專利名稱：變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，特別是對避雷器、電流互感器的泄漏電流的監(jiān)控來反映高壓設備的絕緣狀況和低溫下SF6氣體微水含量的在線檢測技術，主要用于對變電站高壓設備進行監(jiān)控，確保變電設備的安全運行，防患于未然，并為設備的狀態(tài)提供準確、科學的數據。
背景技術：
避雷器、電流互感器、電壓互感器、SF6斷路器和GIS室作為電力系統(tǒng)最主要的運行設備，其設備運行狀態(tài)是否良好，是涉及電力安全運行的大事。但目前對變電站高壓設備的監(jiān)測手段有限，尚未系統(tǒng)地對這些關鍵設備建立完善監(jiān)測系統(tǒng)。雖然有很多產品進入這一實時在線監(jiān)測領域，但大多監(jiān)測內容單一、監(jiān)測系統(tǒng)的可擴展性不強、不同監(jiān)測內容的兼容性較差，給用戶使用和維護帶來很大困難。
一般變電所對避雷器的泄漏電流監(jiān)測采用避雷器漏電流及動作記錄器，運行人員巡視時觀察記錄器的指針指示，數據采集不及時、維護工作量大，而且無法測量影響避雷器安全性能的重要指標阻性電流。由于缺乏監(jiān)測手段，每年都有因避雷器劣化而發(fā)生的爆炸事故。部分變電站有采用在線監(jiān)測方法來對設備絕緣進行監(jiān)測的裝置，但這些裝置都是監(jiān)測設備的全電流，但真正反映設備安全的阻性電流由于只占全電流的十分之一，只測量全電流并不能反映設備安全最重要的阻性電流的變化狀況。
在變電站，SF6氣體作為優(yōu)異的絕緣和滅弧介質、良好的化學穩(wěn)定性，促使SF6斷路器和SF6全封閉組合電器(簡稱GIS)得到廣泛應用，但在SF6斷路器和GIS中，SF6氣體密度的降低或水份的增加，會使GIS耐壓強度降低和斷路器開斷容量下降，所以對SF6氣體的泄漏和水份進行監(jiān)測，是預防事故的重要措施之一，但國內對高壓開關中SF6氣體缺乏在線監(jiān)測手段，主要依靠一年一次停電進行測試，不僅耗氣量大，還需要浪費大量的工時，對兩次檢測期間設備的運行狀況也缺乏及時的掌握，并直接影響到設備的安全運行。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種監(jiān)測內容全面、可擴展性強，且不同監(jiān)測內容的兼容性好的變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置。
實現上述目的的技術方案是一種變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，它由上位計算機、光隔離通信接口單元、電源單元、避雷器泄漏電流檢測器、電流互感器泄漏電流檢測器、電壓互感器電壓檢測器、SF6開關微水檢測器以及環(huán)境溫、濕度檢測器組成，避雷器泄漏電流檢測器、電流互感器泄漏電流檢測器、電壓互感器電壓檢測器、SF6開關微水檢測器以及環(huán)境溫、濕度檢測器均通過總線和通信接口與光隔離通信接口單元連接，光隔離通信接口單元通過導線與上位計算機電連接，電源單元集中供電。
采用上述技術方案后，變電站的避雷器、電流互感器、電壓互感器和SF6開關設備上均安裝有相應的檢測傳感器，并與上位計算機通過通信單元相連。避雷器泄漏電流檢測器的數量由現場需要安裝的數量決定，每個避雷器泄漏電流檢測器檢測A、B、C、三相的避雷器的泄漏電流；在電流互感器的末屏電流端與電線之間安裝一串芯的電流互感器，互感器的輸出連接到電流互感器泄漏電流檢測器，電流互感器泄漏電流檢測器的數量由現場安裝需要的數量決定，每個電流互感器泄漏電流檢測器檢測電流互感器的泄漏電流；電壓互感器泄漏檢測器用來檢測電壓互感器的泄漏電壓；在SF6開關室的充氣口連接一采樣氣室，采樣氣室上安裝有壓力傳感器和露點傳感器，壓力傳感器和露點傳感器的輸出端與SF6開關微水檢測器相連，每個SF6開關微水檢測器可以檢測三組SF6開關的微水含量。上位計算機通過通信接口對各檢測器進行輪巡，對避雷器信息、電流互感器信息、電壓互感器信息、SF6開關微水信息、環(huán)境溫度進行實時監(jiān)控，可對這些檢測項進行實時數據顯示、實時曲線顯示、歷史數據記錄、歷史曲線顯示、歷史數據查詢、歷史事件顯示以及歷史事件查詢。本實用新型同現有技術相比，不僅監(jiān)測內容全面、可擴展性強，而且不同監(jiān)測內容的兼容性好。


