述上位机通过通讯模块接收物理层的各个合并单元传来的信号，所述各个合并单元分别接收三相出线电压互感器或三相出线电流传感器的数据。所述物理层包括两根母线，两根母线之间通过若干条母线回路连接，所述母线回路包括若干个断路互感单元，所述断路互感单元包括串联的断路器和电流互感器，每根母线都通过断路互感单元与出线连接，所述每根出线上都设有电压互感单元；所述电压互感单元包括避雷器、电压互感器和合并单元；每根母线上还设有避雷器和电压互感器。所述若干出线上还设有主变压器。本实用新型实现从电力系统分析的角度，对电力系统某个局部设备运行状态进行评估和分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统，尤其涉及一种变电站内区域设备运行状态检测装置。
背景技术
近几年来，随着电网飞速发展，设备状态检修技术已得到广泛应用，变电站设备各类在线监测装置越来越多，但十多年运行经验表明：变电站设备各类在线监测装置不但费用高，运行维护问题多，且大多寿命较短，一般运行两年就不能稳定运行了，常常在设备在线监测装置的寿命期内不能发现一起被监测设备的缺陷。总之，许多安装在各种设备上的在线监测装置有效性较差，如何改变依赖在被监测设备上安装在线监测装置进行运行中设备状态监测的现状，是广大电力技术人员梦寐以求的愿景。随着智能电网的建设和发展，电力系统通讯和信息系统飞速发展，各种高速A/D变换及数值采集技术更加成熟，为变电站设备的状态监测和诊断直接采用用于电力系统计量和保护的电压、电流互感器成为可能。
目前，现有变电站自动化系统还存在诸多的不足，具体包括：
1）装置功能独立，且部分内容重复，缺乏高级应用。虽然独立的装置实现了智能，但是却没有真正意义上的变电站系统智能，由于功能独立，装置间缺乏整体协调、集成应用和功能优化；高级应用功能，如状态估计、故障分析、决策支持等尚未完全实现。
2）二次接线复杂、CT/VT负载过重由于测量数据和控制机构不能共享，自动化装置之间缺乏通信等原因，变电站内二次接线十分复杂，且系统内使用的通讯规约不统一，不同的厂家使用不同的通讯规约，在系统联调的时候需要进行不同程度的规约转换，加大了调试的复杂性，也增加了运行、维护的难度，给设计、调试和维护带来了一定的困难，降低了系统的可靠性。同时，存在大量硬接线，造成CT/VT负载过重。
3）装置的智能化优势未得到充分利用。由于站内各套独立的自动化装置间缺乏集成应用，使得智能装置的作用并未完全发挥，从而降低了自动化系统的使用效率和投资价值。
4）缺乏统一的信息模型。相互独立的自动化装置间缺乏互操作性，一方面局限了其在站内的应用，另一方面也给集控中心对信息的集成和维护带来困难。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种变电站内区域设备运行状态检测装置，它具有通过对电力系统某一瞬间运行状态的多处同时暂态量的采集，经数值分析处理，与系统各不同工况的建模分析结果对比，实现从系统分析的角度，对系统某个局部设备运行状态进行评估和分析的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种变电站内区域设备运行状态检测装置，包括上位机，所述上位机通过通信模块接收电网的各个合并单元传来的信号，所述各个合并单元分别接收三相出线电压互感器或三相出线电流传感器的数据。
所述电网包括两根母线，两根母线之间通过若干条母线回路连接，所述母线回路包括若干个断路互感单元，所述断路互感单元包括串联的断路器和电流互感器，每根母线都通过断路互感单元与出线连接，所述每根出线上都设有电压互感单元；所述电压互感单元包括避雷器、电压互感器和合并单元；每根母线上还设有避雷器和电压互感器。所述若干出线上还设有主变压器。
所述电压互感器采用中国专利申请号为201010259969.2，专利名称为：多频段测量的数字式线性交流电压互感器及其测量方法里面提到的电压互感器，所述电压互感器包括与高压导线连接的线性分压器，所述线性分压器输出端与高速数据采集模块输入端连接，高速数据采集模块将采集的模拟信号转化为高频信号和工频信号后输出；高速数据采集模块的输出端与光电隔离传输模块的输入端连接，光电隔离传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接。
