CN205911832U - 一种断路器智能组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器智能组件，包括括测控装置、开关设备控制器、合并单元、监测功能组主IED、机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED；所述测控装置、开关设备控制器、合并单元分别连接过程层交换机；所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED分别连接监测功能组主IED；所述监测功能组主IED、测控装置、开关设备控制器分别连接站控层交换机。本实用新型的断路器智能组件，通过将上述智能电子装置集合起来，对断路器进行测量、控制等，并通过站控层交换机和过程层交换机将结果上传给站控层设备和监测系统，实现对断路器的全面监控，为断路器的安全稳定运行提供了支持。

Description

一种断路器智能组件

技术领域

本实用新型涉及电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种断路器智能组件。

背景技术

智能电力设备是传统电力设备适应智能电网发展的必然趋势，具备测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化等基本特征。

断路器是供电系统中的一次设备，正常情况下承担接通和断开高压电路中的空载和负荷电流，在智能电网总体规划下，实时、高效、真实的实现对断路器的监控和保护，关系到供电系统的可靠和安全运行。断路器智能组件由若干智能电子装置(IED)集合组成，包含对断路器本体的测量、控制和监测功能，通常就近安装于一次设备旁，完成相关测量、控制、监测等基本功能。智能组件内部各IED在一体化的理念下进行优化，除直接与保护相关的功能以外，按测量、控制、监测、计量和保护等功能模块进行IED的设计与配置，电力设备智能化的主要目标之一是实现状态信息的数字化采集和网络化共享，因此，各大功能之间如何集成，各功能模块之间如何进行信息交互才能满足组件的状态诊断、智能控制等高级应用需求，智能组件需要与哪些设备交互信息，信息交互的通信接口和协议等都需要考虑。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种断路器智能组件，以实现对断路器的高效监测和测控，提高断路器的智能化水平。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种断路器智能组件，包括测控装置、开关设备控制器、合并单元、监测功能组主IED、机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED，其特征在于，所述测控装置、开关设备控制器和合并单元分别连接过程层交换机，所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED分别连 接监测功能组主IED，所述监测功能组主IED、测控装置和开关设备控制器分别连接站控层交换机：

所述测控装置，通过与站控层网络和过程层网络通信，实现对断路器的信息收集和控制功能；

所述开关设备控制器，通过接收过程层网络的控制指令，驱动执行器完成对断路器的控制功能；

所述机构状态监测IED，用于对断路器的操动机构状态进行监测；

所述局部放电监测IED，用于对断路器内部局部放电进行检测和定位；

所述SF6气体状态监测IED，用于监测SF6绝缘气体的微水和密度；

所述监测功能组主IED，用于接收和分析所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED的监测数据。

进一步地，所述监测功能组主IED和机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED之间采用IEC61850协议进行通信，通信接口采用100Mbit/s光纤接口。

本实用新型的断路器智能组件，通过将若干智能电子装置(IED)集合起来，对断路器本体进行测量、控制等，并通过站控层交换机和过程层交换机将结果上传给站控层设备和监测系统，实现对断路器的全面、有效、实时监控，为断路器的安全稳定运行提供了支持。

附图说明

图1为本实用新型断路器智能组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参照图1所示，一种断路器智能组件，包括测控装置、开关设备控制器、合并单元、监测功能组主IED、机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED，所述测控装置、开关设备控制器、合并单元分别连接过程层交换机，所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED分别 连接监测功能组主IED；监测功能组主IED、测控装置、开关设备控制器分别连接站控层交换机。

监测功能组主IED和各监测功能IED之间采用IEC61850进行通信。智能组件各IED对外通信接口采用100Mbit/s光纤接口，接口类型SC/ST可选。通信网络包括过程层网络和站控层网络，遵循IEC61850通信协议。各监测IED的评价结果通过网络采用REPORT服务传输至监测功能组主IED，监测数据文件通过文件服务传输至监测功能组主IED，监测功能组主IED汇总并综合分析，采用REPORT服务传送至站控层网络，监测数据文件仅在召唤时以文件服务方式传送至站控层网络。