圖1為本實用新型電路框圖；圖2為本實用新型的避雷器泄漏電流檢測器的電路框圖；圖3為本實用新型的SF6開關微水檢測器的電路框圖；圖4為本實用新型的避雷器泄漏電流檢測器的電路原理圖；圖5為本實用新型的SF6開關微水檢測器的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1～5所示，一種變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，它由上位計算機1、光隔離通信接口單元2、電源單元8、避雷器泄漏電流檢測器3、電流互感器泄漏電流檢測器4、電壓互感器電壓檢測器5、SF6開關微水檢測器6以及環(huán)境溫、濕度檢測器7組成，避雷器泄漏電流檢測器3、電流互感器泄漏電流檢測器4、電壓互感器電壓檢測器5、SF6開關微水檢測器6以及環(huán)境溫、濕度檢測器7均通過總線和通信接口與光隔離通信接口單元2連接，光隔離通信接口單元2通過導線與上位計算機1電連接，電源單元8集中供電。用特征匹配阻抗為120歐姆的通信電纜和低阻率的電纜將各檢測器與工業(yè)計算機上的光隔離的RS2 32轉RS485的通信接口模塊和整流濾波處理單元相連接。
如圖2、4所示，避雷器泄漏電流檢測器3由信號采集板和數據處理部分組成，信號采集板由傳感器信號調理模塊9、模擬信號光電隔離模塊10、信號濾波、放大模塊11、動作次數采集模塊12、動作信號光電隔離模塊13、電平變換電路14組成，電平變換電路14的輸出端分別給光藕兩邊供電，傳感器信號調理模塊9的輸出端與模擬信號光電隔離模塊10的輸入端相連，模擬信號光電隔離模塊10的輸出與信號濾波、放大模塊的輸入端相連，信號濾波、放大模塊11的輸出進入數據采集；動作次數采集模塊12的輸出端與動作信號光電隔離模塊13的輸入端相連，動作信號光電隔離模塊13的輸出進入數據采集。
如圖3、5所示，SF6開關微水檢測器6由數據采集模塊15、監(jiān)控電路模塊16、電源模塊17、光電隔離通信模塊18、濕度傳感器信號分配模塊19、顯示模塊20、壓力傳感器信號調理模塊21組成，電源模塊17為處理器、運算放大器、傳感器提供電源獨立電源，濕度傳感器信號分配模塊19和壓力傳感器信號調理模塊21的輸出接到數據采集模塊15，監(jiān)控電路模塊16監(jiān)控數據采集模塊15的運行狀態(tài)，數據采集模塊15的輸出端與光電隔離通信模塊18的輸入端連接，同時數據采集模塊15的輸出端與顯示模塊20的輸入端連接。
本實用新型的各模塊的工作情況如下A、上位計算機上位計算機1安裝有變電站高壓設備實時在線監(jiān)控軟件，通過PC機的RS232通信接口對各檢測器進行輪巡，對避雷器信息、電流互感器信息、電壓互感器信息、SF6開關微水信息和環(huán)境溫度進行實時監(jiān)控，可對這些檢測項進行實時數據顯示、實時曲線顯示、歷史數據記錄、歷史曲線顯示、歷史數據查詢、歷史事件顯示和歷史事件查詢。
B、避雷器泄漏電流檢測器在避雷器泄漏電流及動作記錄器上加裝一串芯電流互感器，將互感器的輸出再用線性光藕進行隔離，進入低通濾波電路，進行模數轉換送到計算機處理。將低通濾波電路的輸出信號與一電壓進行比較，如大于該電壓則避雷器動作計數，比較器的輸出信號保持知道CPU讀到后才復位。避雷器動作次數保存在EEPROM內，每次避雷器動作時將該值加一，送到計算機處理，計算機顯示、保存泄漏電流值和動作次數，對泄漏電流值超限、電流增流超限報警。
C、電流互感器電流檢測器在電流互感器的末屏電流與地之間加一串芯電流互感器，將互感器的輸出再用線性光藕進行隔離，進入低通濾波電路，進行模數轉換，送到計算機處理。計算機顯示電流值，對泄漏電流值超限報警。
D、電壓互感器泄漏電壓檢測器在電壓互感器上接入泄漏電壓檢測器5，將互感器的輸出特性用光藕進行隔離，進入低通濾波電路，進行模數轉換后送到計算機1處理，計算機1顯示電壓值，對電壓值超過上下限進行報警。將任一相與其余兩相相減取絕對值與壓差閥值比較，超限報警。
E、SF6開關微水檢測器在開關設備的充氣口接入一采樣氣室，采樣氣室上裝有壓力傳感器和低露點傳感器，壓力傳感器的輸出信號經濾波放大后ADC轉換，露點傳感器的數據口經接口轉換后送給單片機，單片機對壓力信號進行數字濾波和數據變換后得到絕對壓力值，然后計算出微水含量，由微水含量計算出常壓露點。將壓力值、微水含量、常壓露點送給計算機1處理和現場LED顯示，對壓力超過上下限報警，微水超過上下限報警。
