專利名稱：變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)，尤其涉及一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置。
背景技術(shù)：
近幾年來，隨著電網(wǎng)飛速發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，變電站設(shè)備各類在線監(jiān)測裝置越來越多，但十多年運行經(jīng)驗表明:變電站設(shè)備各類在線監(jiān)測裝置不但費用高，運行維護問題多，且大多壽命較短，一般運行兩年就不能穩(wěn)定運行了，常常在設(shè)備在線監(jiān)測裝置的壽命期內(nèi)不能發(fā)現(xiàn)一起被監(jiān)測設(shè)備的缺陷?？傊?，許多安裝在各種設(shè)備上的在線監(jiān)測裝置有效性較差，如何改變依賴在被監(jiān)測設(shè)備上安裝在線監(jiān)測裝置進行運行中設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的現(xiàn)狀，是廣大電力技術(shù)人員夢寐以求的愿景。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，電力系統(tǒng)通訊和信息系統(tǒng)飛速發(fā)展，各種高速A/D變換及數(shù)值采集技術(shù)更加成熟，為變電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和診斷直接采用用于電力系統(tǒng)計量和保護的電壓、電流互感器成為可能。目前,現(xiàn)有變電站自動化系統(tǒng)還存在諸多的不足,具體包括:I)裝置功能獨立，且部分內(nèi)容重復(fù)，缺乏高級應(yīng)用。雖然獨立的裝置實現(xiàn)了智能，但是卻沒有真正意義上的變電站系統(tǒng)智能，由于功能獨立，裝置間缺乏整體協(xié)調(diào)、集成應(yīng)用和功能優(yōu)化；高級應(yīng)用功能，如狀態(tài)估計、故障分析、決策支持等尚未完全實現(xiàn)。2)二次接線復(fù)雜、CT/VT負載過重由于測量數(shù)據(jù)和控制機構(gòu)不能共享，自動化裝置之間缺乏通信等原因，變電站內(nèi)二次接線十分復(fù)雜，且系統(tǒng)內(nèi)使用的通訊規(guī)約不統(tǒng)一，不同的廠家使用不同的通訊規(guī)約，在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時候需要進行不同程度的規(guī)約轉(zhuǎn)換，加大了調(diào)試的復(fù)雜性，也增加了運行、維護的難度，給設(shè)計、調(diào)試和維護帶來了一定的困難，降低了系統(tǒng)的可靠性。同時，存在大量硬接線，造成CT/VT負載過重。3)裝置的智能化優(yōu)勢未得到充分利用。由于站內(nèi)各套獨立的自動化裝置間缺乏集成應(yīng)用，使得智能裝置的作用并未完全發(fā)揮，從而降低了自動化系統(tǒng)的使用效率和投資價值。4)缺乏統(tǒng)一的信息模型。相互獨立的自動化裝置間缺乏互操作性，一方面局限了其在站內(nèi)的應(yīng)用，另一方面也給集控中心對信息的集成和維護帶來困難。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，它具有通過對電力系統(tǒng)某一瞬間運行狀態(tài)的多處同時暫態(tài)量的采集，經(jīng)數(shù)值分析處理，與系統(tǒng)各不同工況的建模分析結(jié)果對比，實現(xiàn)從系統(tǒng)分析的角度，對系統(tǒng)某個局部設(shè)備運行狀態(tài)進行評估和分析的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，包括上位機，所述上位機通過通信模塊接收電網(wǎng)的各個合并單元傳來的信號，所述各個合并單元分別接收三相出線電壓互感器或三相出線電流傳感器的數(shù)據(jù)。所述電網(wǎng)包括兩根母線，兩根母線之間通過若干條母線回路連接，所述母線回路包括若干個斷路互感單元，所述斷路互感單元包括串聯(lián)的斷路器和電流互感器，每根母線都通過斷路互感單元與出線連接，所述每根出線上都設(shè)有電壓互感單元；所述電壓互感單元包括避雷器、電壓互感器和合并單元；每根母線上還設(shè)有避雷器和電壓互感器。所述若干出線上還設(shè)有主變壓器。