專利名稱：預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全、環(huán)保的用電技術(shù)，具體地說，是一種預(yù)防漏電防火及諧 波污染，避免電網(wǎng)大面積停電的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國多年來用電情況調(diào)查。隨著人均用電量不斷提高.由電氣引發(fā)的火災(zāi) 事故也逐年劇增，已成為火災(zāi)發(fā)生的主要原因之一.并在所有火災(zāi)起因中居首位。據(jù)有關(guān) 資料統(tǒng)計.電氣火災(zāi)占全國火災(zāi)總數(shù)的比例由20世紀80年代初的10%上升到現(xiàn)在的近 30%.造成人身傷亡的數(shù)字也十分驚人。2003年全國由于電氣火災(zāi)事故造成的直接經(jīng)濟損 失高達121. 7億元以上，為防止電氣火災(zāi)發(fā)生的消防費用高達60多億元。電氣火災(zāi)主要是因為接地故障產(chǎn)生漏電引起，供電線路及設(shè)備如安裝使用不當， 線路老化或機械損傷等原因，及絕緣性能下降，導(dǎo)致供電線路及設(shè)備與大地之間有不正常 的電流通過形成漏電，造成不安全隱患。目前各配電系統(tǒng)已被國家強制性的安裝了漏電斷路器。傳統(tǒng)漏電斷路器的主要作 用是保護人身安全——它在用電線路泄漏電流超過人身安全值時會立刻切斷電源。但它無 法探知電路的泄露電流大小，無法了解電路絕緣狀態(tài)的變化，故障探測相關(guān)信息也無法上 傳到控制室，即無法對電氣火災(zāi)做出預(yù)報；另外，諧波的影響也會使漏電斷路器無法運行， 供電系統(tǒng)諧波的定義是對周期性非正弦電量進行傅立葉級數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻 率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波實際是 一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。其中的奇次諧波，特別是3次5次諧波，的影響最大，其原 因是，3次諧波分量在N線與PE線中是同相相加的，使得通用的漏電斷路器由于線路剩余電 流過大而無法投入使用，合閘后立刻跳閘，無法保障及時斷電。當供電局主站1、子站或中低壓客戶端出現(xiàn)諧波污染或竊漏電事故時，傳統(tǒng)的解決 方法是先由人工以其他通訊方式向用電管理部門報警，待供電局查明所屬片區(qū)地段線路 后，對該地區(qū)整體進行拉間限電，然后派出人員進行事故處理，最后再由供電局恢復(fù)該地區(qū) 供電.如此處理事故方法的缺點是效率低，時間長、事故影響面大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，避免因漏電，接地故障等不安全用電而采取的電網(wǎng)大面積停 電現(xiàn)象，提高用電質(zhì)量，達到安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保的供電目的。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的有主站、子站和客戶終端，子站和客戶終端都設(shè)有變壓器和開關(guān)柜，客戶終端有專 變用戶，也有公變用戶，每一個專變用戶下安裝有臺區(qū)變壓器，公變用戶根據(jù)區(qū)域管理分成 若干個區(qū)域，每個區(qū)域安裝有臺區(qū)變壓器，其特征在于子站加裝有設(shè)備安全監(jiān)測儀，該監(jiān) 測儀通過RS485與配變采集終端連接，采集終端可將檢測數(shù)據(jù)上傳到主站；客戶終端加裝 有設(shè)備安全監(jiān)測儀、智能電力測控儀、載波電能表，這些設(shè)備通過低壓電力載波與集中采集終端連接，客戶終端加裝的帶有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表，通過RS485與集中采集終 端連接；采集終端安裝有GPRS模塊，可以將檢測數(shù)據(jù)上傳到主站，主站對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控分 析，在低壓遠程抄表系統(tǒng)平臺上下達斷電命令，通過載波電能表實施斷電；所述設(shè)備安全測試儀，安裝在各個配電變壓器的輸出側(cè)，監(jiān)測漏電流，也可以安裝 在各個電壓等級的配電線路處；所述智能電力測控儀，安裝在變電所下各個臺區(qū)變壓器輸出側(cè)的配電線路上，用 于采集臺區(qū)配電信息及檢測數(shù)據(jù)；通過電力載波將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到主站；所述帶有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表，被安裝在臺區(qū)變壓器輸出側(cè)的配電線路 上，用于采集臺區(qū)用電信息及諧波檢測數(shù)據(jù)，通過RS485與集中采集終端連接，將監(jiān)測數(shù)據(jù) 上傳到主站。