所述电流互感器采用中国专利申请号为：201010259967.3，专利名称为：多频段测量数字式线性交流电流互感器及其测量方法里面提到的电流互感器，所述电流互感器包括数字式线性交流电流传感器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。
所述合并单元通过模数转换器通过模数转换模块分别与电压互感器或电流互感器连接，所述合并单元上还设有二进制开关输入模块、电源供应电路和维修请求电路，所述合并单元通过以太网连接上位机；所述合并单元通过第一同步信号与其他合并单元同步，所述合并单元通过第二同步信号控制不同类型的电压互感器或电流互感器同步采集。
所述合并单元内部包括若干光电转换模块，所述每个光电转换模块接收数据输入并将接收到的数据传输给FPGA上相应的解码校验模块，所述解码校验模块将数据传输给DSP芯片，合并单元的FPGA上的DSP芯片将信号传输给上位机。
本实用新型专利的有益效果是：
通过构建变电站内区域设备运行状态检测装置，对电力系统变电站内区域设备运行中健康状态进行分析诊断和电能质量监测，为电网设备管理提供基础数据支撑，利用变电站内区域设备运行状态检测装置的智能诊断功能，实现站域设备健康状态分析。
此外，变电站内区域设备运行状态检测装置的构建突破了目前输变电设备运行中状态检测靠在设备自身上加装各种在线监测装置来实现的现状，解决了长期以来困扰人们的在线监测装置在电力系统恶劣运行环境下不能稳定运行和其寿命远低于被监测的主设备等问题。
变电站内区域设备运行状态检测装置主要包括安装在变电站母线和出线上，具备电能质量测量和暂态信号测量功能的数字式线性电压互感器和数字线性电流互感器，通过对电力系统某一瞬间运行状态的多处同时暂态量的采集，经智能变电站的各区域的合并单元发送至变电站层，经数值分析处理，与系统各不同工况的建模分析结果对比，从系统分析的角度，实现对系统某个局部设备运行状态进行评估和分析。由于信号直接来至系统回路本身，其分析诊断的有效性将提高，从根本上大大改变了设备监测的基础，为全面大面积的设备监测评估提供了可能性，对电网经济安全运行有着重大的意义。
附图说明
图1为本实用新型的电气连接示意图；
图2为本实用新型的物理层实际安装示意图；
图3为本实用新型的合并单元连接示意图；
图4为本实用新型的合并单元内部连接框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种变电站内区域设备运行状态检测装置，包括上位机，所述上位机通过通信模块接收电网的各个合并单元传来的信号，所述各个合并单元分别接收三相出线电压互感器或三相出线电流传感器的数据。
如图2所示，所述电网包括两根母线，两根母线之间通过若干条母线回路连接，所述母线回路包括若干个断路互感单元，所述断路互感单元包括串联的断路器和电流互感器，每根母线都通过断路互感单元与出线连接，所述每根出线上都设有电压互感单元；所述电压互感单元包括避雷器、电压互感器和合并单元；每根母线上还设有避雷器和电压互感器。所述若干出线上还设有主变压器。所述若干合并单元通过通信模块与上位机连接。
所述电压互感器采用中国专利申请号为201010259969.2，专利名称为：多频段测量的数字式线性交流电压互感器及其测量方法里面提到的电压互感器，所述电压互感器包括与高压导线连接的线性分压器，所述线性分压器输出端与高速数据采集模块输入端连接，高速数据采集模块将采集的模拟信号转化为高频信号和工频信号后输出；高速数据采集模块的输出端与光电隔离传输模块的输入端连接，光电隔离传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接。
所述电流互感器采用中国专利申请号为：201010259967.3，专利名称为：多频段测量数字式线性交流电流互感器及其测量方法里面提到的电流互感器，所述电流互感器包括数字式线性交流电流传感器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。