所述電壓互感器采用中國專利申請?zhí)枮?01010259969.2，專利名稱為:多頻段測量的數(shù)字式線性交流電壓互感器及其測量方法里面提到的電壓互感器，所述電壓互感器包括與高壓導線連接的線性分壓器，所述線性分壓器輸出端與高速數(shù)據(jù)采集模塊輸入端連接，高速數(shù)據(jù)采集模塊將采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為高頻信號和工頻信號后輸出；高速數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與光電隔離傳輸模塊的輸入端連接，光電隔離傳輸模塊輸出端分別與工頻輸出接口和信號分頻模塊輸入端連接，信號分頻模塊輸出端分別與諧波輸出接口和高頻輸出接口的輸入端連接。所述電流互感器采用中國專利申請?zhí)枮?201010259967.3，專利名稱為:多頻段測量數(shù)字式線性交流電流互感器及其測量方法里面提到的電流互感器，所述電流互感器包括數(shù)字式線性交流電流傳感器，該數(shù)字式線性交流電流傳感器輸出端與高壓側(cè)高速數(shù)據(jù)采集模塊輸入端連接，高壓側(cè)高速數(shù)據(jù)采集模塊輸出端與高速光纖絕緣傳輸模塊輸入端連接，高速光纖絕緣傳輸模塊輸出端分別與工頻輸出接口和信號分頻模塊輸入端連接，信號分頻模塊輸出端分別與諧波輸出接口和高頻輸出接口的輸入端連接，分別輸出測量值。所述合并單元通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別與電壓互感器或電流互感器連接，所述合并單元上還設(shè)有二進制開關(guān)輸入模塊、電源供應(yīng)電路和維修請求電路，所述合并單元通過以太網(wǎng)連接上位機；所述合并單元通過第一同步信號與其他合并單元同步，所述合并單元通過第二同步信號控制不同類型的電壓互感器或電流互感器同步采集。所述合并單元內(nèi)部包括若干光電轉(zhuǎn)換模塊，所述每個光電轉(zhuǎn)換模塊接收數(shù)據(jù)輸入并將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給FPGA上相應(yīng)的解碼校驗?zāi)K，所述解碼校驗?zāi)K將數(shù)據(jù)傳輸給DSP芯片，合并單元的FPGA上的DSP芯片將信號傳輸給上位機。本實用新型專利的有益效果是:通過構(gòu)建變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，對電力系統(tǒng)變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)進行分析診斷和電能質(zhì)量監(jiān)測，為電網(wǎng)設(shè)備管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，利用變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置的智能診斷功能，實現(xiàn)站域設(shè)備健康狀態(tài)分析。此外，變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置的構(gòu)建突破了目前輸變電設(shè)備運行中狀態(tài)檢測靠在設(shè)備自身上加裝各種在線監(jiān)測裝置來實現(xiàn)的現(xiàn)狀，解決了長期以來困擾人們的在線監(jiān)測裝置在電力系統(tǒng)惡劣運行環(huán)境下不能穩(wěn)定運行和其壽命遠低于被監(jiān)測的主設(shè)備等問題。變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置主要包括安裝在變電站母線和出線上，具備電能質(zhì)量測量和暫態(tài)信號測量功能的數(shù)字式線性電壓互感器和數(shù)字線性電流互感器，通過對電力系統(tǒng)某一瞬間運行狀態(tài)的多處同時暫態(tài)量的采集，經(jīng)智能變電站的各區(qū)域的合并單元發(fā)送至變電站層，經(jīng)數(shù)值分析處理，與系統(tǒng)各不同工況的建模分析結(jié)果對比，從系統(tǒng)分析的角度，實現(xiàn)對系統(tǒng)某個局部設(shè)備運行狀態(tài)進行評估和分析。由于信號直接來至系統(tǒng)回路本身，其分析診斷的有效性將提高，從根本上大大改變了設(shè)備監(jiān)測的基礎(chǔ)，為全面大面積的設(shè)備監(jiān)測評估提供了可能性，對電網(wǎng)經(jīng)濟安全運行有著重大的意義。