系統(tǒng)根據(jù)主站、子站、客戶終端三大部分進行監(jiān)控，監(jiān)控根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測及傳輸分為 三層設(shè)備數(shù)字化層、支撐系統(tǒng)層、高級應(yīng)用層；子站配電網(wǎng)中安裝有配變采集終端、設(shè)備安全監(jiān)測儀、客戶終端安裝有集中采集 終端、載波電能表、智能電力測控儀、設(shè)備安全監(jiān)測儀、有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表等。本發(fā)明提供的預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)，在GIS營配一體化信息 平臺的基礎(chǔ)上，通過安裝設(shè)備安全測試儀檢測漏電、通過具有諧波檢測的多功能電能表1 監(jiān)測諧波分量，及時發(fā)現(xiàn)故障，與GIS系統(tǒng)配合準確判定故障點，克服了現(xiàn)有電網(wǎng)事故發(fā)生 時只能大面積停電檢修的難題，達到了安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保的供電、用電的目的。


圖1.本發(fā)明事故處理的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.低壓端發(fā)生事故時系統(tǒng)處理事故的電路原理示意框圖；圖3.中壓端發(fā)生漏電事故時系統(tǒng)處理事故的電路原理示意框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，敘述一個實施例，對本發(fā)明做進一步說明。圖1顯示本實施例的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。在10KV變壓器輸出側(cè)加裝設(shè)備安全監(jiān)測儀4，在低壓臺區(qū)變壓器輸出側(cè)、專變用 戶、普通用戶端分別加裝設(shè)備安全監(jiān)測儀8、智能電力測控儀7、帶有諧波監(jiān)測的多功能電 能表9實行分級漏電檢測，分級管理，將檢測數(shù)據(jù)直接上傳到主站1或通過子站2上傳到主 站1，主站1對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控分析，通過中、低壓遠程抄表系統(tǒng)實施斷電。設(shè)備安全測試儀4，安裝在各個子站的10KV變壓器的輸出側(cè)，監(jiān)測漏電流；設(shè)備安 全測試儀8安裝在每個臺區(qū)變壓器的輸出側(cè)安裝，也可以安裝在各個電壓等級的配電線路 處。智能電力測控儀7，被安裝在臺區(qū)變壓器的輸出側(cè)，用于采集臺區(qū)配電信息及檢測 數(shù)據(jù)。帶有諧波監(jiān)測的多功能電能表9，被安裝在臺區(qū)變壓器的輸出側(cè)，用于采集臺區(qū)用 電信息及諧波檢測數(shù)據(jù)。本實施例中，系統(tǒng)按照縣局(主站1)——供電所(子站2)——客戶終端三大部分進行監(jiān)控，監(jiān)控根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測及傳輸，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個層次設(shè)備數(shù)字化層、支撐系統(tǒng)層、 高級應(yīng)用層。