如图3所示，所述合并单元通过模数转换器通过模数转换模块分别与电压互感器或电流互感器连接，所述合并单元上还设有二进制开关输入模块、电源供应电路和维修请求电路，所述合并单元通过以太网连接上位机；所述合并单元通过第一同步信号与其他合并单元同步，所述合并单元通过第二同步信号控制不同类型的电压互感器或电流互感器同步采集。
如图4所示，所述合并单元内部包括若干光电转换模块，所述每个光电转换模块接收数据输入并将接收到的数据传输给FPGA上相应的解码校验模块，所述解码校验模块将数据传输给FPGA上的DSP 芯片，合并单元的FPGA上的DSP芯片将信号传输给上位机。
实施例1：
对由GIS组合电器（或H-GIS）构成的变电站，可通过安装在GIS变电站各路出线，具备暂态信号测量功能的数字式线性电压互感器，同时采集一组电压暂态信号，经光纤传输到位于智能变电站的测量控制中心的“变电站内区域设备运行中健康状态分析诊断系统”，系统完成对各路信号的数值滤波、数值差分等数学处理分析，得出该组电压互感器所涉及的一定范围内设备的局部放电水平和变化情况，综合得出GIS组合电器该区域内设备运行健康状态。
实施例2：
对变电站（包括敞开式变电站、GIS或H-GIS构成的变电站）断路器，可通过安装在断路器旁边的，具备暂态信号测量功能的数字式线性电流互感器，采集三相电流断弧的暂态信号，经光纤传输到位于智能变电站的测量控制中心的“变电站内区域设备运行中健康状态分析诊断系统”，该系统完成对三相电流断弧的暂态信号的数学处理分析和诊断，得出断路器是否存在触头烧损或机构异常变化等情况，综合得出断路器运行健康状态。
实施例3：
对架空线进线或出线的户外式敞开式变电站，可通过站内线路末端安装的，具备暂态信号测量功能的数字式线性电压互感器，采集三相线路电压暂态信号，实时掌握运行线路电压水平，并将该信息经光纤传输到位于智能变电站的测量控制中心的“变电站内区域设备运行中健康状态分析诊断系统”，数字式线性电压互感器和数字式线性电流互感器的高速采集功能，通过“变电站内区域设备运行中健康状态分析诊断系统”，该系统完成对线路三相电压互感器暂态信号的数学处理分析和诊断，可实时掌握线路无功和有功电压，控制投切无功补偿装置数量。
实施例4：
电压互感器和电流互感器的高速采集功能，通过“变电站内区域设备运行中健康状态分析诊断系统”，可实现对变电站或系统各种操作过程或雷电侵入过程的记录，为设备的运行寿命分析提供数据。
变电站内区域设备运行状态检测装置对变电站设备和局部系统的分析诊断应用，还将可以不断拓展。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种变电站内区域设备运行状态检测装置，其特征是，包括上位机，所述上位机通过通信模块接收电网的各个合并单元传来的信号，所述各个合并单元分别接收三相出线电压互感器或三相出线电流传感器的数据。
2.如权利要求1所述的一种变电站内区域设备运行状态检测装置，其特征是，所述电网包括两根母线，两根母线之间通过若干条母线回路连接，所述母线回路包括若干个断路互感单元，所述断路互感单元包括串联的断路器和电流互感器，每根母线都通过断路互感单元与出线连接，所述每根出线上都设有电压互感单元；所述电压互感单元包括避雷器、电压互感器和合并单元；每根母线上还设有避雷器和电压互感器；所述若干出线上还设有主变压器。
3.如权利要求1所述的一种变电站内区域设备运行状态检测装置，其特征是，所述合并单元通过模数转换器通过模数转换模块分别与电压互感器或电流互感器连接，所述合并单元上还设有二进制开关输入模块、电源供应电路和维修请求电路，所述合并单元通过以太网连接上位机；所述合并单元通过第一同步信号与其他合并单元同步，所述合并单元通过第二同步信号控制不同类型的电压互感器或电流互感器同步采集。
4.如权利要求1所述的一种变电站内区域设备运行状态检测装置，其特征是，所述合并单元内部包括若干光电转换模块，所述每个光电转换模块接收数据输入并将接收到的数据传输给FPGA上相应的解码校验模块，所述解码校验模块将数据传输给FPGA上的DSP 芯片，合并单元的FPGA上的DSP芯片将信号传输给上位机。
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