圖1為本實用新型的電氣連接示意圖；圖2為本實用新型的物理層實際安裝示意圖；圖3為本實用新型的合并單元連接示意圖；圖4為本實用新型的合并單元內(nèi)部連接框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，包括上位機，所述上位機通過通信模塊接收電網(wǎng)的各個合并單元傳來的信號，所述各個合并單元分別接收三相出線電壓互感器或三相出線電流傳感器的數(shù)據(jù)。如圖2所示，所述電網(wǎng)包括兩根母線，兩根母線之間通過若干條母線回路連接，所述母線回路包括若干個斷路互感單元，所述斷路互感單元包括串聯(lián)的斷路器和電流互感器，每根母線都通過斷路互感單元與出線連接，所述每根出線上都設(shè)有電壓互感單元；所述電壓互感單元包括避雷器、電壓互感器和合并單元；每根母線上還設(shè)有避雷器和電壓互感器。所述若干出線上還設(shè)有主變壓器。所述若干合并單元通過通信模塊與上位機連接。所述電壓互感器采用中國專利申請?zhí)枮?01010259969.2，專利名稱為:多頻段測量的數(shù)字式線性交流電壓互感器及其測量方法里面提到的電壓互感器，所述電壓互感器包括與高壓導線連接的線性分壓器，所述線性分壓器輸出端與高速數(shù)據(jù)采集模塊輸入端連接，高速數(shù)據(jù)采集模塊將采集的模擬信號轉(zhuǎn)化為高頻信號和工頻信號后輸出；高速數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與光電隔離傳輸模塊的輸入端連接，光電隔離傳輸模塊輸出端分別與工頻輸出接口和信號分頻模塊輸入端連接，信號分頻模塊輸出端分別與諧波輸出接口和高頻輸出接口的輸入端連接。所述電流互感器采用中國專利申請?zhí)枮?201010259967.3，專利名稱為:多頻段測量數(shù)字式線性交流電流互感器及其測量方法里面提到的電流互感器，所述電流互感器包括數(shù)字式線性交流電流傳感器，該數(shù)字式線性交流電流傳感器輸出端與高壓側(cè)高速數(shù)據(jù)采集模塊輸入端連接，高壓側(cè)高速數(shù)據(jù)采集模塊輸出端與高速光纖絕緣傳輸模塊輸入端連接，高速光纖絕緣傳輸模塊輸出端分別與工頻輸出接口和信號分頻模塊輸入端連接，信號分頻模塊輸出端分別與諧波輸出接口和高頻輸出接口的輸入端連接，分別輸出測量值。如圖3所示，所述合并單元通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別與電壓互感器或電流互感器連接，所述合并單元上還設(shè)有二進制開關(guān)輸入模塊、電源供應(yīng)電路和維修請求電路，所述合并單元通過以太網(wǎng)連接上位機；所述合并單元通過第一同步信號與其他合并單元同步，所述合并單元通過第二同步信號控制不同類型的電壓互感器或電流互感器同步采集。如圖4所示，所述合并單元內(nèi)部包括若干光電轉(zhuǎn)換模塊，所述每個光電轉(zhuǎn)換模塊接收數(shù)據(jù)輸入并將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給FPGA上相應(yīng)的解碼校驗?zāi)K，所述解碼校驗?zāi)K將數(shù)據(jù)傳輸給FPGA上的DSP芯片，合并單元的FPGA上的DSP芯片將信號傳輸給上位機。實施例1:對由GIS組合電器(或Η-GIS)構(gòu)成的變電站，可通過安裝在GIS變電站各路出線，具備暫態(tài)信號測量功能的數(shù)字式線性電壓互感器，同時采集一組電壓暫態(tài)信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)轿挥谥悄茏冸娬镜臏y量控制中心的“變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)”，系統(tǒng)完成對各路信號的數(shù)值濾波、數(shù)值差分等數(shù)學處理分析，得出該組電壓互感器所涉及的一定范圍內(nèi)設(shè)備的局部放電水平和變化情況，綜合得出GIS組合電器該區(qū)域內(nèi)設(shè)備運行健康狀態(tài)。實施例2:對變電站(包括敞開式變電站、GIS或H-GIS構(gòu)成的變電站)斷路器，可通過安裝在斷路器旁邊的，具備暫態(tài)信號測量功能的數(shù)字式線性電流互感器，采集三相電流斷弧的暫態(tài)信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)轿挥谥悄茏冸娬镜臏y量控制中心的“變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)”，該系統(tǒng)完成對三相電流斷弧的暫態(tài)信號的數(shù)學處理分析和診斷，得出斷路器是否存在觸頭燒損或機構(gòu)異常變化等情況，綜合得出斷路器運行健康狀態(tài)。