本實用新型涉及電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種斷路器智能組件。
背景技術(shù)：
智能電力設(shè)備是傳統(tǒng)電力設(shè)備適應智能電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，具備測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化等基本特征。
斷路器是供電系統(tǒng)中的一次設(shè)備，正常情況下承擔接通和斷開高壓電路中的空載和負荷電流，在智能電網(wǎng)總體規(guī)劃下，實時、高效、真實的實現(xiàn)對斷路器的監(jiān)控和保護，關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠和安全運行。斷路器智能組件由若干智能電子裝置(IED)集合組成，包含對斷路器本體的測量、控制和監(jiān)測功能，通常就近安裝于一次設(shè)備旁，完成相關(guān)測量、控制、監(jiān)測等基本功能。智能組件內(nèi)部各IED在一體化的理念下進行優(yōu)化，除直接與保護相關(guān)的功能以外，按測量、控制、監(jiān)測、計量和保護等功能模塊進行IED的設(shè)計與配置，電力設(shè)備智能化的主要目標之一是實現(xiàn)狀態(tài)信息的數(shù)字化采集和網(wǎng)絡(luò)化共享，因此，各大功能之間如何集成，各功能模塊之間如何進行信息交互才能滿足組件的狀態(tài)診斷、智能控制等高級應用需求，智能組件需要與哪些設(shè)備交互信息，信息交互的通信接口和協(xié)議等都需要考慮。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種斷路器智能組件，以實現(xiàn)對斷路器的高效監(jiān)測和測控，提高斷路器的智能化水平。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：
一種斷路器智能組件，包括測控裝置、開關(guān)設(shè)備控制器、合并單元、監(jiān)測功能組主IED、機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED，其特征在于，所述測控裝置、開關(guān)設(shè)備控制器和合并單元分別連接過程層交換機，所述機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED分別連 接監(jiān)測功能組主IED，所述監(jiān)測功能組主IED、測控裝置和開關(guān)設(shè)備控制器分別連接站控層交換機：
所述測控裝置，通過與站控層網(wǎng)絡(luò)和過程層網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)對斷路器的信息收集和控制功能；
所述開關(guān)設(shè)備控制器，通過接收過程層網(wǎng)絡(luò)的控制指令，驅(qū)動執(zhí)行器完成對斷路器的控制功能；
所述機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED，用于對斷路器的操動機構(gòu)狀態(tài)進行監(jiān)測；
所述局部放電監(jiān)測IED，用于對斷路器內(nèi)部局部放電進行檢測和定位；
所述SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED，用于監(jiān)測SF6絕緣氣體的微水和密度；
所述監(jiān)測功能組主IED，用于接收和分析所述機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
進一步地，所述監(jiān)測功能組主IED和機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED之間采用IEC61850協(xié)議進行通信，通信接口采用100Mbit/s光纖接口。
本實用新型的斷路器智能組件，通過將若干智能電子裝置(IED)集合起來，對斷路器本體進行測量、控制等，并通過站控層交換機和過程層交換機將結(jié)果上傳給站控層設(shè)備和監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對斷路器的全面、有效、實時監(jiān)控，為斷路器的安全穩(wěn)定運行提供了支持。
附圖說明
圖1為本實用新型斷路器智能組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細說明。
實施例：
請參照圖1所示，一種斷路器智能組件，包括測控裝置、開關(guān)設(shè)備控制器、合并單元、監(jiān)測功能組主IED、機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED，所述測控裝置、開關(guān)設(shè)備控制器、合并單元分別連接過程層交換機，所述機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED、局部放電監(jiān)測IED和SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED分別 連接監(jiān)測功能組主IED；監(jiān)測功能組主IED、測控裝置、開關(guān)設(shè)備控制器分別連接站控層交換機。