F、環(huán)境溫、濕度檢測器采用半導體溫度傳感器和電容式濕度傳感器經濾波、放大給ADC，由單片機數字濾波、數據變換后送給上位計算機。
本實用新型的工作原理如下上位計算機1通過光隔離通信接口單元2向各檢測器查詢數據，將數據顯示、保存、查詢、曲線化，與閥值相比較后決定是否報警。檢測器將傳感器的信號經過變換后處理成數字信號，以一定的通信協議與計算機通信。設備維護人員根據計算機上的報警記錄和歷史數據進行分析采取相應的措施，真正做到對設備的保養(yǎng)和維護實行狀態(tài)檢修，消除安全隱患，保證安全生產。
權利要求1.一種變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于它由上位計算機(1)、光隔離通信接口單元(2)、電源單元(8)、避雷器泄漏電流檢測器(3)、電流互感器泄漏電流檢測器(4)、電壓互感器電壓檢測器(5)、SF6開關微水檢測器(6)以及環(huán)境溫、濕度檢測器(7)組成，避雷器泄漏電流檢測器(3)、電流互感器泄漏電流檢測器(4)、電壓互感器電壓檢測器(5)、SF6開關微水檢測器(6)以及環(huán)境溫、濕度檢測器(7)均通過總線和通信接口與光隔離通信接口單元(2)連接，光隔離通信接口單元(2)通過導線與上位計算機(1)電連接，電源單元(8)集中供電。
2.根據權利要求1所述的變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于避雷器泄漏電流檢測器(3)由信號采集板和數據處理部分組成，信號采集板由傳感器信號調理模塊(9)、模擬信號光電隔離模塊(10)、信號濾波、放大模塊(11)、動作次數采集模塊(12)、動作信號光電隔離模塊(13)、電平變換電路(14)組成，電平變換電路(14)的輸出端分別給光藕兩邊供電，傳感器信號調理模塊(9)的輸出端與模擬信號光電隔離模塊(10)的輸入端相連，模擬信號光電隔離模塊(10)的輸出與信號濾波、放大模塊的輸入端相連，信號濾波、放大模塊(11)的輸出進入數據采集；動作次數采集模塊(12)的輸出端與動作信號光電隔離模塊(13)的輸入端相連，動作信號光電隔離模塊(13)的輸出進入數據采集。
3.根據權利要求1或2所述的變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，其特征在于SF6開關微水檢測器(6)由數據采集模塊(15)、監(jiān)控電路模塊(16)、電源模塊(17)、光電隔離通信模塊(18)、濕度傳感器信號分配模塊(19)、顯示模塊(20)、壓力傳感器信號調理模塊(21)組成，電源模塊(17)為處理器、運算放大器、傳感器提供電源獨立電源，濕度傳感器信號分配模塊(19)和壓力傳感器信號調理模塊(21)的輸出接到數據采集模塊(15)，監(jiān)控電路模塊(16)監(jiān)控數據采集模塊(15)的運行狀態(tài)，數據采集模塊(15)的輸出端與光電隔離通信模塊(18)的輸入端連接，同時數據采集模塊(15)的輸出端與顯示模塊(20)的輸入端連接。
專利摘要一種變電站高壓設備實時在線監(jiān)測裝置，它由上位計算機(1)、光隔離通信接口單元(2)、電源單元(8)、避雷器泄漏電流檢測器(3)、電流互感器泄漏電流檢測器(4)、電壓互感器電壓檢測器(5)、SF6開關微水檢測器(6)以及環(huán)境溫、濕度檢測器(7)組成，避雷器泄漏電流檢測器(3)、電流互感器泄漏電流檢測器(4)、電壓互感器電壓檢測器(5)、SF6開關微水檢測器(6)以及環(huán)境溫、濕度檢測器(7)均通過總線和通信接口與光隔離通信接口單元(2)連接，光隔離通信接口單元(2)通過導線與上位計算機(1)電連接，電源單元(8)集中供電。本實用新型監(jiān)測內容全面、可擴展性強，且不同監(jiān)測內容的兼容性好，可以真正做到對設備的保養(yǎng)和維護實行狀態(tài)檢修，消除安全隱患，保證安全生產。
文檔編號H02H3/02GK2691123SQ200420024658
公開日2005年4月6日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權日2004年2月11日
發(fā)明者楊小明, 蔣小軍 申請人:常州市科惠電力設備有限公司