實施例3:對架空線進線或出線的戶外式敞開式變電站，可通過站內(nèi)線路末端安裝的，具備暫態(tài)信號測量功能的數(shù)字式線性電壓互感器，采集三相線路電壓暫態(tài)信號，實時掌握運行線路電壓水平，并將該信息經(jīng)光纖傳輸?shù)轿挥谥悄茏冸娬镜臏y量控制中心的“變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)”，數(shù)字式線性電壓互感器和數(shù)字式線性電流互感器的高速采集功能，通過“變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)”，該系統(tǒng)完成對線路三相電壓互感器暫態(tài)信號的數(shù)學處理分析和診斷，可實時掌握線路無功和有功電壓，控制投切無功補償裝置數(shù)量。實施例4:電壓互感器和電流互感器的高速采集功能，通過“變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行中健康狀態(tài)分析診斷系統(tǒng)”，可實現(xiàn)對變電站或系統(tǒng)各種操作過程或雷電侵入過程的記錄，為設(shè)備的運行壽命分析提供數(shù)據(jù)。變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置對變電站設(shè)備和局部系統(tǒng)的分析診斷應(yīng)用，還將可以不斷拓展。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，其特征是，包括上位機，所述上位機通過通信模塊接收電網(wǎng)的各個合并單元傳來的信號，所述各個合并單元分別接收三相出線電壓互感器或三相出線電流傳感器的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，其特征是，所述電網(wǎng)包括兩根母線，兩根母線之間通過若干條母線回路連接，所述母線回路包括若干個斷路互感單元，所述斷路互感單元包括串聯(lián)的斷路器和電流互感器，每根母線都通過斷路互感單元與出線連接，所述每根出線上都設(shè)有電壓互感單元；所述電壓互感單元包括避雷器、電壓互感器和合并單元；每根母線上還設(shè)有避雷器和電壓互感器；所述若干出線上還設(shè)有主變壓器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，其特征是，所述合并單元通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分別與電壓互感器或電流互感器連接，所述合并單元上還設(shè)有二進制開關(guān)輸入模塊、電源供應(yīng)電路和維修請求電路，所述合并單元通過以太網(wǎng)連接上位機；所述合并單元通過第一同步信號與其他合并單元同步，所述合并單元通過第二同步信號控制不同類型的電壓互感器或電流互感器同步采集。
4.如權(quán)利要求1所述的一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，其特征是，所述合并單元內(nèi)部包括若干光電轉(zhuǎn)換模塊，所述每個光電轉(zhuǎn)換模塊接收數(shù)據(jù)輸入并將接收到的數(shù)據(jù)傳輸給FPGA上相應(yīng)的解碼校驗?zāi)K，所述解碼校驗?zāi)K將數(shù)據(jù)傳輸給FPGA上的DSP芯片，合并單元的FPGA上的DSP芯片將信號傳輸給上位機。
專利摘要本實用新型公開了一種變電站內(nèi)區(qū)域設(shè)備運行狀態(tài)檢測裝置，所述上位機通過通訊模塊接收物理層的各個合并單元傳來的信號，所述各個合并單元分別接收三相出線電壓互感器或三相出線電流傳感器的數(shù)據(jù)。所述物理層包括兩根母線，兩根母線之間通過若干條母線回路連接，所述母線回路包括若干個斷路互感單元，所述斷路互感單元包括串聯(lián)的斷路器和電流互感器，每根母線都通過斷路互感單元與出線連接，所述每根出線上都設(shè)有電壓互感單元；所述電壓互感單元包括避雷器、電壓互感器和合并單元；每根母線上還設(shè)有避雷器和電壓互感器。所述若干出線上還設(shè)有主變壓器。本實用新型實現(xiàn)從電力系統(tǒng)分析的角度，對電力系統(tǒng)某個局部設(shè)備運行狀態(tài)進行評估和分析。
文檔編號G01R31/00GK202975214SQ20122072181
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者郭志紅, 逯懷東, 陳玉峰, 王輝 申請人:山東電力集團公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司