智能化开关柜综合监控系统技术方案

智能化开关柜综合监控系统，涉及变、配电站用开关柜的自动化监控领域，采用了分布式集散控制方式，包括：网络总控装置，用于接收前端装置上送的特征量信息及本地判别结论，综合判别生成小电流接地选线的结果；分布式开关柜监控终端，用于实时监视各线路的电能质量，根据本线路的故障特征量完成本线路是否接地的判别；助增电容器保护测控装置，用于助增电容器组投入及切除的自动控制；所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接。本发明专利技术集小电流接地选线、电能质量在线监测、柜内温湿在线监测等功能于一体，而且安装简便，成本低，极具推广价值，并能够实现巨大的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变、配电站用开关柜的自动化监控领域，特别是一种智能化开关柜综合监控系统。
技术介绍
随着配电电网自动化的迅猛发展和供电可靠性的日益提高，对开关柜的要求也愈来愈高了。尤其是变、配电所在逐步实现综合自动化进而无人值守时，对开关及开关柜运行状态的监控设备提出了更多的要求。目前对于开关柜的监控设备主要有微机保护测控装置、小电流接地选线装置、电能质量监测装置、柜内温湿监测装置等。微机保护测控装置主要是通过对高压电力线路和设备的电气参数的测量，并结合装置内部的保护逻辑，实现对高压电力线路和设备的保护，防止事故的扩大和设备的损坏。例如，当线路发生三相短路故障时，微机保护测控装置能够作用于跳闸，快速可靠地切除故障线路，恢复非故障线路的正常供电。微机保护装置作为变电站综合自动化的主要智能设备，是电力线路和设备必须配备的装置，为了保证微机保护装置的可靠性，通常不允许与其它功能集成，其性能应符合《断电保护与安全自动装置技术规程》的基本要求。小电流接地选线装置我国配电网普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式运行，由于发生单相接地故障时，接地故障电流小，因此俗称小电流接地系统。当发生单相接地故障时，线电压保持不变，不影响对三相负荷的供电，因此通常允许带故障运行1-2小时，但是考虑到此时健全相电压上升为线电压，对设备的绝缘造成威胁，为了防止事故的扩大，必须尽快查明接地故障线路，并予以切除，小电流接地选线装置的主要任务就是快速准确地选出故障线路。由于小电流接地系统运行方式多变、接地故障类型复杂、故障电流小、 三相负荷不平衡、零序电流测量不准确等各种因素，现有的接地选线装置选线准确率普遍不高，尤其是当发生经电阻或间歇电弧接地故障时，选线装置经常出现误选，致使选线装置的实用性大打折扣，因此大多数小电流接地系统未装设接地选线装置，这对于供电的可靠性和持续性是非常不利的。电能质量监测装置随着诸如节能灯具、电弧炼炉、中频加热炉、电力机车、开关电源、整流器及变频器等非线性负荷在现代工业及民用领域的大量采用电能质量问题特别是电力谐波问题变得日益突出，因此从电网的安全可靠性、节能高效及降低电磁污染等多方面考虑，实现对电网电能质量的实时监测具有很大的实际价值。电能质量主要包括电压和频率两个方面，国家标准中对频率、电压偏差、电压波动与闪变、不平衡电压、电流电压谐波五个变量有明确的规定。电能质量在线监测系统能够实现对电流、电压、频率、功率及功率因数等参数的实时检测，并提供图形和报表统计功能，但是目前电能质量的在线监测往往需要专门的一套装置和系统，性价比低，因此在变电站开关柜上的普及率很低。温湿监测装置根据开关柜在运行中所发生的绝缘事故除了是由于绝缘材料等级低或绝缘间距过小外，很多情况下是由于空气潮湿、凝露等原因造成的，同时，由于开关柜中的刀间触头、母线排过渡点、电缆头等电气连接部位在长期运行过程中，因老化或接触不良，一方面可能造 成弧光短路，另一方面会引起接点处过热造成绝缘破坏，进而引起短路故障的发生。因此对开关柜内的湿度和接点温度在线监测与预警显得十分重要。目前开关柜在线测温系统主要分为光纤测温、无线测温和线外线测温。光纤测温系统由光纤温度传感器、光纤、光路分线盒、光解调仪等组成，其基本原理是利用光纤光栅的反射光波长与外界温度存在一定的数量关系，通过检测反射光波长来计算外界温度，利用光纤良好的绝缘特性来实现高压隔离，光纤测温具有可靠性高，使用寿命长，电磁兼容好，传输距离远等优点； 无线测温系统由无线温度传感器和无线接收装置组成，无线温度传感器安装于高压开关柜内的测温接点上，实时采集接点的温度并以无线通讯的方式与无线接收装置进行进行数据交换；红外测温系统由红外温度传感器和数据接收处理装置组成，由于光纤测温和无线测温勻需要将温度传感器安装于高压开关柜的一次接点上，一方面可能影响一次设备的绝缘水平，存在安全隐患，另一方面安装维护很不方便，必须在停电状态下进行，而红外测温是典型的非接触式测温技术，具有绝缘好、精度高、响应快、安装维护方便等突出优点。