第一層是設(shè)備數(shù)字化層，該層主要是通過供電局下屬的各個變電所(子站)、客戶 終端配電網(wǎng)中的各種終端設(shè)備，如變電所(子站)配變采集終端3與設(shè)備安全監(jiān)測儀4， 通過RS485連接采集監(jiān)測數(shù)據(jù)；客戶終端之集中采集終端5，通過電力線載波采集載波電能 表6、智能電力測控儀7、設(shè)備安全監(jiān)測儀8的監(jiān)測數(shù)據(jù)；集中采集終端5通過RS485上傳多 功能電能表9 (帶有諧波監(jiān)測功能)監(jiān)測數(shù)據(jù)等，進行監(jiān)測、采集并存儲數(shù)據(jù)及其當前的運 行狀態(tài)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)、專網(wǎng)等通信通道，上傳到計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，形成一個數(shù)字化 的配電網(wǎng)模型，各類信息供系統(tǒng)共同使用?？蛻艚K端監(jiān)控預(yù)警實施，具體見圖2 ；供電所監(jiān) 控預(yù)警實施見圖3。 第二層是支撐系統(tǒng)層，主要是通信系統(tǒng)、主(子)站數(shù)據(jù)抄收系統(tǒng)、基于圖形化 (GIS)和標準化作業(yè)工作流程等，通信系統(tǒng)保證設(shè)備數(shù)據(jù)化層數(shù)據(jù)的上傳和主站1命令的 下達，GIS系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)確定具體故障點位置，準確實施故障處理，統(tǒng)一管理及維護中 低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其運行狀態(tài)，為主站1高級層提供全面的用電管理支持。第三層高級應(yīng)用層。它基于支撐系統(tǒng)層，數(shù)據(jù)來源于設(shè)備數(shù)字化層，實現(xiàn)配網(wǎng)運行 中的工況監(jiān)測、電能表的抄收、配電網(wǎng)優(yōu)化運行以及配網(wǎng)故障時的故障隔離和非故障區(qū)域 的恢復(fù)供電以及線損在線分析、電壓無功管理、供電可靠性管理、負荷控制、電費核算、規(guī)范 化管理信息系統(tǒng)等高級應(yīng)用功能，。系統(tǒng)模式基本可分為主站1模式及主站1、子站1模式兩種典型模式。主站1模式營配自動化管理系統(tǒng)的主站1，是整個系統(tǒng)的監(jiān)控、管理中心，完成對 現(xiàn)場數(shù)據(jù)的存貯、處理和分析，運行狀況的監(jiān)視，管理數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。其實時功能 通過直接監(jiān)測饋路開關(guān)、配電變壓器實時數(shù)據(jù)、中低壓客戶抄表數(shù)據(jù)或與集抄系統(tǒng)、饋線自 動化系統(tǒng)等子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)統(tǒng)一支撐平臺下的綜合統(tǒng)計和分析；同時利用專用 通道向各供電所下傳采集的各類電網(wǎng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。其管理功能主要基于管理信息 系統(tǒng)，與其它子系統(tǒng)接口后，可實現(xiàn)統(tǒng)一支撐平臺下生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)的流程化處理、營銷自動 化等功能；同時利用專用通道向各供電所下傳各類生產(chǎn)經(jīng)營指令，實現(xiàn)管理部門對供電所 業(yè)務(wù)開展的情況的動態(tài)信息綜合查詢和監(jiān)管。主站1、子站模式在各供電所建立營配自動化管理系統(tǒng)子站，通過專用信道(光 纖或VPN)與主站1進行網(wǎng)絡(luò)通信。目的是為分布主站1的功能、優(yōu)化信息傳輸、清晰系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)層次、方便通信系統(tǒng)組網(wǎng)而設(shè)置的中間層。主要任務(wù)是直接采集本轄區(qū)的各類電網(wǎng)數(shù)據(jù) 及各類管理型數(shù)據(jù)，實現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理以及故障處理、通信監(jiān)視等功能。并 通過數(shù)據(jù)集中和轉(zhuǎn)發(fā)的形式上傳給主站1，為其提供實時電網(wǎng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源。同時接收 主站1下傳的各類調(diào)度型和管理型指令，完成本所(子站)轄區(qū)配電網(wǎng)的自動化和管理工 作的智能化。