監(jiān)測功能組主IED和各監(jiān)測功能IED之間采用IEC61850進行通信。智能組件各IED對外通信接口采用100Mbit/s光纖接口，接口類型SC/ST可選。通信網(wǎng)絡(luò)包括過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)，遵循IEC61850通信協(xié)議。各監(jiān)測IED的評價結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)采用REPORT服務(wù)傳輸至監(jiān)測功能組主IED，監(jiān)測數(shù)據(jù)文件通過文件服務(wù)傳輸至監(jiān)測功能組主IED，監(jiān)測功能組主IED匯總并綜合分析，采用REPORT服務(wù)傳送至站控層網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測數(shù)據(jù)文件僅在召喚時以文件服務(wù)方式傳送至站控層網(wǎng)絡(luò)。
其中，測控裝置可選用CSI-200EA/E數(shù)字式綜合測量控制裝置。CSI200EA/E測控裝置向上能通過雙以太網(wǎng)以IEC61850-8-1與變電站層的監(jiān)控、遠動、故障信息子站等設(shè)備通信，向下與過程層的合并單元、智能單元等設(shè)備進行通信，取消電纜硬連接，簡化二次回路，支持采樣值(SV)和面向通用對象的變電站事件(GOOSE)功能，滿足數(shù)字化變電站需求，可以按照IEC61850-9與過程層合并單元通信，接入采樣值信息，可以按照IEC61850定義的GOOSE服務(wù)與間隔層其它裝置進行信息交換完成邏輯配合，也可以與過程層智能單元進行通信，實現(xiàn)對一次設(shè)備的信息收集和控制功能，具體功能如下：
①遙控：可接受主站下發(fā)的遙控命令，完成控制斷路器及其周圍刀閘，復歸收發(fā)信機、操作箱等操作。裝置還提供了一排就地操作按鈕，有權(quán)限的用戶可通過按鈕直接對主接線圖上對應的斷路器及其周圍刀閘進行分合操作；
②交流量計算：根據(jù)不同電壓等級要求能上送本間隔三相電壓有效值、三相電流有效值、3U0、3I0、有功、無功、頻率等；
③同期功能：可根據(jù)需要選擇檢無壓、檢同期或自動捕捉同期方式，完成同期功能。
其中，開關(guān)設(shè)備控制器選用JFZ600智能終端作為開關(guān)控制器。JFZ600智能終端采集本間隔開關(guān)信號，通過過程層網(wǎng)絡(luò)基于GOOSE服務(wù)發(fā)布采集信息，直接接收或基于GOOSE服務(wù)通過過程層網(wǎng)絡(luò)接收控制指令，驅(qū)動執(zhí)行器完成控制功能，具體功能如下：
①裝置顯示：本裝置采用基于PC的以太網(wǎng)外接顯示軟件作為調(diào)試手段，同時裝置面板具備LED指示燈；
②遙信：每組開入可以定義成多種輸入類型，如狀態(tài)輸入(重要信號可雙位置輸入)、告警輸入、事件順序記錄(SOE)、主變分接頭輸入(BCD或HEX)等，具有防抖動功能；
③保護跳合閘：可支持點對點或組網(wǎng)通信方式，從繼電保護裝置接收跳閘、重合閘命令，完成繼電保護跳合閘操作；
④控制命令：接收測控裝置的遙控命令，完成對斷路器及其相關(guān)刀閘的控制；
⑤溫度采集：本裝置可采集多種直流量，如DC220V、DC110V、DC24V、DC0V～5V、DC4mA～20mA等，可對智能組件柜內(nèi)溫度、濕度參數(shù)進行采集。
其中，監(jiān)測功能組主IED選用CSC1710一次設(shè)備在線監(jiān)測間隔主單元，遵循國網(wǎng)公司《高壓開關(guān)設(shè)備/GIS設(shè)備智能化技術(shù)條件》要求，具備如下監(jiān)測功能：
①智能分析功能，根據(jù)各監(jiān)測IED的監(jiān)測數(shù)據(jù)和狀態(tài)評估結(jié)果信息，進行就地綜合分析；
②通用數(shù)據(jù)周期上送，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，每隔24小時將輕量級評估結(jié)果信息“設(shè)備唯一性標識、故障部件(氣室、操動機構(gòu))、故障模式、故障幾率”向站控層報送一次；
③重要數(shù)據(jù)突發(fā)上送，故障幾率每增大5％立即主動上送報文一次；
④歷史數(shù)據(jù)存儲，保存一年以上的統(tǒng)一格式監(jiān)測數(shù)據(jù)和狀態(tài)評估結(jié)果信息；
⑤響應數(shù)據(jù)召喚和設(shè)置，從相關(guān)監(jiān)測IED獲取所需數(shù)據(jù)文件，經(jīng)物理隔離之后通過站控層網(wǎng)絡(luò)報送至相關(guān)分析系統(tǒng)并支持參數(shù)召喚和設(shè)置；
⑥提供裝置自檢功能，并將自檢結(jié)果上傳；