目前，上述的各种装置研制工作正逐步进入成熟阶段，但仍然存在以下问题1、接地选线装置准确率不高。小电流接地选线方法主要分为基于稳态信号的选线方法、基于暂态信号的选线方法和信号注入法。由于稳态信号相对稳定可靠，而且容易分析，因而基于稳态信号的选线方法在工程上得到了广泛的应用。但是由于小电流接地系统运行方式多变、接地故障类型复杂，当系统对地电容较小，或发生大电阻接地故障时，由于此时接地故障电流很小，而且零序电流互感器测量不准确，因此现有接地选线装置常常出现误选，很难保证选线的准确性；2、安装接线复杂、成本高。由于目前尚没有综合监控装置，如需对开关柜进行综合监控，需要分别装设接地选线、电能质量监测、温湿监测等装置，这样不仅开孔多，二次接线复杂，投资大，而且增加了运行维护人员的工作量。
技术实现思路
本专利技术目的是针对以上不足之处，提供一种具有先进的选线方法，能提高接地选线的准确率，且成本低、功能集成、接线简单、维护容易、性能稳定可靠的智能化开关柜综合监控系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是智能化开关柜综合监控系统，采用了分布式集散控制方式，包括网络总控装置，用于接收前端装置上送的特征量信息及本地判别结论，综合判别生成小电流接地选线的结果，并实现通讯管理与协议转换功能；分布式开关柜监控终端，分布于各出线开关柜内，用于实时监视各线路的电能质量、出线开关柜内的温度及湿度，当系统发生接地故障时，根据本线路的故障特征量完成本线路是否接地的判另IJ，同时把本地判别结果及各故障特征量发送给网络总控装置；助增电容器保护测控装置， 用于根据网络总控装置的指令，对助增电容器组进行投入及切除自动控制，为助增电容器组提供继电保护；所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接。作为进一步的改进，所述小电流接地选线的方法采用稳态信号法与注入法相结合的选线方法，当检测到接地故障电流过小时，投入助增电容器，以增大系统的对地电容电流，进而提高选线的准确率；同时还采用两级判决选线方法，发生接地故障后，先由分布式开关监控终端根据本线路的故障特征信号完成就地选线评判，并将故障特征信号和选线结果上报网络总控装置，所述网络总控装置综合比较所述分布式开关监控终端的信息，决定是否需要投入助增电容器。作为进一步的改进，所述的通讯网络结构为两级，包括以网络总控装置为主站， 分布式开关柜监控终端和助增电容器保护测控装置为子站组成的CAN总线通讯网络；以分布式开关柜监控终 端为主站，以红外测温控头和湿度传感器为子站组成RS485总线通讯网络。作为进一步的改进，所述分布式开关柜监控终端包括用于采集三相电压、三相电流及零序电流的模拟量采样模块，所述模拟量采样模块设置有若干模拟量采集通道；开关量输入输出模块，设置有若干开关量输入通道和若干开关量输出通道；通讯模块；用于存储所述分布式开关柜监控终端的运行参数、校验参数、故障波形、事件记录等信息的数据存储模块；用于为所述的分布式开关柜监控终端提供时间基准的时钟模块；人机交互模块， 包括按键、液晶显示屏和运行指示灯；所述模拟量采样模块、开关量输入输出模块、通讯本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．智能化开关柜综合监控系统，其特征在于：采用了分布式集散控制方式，包括：网络总控装置，用于接收分布式开关柜监控终端上传的特征量信息及本地判别结论，综合判别生成小电流接地选线的结果，并实现通讯管理与协议转换功能；所述分布式开关柜监控终端分布于各出线开关柜内，用于实时监视各线路的电能质量、出线开关柜内的温度及湿度；助增电容器保护测控装置，用于根据网络总控装置的指令，对助增电容器组进行投入及切除自动控制，为助增电容器组提供继电保护；所述分布式开关柜监控终端和所述助增电容器保护测控装置通过通讯网络结构与所述网络总控装置进行连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尹春杰，张承慧，胡兵，王芳芳，孔凡华，王鑫，尹俐，
申请(专利权)人：山东大学，山东星锐电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：88