在供電所(子站)的基礎(chǔ)上，各供電公司建立營配自動化管理系統(tǒng)主站1，主站1 主要完成子站上傳現(xiàn)場數(shù)據(jù)及管理型數(shù)據(jù)的存貯、處理和分析，完成各類高級應(yīng)用功能。系統(tǒng)功能設(shè)備數(shù)字化層具體是在各個變電所的IOkV變壓器輸出側(cè)安裝配變采集終端3、 設(shè)備安全監(jiān)測儀4，在客戶終端用戶處安裝載波電能表6、智能電力測控儀7、設(shè)備安全監(jiān)測儀8、帶有諧波監(jiān)測功能的三相多功能表9。這些設(shè)備是對中低壓電網(wǎng)所轄的電能表、配電變壓器、柱上開關(guān)等進行監(jiān)控，實現(xiàn)漏電監(jiān)測，諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)采集上傳，為營配自動化系統(tǒng) 新增安全預(yù)警子系統(tǒng)提供監(jiān)測處理依據(jù)。支撐系統(tǒng)層包括實時信息和管理型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集及按需分發(fā)功能，基本的數(shù) 據(jù)監(jiān)控、分析手段功能等。能全面滿足運行人員日常對配電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)視、控制以及營配管理 工作的需要，包括記錄臺賬、報表圖表制作等。高級應(yīng)用層由各類應(yīng)用子系統(tǒng)構(gòu)成，由前置機、共享數(shù)據(jù)庫支撐，營配自動化系 統(tǒng)實現(xiàn)配網(wǎng)運行中的配變?nèi)嘭摵刹黄胶舛缺O(jiān)測、饋路負荷監(jiān)測、電能表的抄收、遠程控制 停、送電、配電網(wǎng)優(yōu)化運行、故障定位及恢復(fù)供電，以及在線安全預(yù)警故障監(jiān)測(對電能表、 配電變壓器、IOkV配電線路故障的識別和控制功能)。同時實現(xiàn)線損在線分析、電壓無功管 理、供電可靠性管理、負荷控制、電費核算、規(guī)范化管理信息系統(tǒng)等高級應(yīng)用功能。圖2顯示低壓端發(fā)生事故時，系統(tǒng)處理事故的電路原理。當集中采集終端5通過設(shè)備安全監(jiān)測儀8監(jiān)測到某用戶電器在通電過程中有漏電 現(xiàn)象；或者通過發(fā)明人的DTSD251型多功能電能表9，監(jiān)測到某處電網(wǎng)有大量諧波，已對周 圍用電產(chǎn)生污染；甚至用電出現(xiàn)異常，相關(guān)信息通過電力線上報到集中采集終端5，集中采 集終端5通過公網(wǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到主站1，主站1進行分析處理，然后將斷電命令下達到 故障區(qū)域的載波電能表6(DTSI251、DDSI251)，本類型載波電能表6具有負載斷電功能，接 收到主站1下達的斷電命令實施小區(qū)域斷電。圖3顯示.中壓端發(fā)生漏電事故時，系統(tǒng)處理事故的電路原理與圖2相似，在各個變電所IOKV變壓器輸出側(cè)加裝有配變采集終端3和設(shè)備安全 監(jiān)測儀4，設(shè)備安全監(jiān)測儀4與配變采集終端3通過RS485線連接，設(shè)備安全監(jiān)測儀4檢測 漏電及時發(fā)現(xiàn)漏電故障，時間短、準確率高，并實時將故障信息通過公網(wǎng)上傳到主站1，主站 1即可顯示故障區(qū)域，并實時將信息傳達到變電所智能分支開關(guān)，由IOKV重大分支智能開 關(guān)10實施故障配電線路的斷電，防止大面積停電，增加了供電量，下圖為中壓安全預(yù)警實 施流程。
權(quán)利要求
預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)，有主站(1)、子站(2)和客戶終端，子站(2)和客戶終端都設(shè)有變壓器和開關(guān)柜；客戶終端有專變用戶，也有公變用戶，每一個專變用戶下安裝有臺區(qū)變壓器，公變用戶根據(jù)區(qū)域管理分成若干個區(qū)域，每個區(qū)域安裝有臺區(qū)變壓器；其特征在于子站(2)加裝有設(shè)備安全監(jiān)測儀(4)，該監(jiān)測儀通過RS485與配變采集終端(3)連接，采集終端將檢測數(shù)據(jù)上傳到主站(1)；客戶終端加裝的設(shè)備安全監(jiān)測儀(8)、智能電力測控儀(7)、載波電能表(6)，通過低壓電力載波與集中采集終端(5)連接；客戶終端加裝的帶有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