⑦采用IEC61850通信協(xié)議與智能組件內(nèi)其他IED通過過程層網(wǎng)絡(luò)通信，采集功能IED數(shù)據(jù)；
⑧對采集到的功能IED數(shù)據(jù)進行邏輯運算和綜合分析處理，將結(jié)果信息和統(tǒng)一格式測量數(shù)據(jù)通過站控層網(wǎng)絡(luò)上送；
⑨支持NTP服務(wù)，能接受NTP對時，同時可提供向下對時；
⑩通過標準化、規(guī)范化的面向?qū)ο蠼M態(tài)配置軟件，可方便靈活的進行遠程配置及維護。
其中，機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測IED選用CSC171A操動機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測單元。本裝置屬于智能組件中狀態(tài)監(jiān)測功能組，完成斷路器的操動機構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測功能，數(shù)據(jù)模型按照國家電網(wǎng)公司IEC61850原則進行建模，采用IEC61850通信協(xié)議與監(jiān)測功能組主IED通信，具有功能強大的調(diào)試和配置工具支撐，可靈活適應不同的型號的斷路器，具備如下監(jiān)測功能：
①分、合閘操作及儲能電機啟動事件驅(qū)動數(shù)據(jù)采樣；
②采集并記錄分閘、合閘操作時的線圈電流波形；
③采集并記錄分閘、合閘過程觸頭行程-時間曲線；
④采集并記錄儲能電機日啟動次數(shù)、日累計工作時間、日單次最大工作時間、電機工作電流等；
⑤根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對操動機構(gòu)是否存在缺陷及嚴重程度做出定量評估，向監(jiān)測功能組主IED報送；
⑥可存儲最近50次操作的觸點行程曲線和線圈分合閘波形；
⑦對實時、歷史數(shù)據(jù)進行回放，實時曲線繪制等。
其中，局部放電監(jiān)測IED選用CSC171C局部放電監(jiān)測單元。本裝置屬于智能組件中狀態(tài)監(jiān)測功能組，完成斷路器局部放電監(jiān)測功能，數(shù)據(jù)模型按照國家電網(wǎng)公司IEC61850原則進行建模，采用IEC61850通信協(xié)議與監(jiān)測功能組主IED通信，具有功能強大的調(diào)試和配置工具支撐，具備如下監(jiān)測功能：
①具有實時采集、存儲、分析變壓器設(shè)備局部放電數(shù)據(jù)的功能：包括測量放電信號的幅值、極性、放電的相位、放電頻次等基本的局部放電表征參數(shù)及各種統(tǒng)計特征參數(shù)，并能顯示二維(Q-φ，N-φ)、三維(N-Q-φ)放電譜圖、工頻周期放電譜圖、放電發(fā)展趨勢圖；
②具有診斷分析和故障報警功能：利用各種譜圖分析，進行故障診斷。包括變壓器放電模式識別，分析和預測局部放電缺陷的嚴重程度和發(fā)展趨勢，對顯著異常進行實時報警，為絕緣狀態(tài)診斷提供基礎(chǔ)判據(jù)；
③具有對時、參數(shù)調(diào)閱和設(shè)置命令的功能：提供放電發(fā)展趨勢圖、監(jiān)測及報警結(jié)果歷史查詢、報表生成和報警設(shè)定等基本功能；
④具有自診斷和自復位的功能，可連續(xù)監(jiān)測或定時自動啟動監(jiān)測，整個監(jiān)測過程自動化。
其中，SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED選用CSC171B-SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測單元。本裝置屬于智能組件中狀態(tài)監(jiān)測功能組，完成SF6氣體狀態(tài)監(jiān)測功能，數(shù)據(jù)模型按照國家電網(wǎng)公司IEC61850原則進行建模，采用IEC61850通信協(xié)議與監(jiān)測功能組主IED通信，具有功能強大的調(diào)試和配置工具支撐，具備如下監(jiān)測功能：
①在線監(jiān)測SF6氣體密度和微水及其變化趨勢，在SF6氣體有關(guān)指標出現(xiàn)變化時，給出變化趨勢曲線。當有關(guān)指標達到報警狀態(tài)時自動報警。當有關(guān)指標超標達到危險狀況時，自動報警或啟動閉鎖裝置，禁止斷路器動作，以保障設(shè)備和變電站整套系統(tǒng)的安全；
②當高壓斷路器的SF6氣體發(fā)生泄漏時，能立即指示出漏氣引起的壓力或密度變化情況，并給出預警信號。當SF6氣體水含量超標時，設(shè)備能立即給出預警信號，提示維護人員進行系統(tǒng)檢修；
③采集氣體壓力、溫度和露點，根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，計算20℃時的氣體壓力，計算水分含量(μL/L)，并對是否存在氣體泄漏、水分超標缺陷及嚴重程度做出定量評估，將測量數(shù)據(jù)向監(jiān)測功能組主IED報送。
上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。