其中，测控装置可选用CSI-200EA/E数字式综合测量控制装置。CSI200EA/E测控装置向上能通过双以太网以IEC61850-8-1与变电站层的监控、远动、故障信息子站等设备通信，向下与过程层的合并单元、智能单元等设备进行通信，取消电缆硬连接，简化二次回路，支持采样值(SV)和面向通用对象的变电站事件(GOOSE)功能，满足数字化变电站需求，可以按照IEC61850-9与过程层合并单元通信，接入采样值信息，可以按照IEC61850定义的GOOSE服务与间隔层其它装置进行信息交换完成逻辑配合，也可以与过程层智能单元进行通信，实现对一次设备的信息收集和控制功能，具体功能如下：

①遥控：可接受主站下发的遥控命令，完成控制断路器及其周围刀闸，复归收发信机、操作箱等操作。装置还提供了一排就地操作按钮，有权限的用户可通过按钮直接对主接线图上对应的断路器及其周围刀闸进行分合操作；

②交流量计算：根据不同电压等级要求能上送本间隔三相电压有效值、三相电流有效值、3U₀、3I₀、有功、无功、频率等；

③同期功能：可根据需要选择检无压、检同期或自动捕捉同期方式，完成同期功能。

其中，开关设备控制器选用JFZ600智能终端作为开关控制器。JFZ600智能终端采集本间隔开关信号，通过过程层网络基于GOOSE服务发布采集信息，直接接收或基于GOOSE服务通过过程层网络接收控制指令，驱动执行器完成控制功能，具体功能如下：

①装置显示：本装置采用基于PC的以太网外接显示软件作为调试手段，同时装置面板具备LED指示灯；

②遥信：每组开入可以定义成多种输入类型，如状态输入(重要信号可双位置输入)、告警输入、事件顺序记录(SOE)、主变分接头输入(BCD或HEX)等，具有防抖动功能；

③保护跳合闸：可支持点对点或组网通信方式，从继电保护装置接收跳闸、重合闸命令，完成继电保护跳合闸操作；

④控制命令：接收测控装置的遥控命令，完成对断路器及其相关刀闸的控制；

⑤温度采集：本装置可采集多种直流量，如DC220V、DC110V、DC24V、DC0V～5V、DC4mA～20mA等，可对智能组件柜内温度、湿度参数进行采集。

其中，监测功能组主IED选用CSC1710一次设备在线监测间隔主单元，遵循国网公司《高压开关设备/GIS设备智能化技术条件》要求，具备如下监测功能：

①智能分析功能，根据各监测IED的监测数据和状态评估结果信息，进行就地综合分析；

②通用数据周期上送，根据监测数据，每隔24小时将轻量级评估结果信息“设备唯一性标识、故障部件(气室、操动机构)、故障模式、故障几率”向站控层报送一次；

③重要数据突发上送，故障几率每增大5％立即主动上送报文一次；

④历史数据存储，保存一年以上的统一格式监测数据和状态评估结果信息；

⑤响应数据召唤和设置，从相关监测IED获取所需数据文件，经物理隔离之后通过站控层网络报送至相关分析系统并支持参数召唤和设置；

⑥提供装置自检功能，并将自检结果上传；

⑦采用IEC61850通信协议与智能组件内其他IED通过过程层网络通信，采集功能IED数据；

⑧对采集到的功能IED数据进行逻辑运算和综合分析处理，将结果信息和统一格式测量数据通过站控层网络上送；

⑨支持NTP服务，能接受NTP对时，同时可提供向下对时；

⑩通过标准化、规范化的面向对象组态配置软件，可方便灵活的进行远程配置及维护。

其中，机构状态监测IED选用CSC171A操动机构状态监测单元。本装置属于智能组件中状态监测功能组，完成断路器的操动机构状态监测功能，数据模型按照国家电网公司IEC61850原则进行建模，采用IEC61850通信协议与监测功能组主IED通信，具有功能强大的调试和配置工具支撑，可灵活适应不同的型号的断路器，具备如下监测功能：