表(9)通過RS485與集中采集終端(5)連接，該采集終端安裝有GPRS模塊，可將檢測數(shù)據(jù)上傳到主站(1)，主站對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控分析，在低壓遠程抄表系統(tǒng)平臺上下達斷電命令，通過載波電能表(6)實施斷電；所述設(shè)備安全測試儀(8)，安裝在配電變壓器的輸出側(cè)，監(jiān)測漏電流，適合安裝在各個電壓等級的線路上；所述智能電力測控儀(7)，安裝在各個臺區(qū)變壓器輸出側(cè)的配電線路上，用于采集臺區(qū)配電信息及檢測數(shù)據(jù)，通過電力載波將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到主站(1)；所述帶有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表(9)，安裝在臺區(qū)變壓器輸出側(cè)的配電線路上，用于采集臺區(qū)用電信息及諧波檢測數(shù)據(jù)，通過RS485與集中采集終端連接，將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到主站(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng) 根據(jù)主站(1)、子站(2)、客戶終端三大部分進行監(jiān)控，此監(jiān)控根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測及傳輸分為三 層設(shè)備數(shù)字化層、支撐系統(tǒng)層、高級應(yīng)用層；所述設(shè)備數(shù)字化層，該層通過主站(1)下屬的各個子站(2)、客戶終端配電網(wǎng)中安裝的 各種終端設(shè)備，進行監(jiān)測、采集并存儲數(shù)據(jù)及其當前的運行狀態(tài)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)、專網(wǎng)等通 信通道，上傳到計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，形成一個數(shù)字化的配電網(wǎng)模型，各類信息供系統(tǒng)共 同使用；所述支撐系統(tǒng)層，是通信系統(tǒng)、主站或子站數(shù)據(jù)抄收系統(tǒng)、基于圖形化GIS和標準化作 業(yè)工作流程，保證設(shè)備數(shù)據(jù)化層數(shù)據(jù)的上傳和主站命令的下達，統(tǒng)一管理及維護中低壓配 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其運行狀態(tài)，為主站(1)高級層提供全面的用電管理支持；所述高級應(yīng)用層，它基于支撐系統(tǒng)層，數(shù)據(jù)來源于設(shè)備數(shù)字化層，實現(xiàn)配網(wǎng)運行中的工 況監(jiān)測、電能表的抄收、配電網(wǎng)優(yōu)化運行以及配網(wǎng)故障時的故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù) 供電以及線損在線分析、電壓無功管理、供電可靠性管理、負荷控制、電費核算、規(guī)范化管理 信息系統(tǒng)等高級應(yīng)用功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)。有主站、子站和客戶終端，子站加裝有設(shè)備安全監(jiān)測儀；客戶終端加裝有設(shè)備安全監(jiān)測儀、智能電力測控儀、載波電能表、帶有諧波監(jiān)測功能的多功能電能表。本發(fā)明提供的預(yù)防漏電防火及諧波污染的自動控制系統(tǒng)，在GIS營配一體化信息平臺的基礎(chǔ)上，通過安裝設(shè)備安全測試儀檢測漏電、通過具有諧波檢測的多功能電能表監(jiān)測諧波分量，及時發(fā)現(xiàn)故障，與GIS系統(tǒng)配合準確判定故障點，克服了現(xiàn)有電網(wǎng)事故發(fā)生時只能大面積停電檢修的難題，達到了安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保的供電、用電的目的。
文檔編號H02J13/00GK101860081SQ20101017735
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者顧海勇 申請人:陜西銀河電力儀表股份有限公司