①分、合闸操作及储能电机启动事件驱动数据采样；

②采集并记录分闸、合闸操作时的线圈电流波形；

③采集并记录分闸、合闸过程触头行程-时间曲线；

④采集并记录储能电机日启动次数、日累计工作时间、日单次最大工作时间、电机工作电流等；

⑤根据监测数据，对操动机构是否存在缺陷及严重程度做出定量评估，向监测功能组主IED报送；

⑥可存储最近50次操作的触点行程曲线和线圈分合闸波形；

⑦对实时、历史数据进行回放，实时曲线绘制等。

其中，局部放电监测IED选用CSC171C局部放电监测单元。本装置属于智能组件中状态监测功能组，完成断路器局部放电监测功能，数据模型按照国家电网公司IEC61850原则进行建模，采用IEC61850通信协议与监测功能组主IED通信，具有功能强大的调试和配置工具支撑，具备如下监测功能：

①具有实时采集、存储、分析变压器设备局部放电数据的功能：包括测量放电信号的幅值、极性、放电的相位、放电频次等基本的局部放电表征参数及各种统计特征参数，并能显示二维(Q-φ，N-φ)、三维(N-Q-φ)放电谱图、工频周期放电谱图、放电发展趋势图；

②具有诊断分析和故障报警功能：利用各种谱图分析，进行故障诊断。包括变压器放电模式识别，分析和预测局部放电缺陷的严重程度和发展趋势，对显著异常进行实时报警，为绝缘状态诊断提供基础判据；

③具有对时、参数调阅和设置命令的功能：提供放电发展趋势图、监测及报警结果历史查询、报表生成和报警设定等基本功能；

④具有自诊断和自复位的功能，可连续监测或定时自动启动监测，整个监测过程自动化。

其中，SF6气体状态监测IED选用CSC171B-SF6气体状态监测单元。本装置属于智能组件中状态监测功能组，完成SF6气体状态监测功能，数据模型按照国家电网公司IEC61850原则进行建模，采用IEC61850通信协议与监测功能组主IED通信，具有功能强大的调试和配置工具支撑，具备如下监测功能：

①在线监测SF₆气体密度和微水及其变化趋势，在SF₆气体有关指标出现变化时，给出变化趋势曲线。当有关指标达到报警状态时自动报警。当有关指标超标达到危险状况时，自动报警或启动闭锁装置，禁止断路器动作，以保障设备和变电站整套系统的安全；

②当高压断路器的SF₆气体发生泄漏时，能立即指示出漏气引起的压力或密度变化情况，并给出预警信号。当SF₆气体水含量超标时，设备能立即给出预警信号，提示维护人员进行系统检修；

③采集气体压力、温度和露点，根据所采集的数据，计算20℃时的气体压力，计算水分含量(μL/L)，并对是否存在气体泄漏、水分超标缺陷及严重程度做出定量评估，将测量数据向监测功能组主IED报送。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种断路器智能组件，包括测控装置、开关设备控制器、合并单元、监测功能组主IED、机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED，其特征在于，所述测控装置、开关设备控制器和合并单元分别连接过程层交换机，所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED分别连接监测功能组主IED，所述监测功能组主IED、测控装置和开关设备控制器分别连接站控层交换机：

所述测控装置，通过与站控层网络和过程层网络通信，实现对断路器的信息收集和控制功能；

所述开关设备控制器，通过接收过程层网络的控制指令，驱动执行器完成对断路器的控制功能；

所述机构状态监测IED，用于对断路器的操动机构状态进行监测；

所述局部放电监测IED，用于对断路器内部局部放电进行检测和定位；

所述SF6气体状态监测IED，用于监测SF6绝缘气体的微水和密度；

所述监测功能组主IED，用于接收和分析所述机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED的监测数据。

2.根据权利要求1所述的断路器智能组件，其特征在于，所述监测功能组主IED和机构状态监测IED、局部放电监测IED和SF6气体状态监测IED之间采用IEC61850协议进行通信，通信接口采用100Mbit/s光纤接口。