一种分布式分界开关智能监控装置的制作方法

xiaoxiao2020-08-01  1

专利名称:一种分布式分界开关智能监控装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及监控装置,主要是一种分布式分界开关智能监控装置。
背景技术
随着电网迅速发展,对安全供电的可靠性要求越来越高,针对电网运行中的薄弱环节电力生产部门采取有效的治理措施,千方百计减少事故停电,缩小停电范围。但配电线路传输距离远、支线多,环境和气候条件恶劣,外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。在我国的IOkV配电网中,大量的故障为单相接地故障,其中很大比例的故障点出现在负荷侧。一旦出现故障停电,首先给人民群众生活带来不便,干扰了企业的正常生产经营;其次给供电公司造成较大损失;再者,配电线路距离越来越长,分支又多,呈网状结构,查找故障,非常困难,浪费了大量的人力,物力。我国IOkV配电系统普遍采用电网中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式,当系统发生单相接地时,接地故障电流反映的线路分布电容电流往往很小,系统线电压的对称性未遭到破坏,电网仍被允许继续运行一段时间,规程规定一般为I 2h ;为防止系统事故扩大,在接地运行的这段时间里必须尽快判明并排除接地故障。因此,自20世纪80年代以来,出现了各种类型的小电流接地选线装置,经历多次技术更新,虽然选线的准确性在相应提高,但在实际应用中还存在以下的种种弊端:I)因为目前的小电流接地选线装置均采用集中安装方式,在系统负荷端发生单相接地故障时候,选线装置只能定位到配电线路,而不能定位到具体的故障点,更不能及时的把故障信息送给检修人员。2)现有的小电流选线装置是通过跳出线开关切除故障线路,必然要影响到该线路上的所有用户,会扩大停电范围。3)小电流接地系统本身的接地电流很小,而在变电站和发电厂的小电流接地选线装置的装设地点,电磁干扰大,这导致很多小电流接地选线装置的测量精度容易受影响,出现误选线。4)我国小电流接地系统的配电网运行方式改变频繁,变电站出线的长度和数量频繁改变,其电容电流也频繁改变。当系统的运行参数发生变化时候,很多小电流接地选线装置因为定值的余度较小而容易出现误动或者拒动。我国配电网线路T接结构,当用户分支线路内部发生单相接地故障时(故障在其进线段,或故障虽发生在用户进线开关内侧),如能及时准确的隔离接地故障点并对故障点进行准确定位,可以极大的减少停电面积,有效增强供电可靠性,提高维修效率。为提高故障点尤其是用户端故障时的查询效率,目前配电网中常常采用以下两类方式:一类利用继电保护装置、配网监控系统和其它专门装置提供特定的信息;另一类不需要专门的装置,而只利用用户打来的投诉电话的信息。第一类方法判断比较准确,但常常要采用光纤等有线通道进行通信,在成本、布线、组网、维护等方面都存在各种问题,导致在通信网络建设上投资较大且需大量的硬件改造成本投入。第二类方法基本不用新的投资,但利用故障电话的信息进行故障定位时,由于用户对配电网具体信息不了解,故需对用户投诉电话进行筛查,且筛查方式只适合于一个特定的配电网络,适应性不好,同时当遇到突发性,大范围的事故导致通信故障时,该方法将不起作用。针对目前的现状,国内也有许多厂家或者研究机构提出了配电网“看门狗”的概念并开发出一些相关产品。但存在以下一些弊端,影响了实际的使用效果。I)有的厂家的产品,采用模拟式设计,零序接地采用固定的定值,不能随不同的系统情况做调整,当系统运行方式发生改变时,会出现拒动或者误动作的情况。2)有些产品,缺乏通信方式,或者采用有线的串口通信模式,不能及时有效的将故障信息上送给检修人员,极大的降低了检修维护的效率。3)目前的产品,都是基于单独的负荷开关控制器功能设计的,缺乏系统应用功能,不能实现全系统的实时状态监测、拓扑图显示、以及故障分析等高级应用。因此,研究一套原理可靠、使用方便、功能完善的故障隔离定位系统对维护配电网的可靠运行、提高检修效率、增强智能化水平有重要意义。电力系统存在规模巨大,作业点分散,设备多,价值高,其中相当一部分设备工作在户外的特点,因此,需要对各种设备的运行状态、参数指标等做到实时监控,一旦出现情况能及时进行报警并可以在远程进行指挥调度和调整;而且一般工业控制系统跨越地域较大,监测点数量多,要求通讯系统速率要高,轮询响应时间要快;同时,一些作业点分散于野外,环境恶劣,需要无人职守远程控制。在过去,配电网的通信方式主要是采取有线网络。有线网络存在着数据可靠,安全,误码率低等优点。但是随着系统规模的增大,有线网络的问题日益突出,它不利于系统的扩大和改动,也不方便进行远程的控制。所以现在无线网络成为这类行业未来发展所不可缺少的部分。目前国内主要有以下几种解决远程监控的办法:I)采用卫星通信;2)采用不同的大功率无线数传电台;3)采用电话拨号;4)借助移动公网(GSM/GPRS/CDMA)来传输。其中,前三种是传统的数据传输解决方式,这些传统方式在覆盖范围、实时性、投资及运行费用等方面存在很多问题,同时不容易实现监控设备的无人职守,出现问题不一定能及时发现等。目前,GPRS、CDMA等新兴的数据传输技术,具有很多传统数据传输方式所没有的优点,可以解决传统传输方式的弊端,更加贴近专业数据传输的需求。比较而言,随着技术改造和发展,GPRS目前己经趋于稳定、可靠,覆盖范围广;CDMA则具有速率高、系统稳定等特点,但目前覆盖范围较小,尚无法提供大范围专业数据传输业务。两者相比,GPRS是作为专业数据传输系统网络支撑平台,结合数据加密技术保障网络传输的安全来实现专业数据传输系统是较佳的选择。采用先进的GPRS无线通信技术,可以实现对无线分布式系统的实时监控管理和灵活部署,解决传统控制由于没有通信功能,无法实现集中监控的问题,从而可以节省大量人力物力,并且可以提高无线系统的运行质量,增强无线通信的可靠性和可控性,能及时发现定位无线系统故障,大大提高了供电可靠性。GPRS是在GSM系统基础上发展起来的分组数据承载和传输业务。GSM只能使用短信形式传送数据,无法做到“实时在线”、“按量计费”。与GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势,更有效的利用无线网络信道资源,特别适用于间歇、非周期数据传输、少量的数据传输,较大容量数据不频繁传输等。但是,为实现数据传输的高可靠性,监控中心主站需通过专线方式直接接入GPRS移动基站,并获得一个固定的IP地址。采用这种方式组成点对多点网络具有实时性好、安全性高的特点,但接入费用相对较高。借助移动公网的GSM/GPRS进行无线通信数据传输,技术成熟可靠、且投资小、受环境和场合的影响小,是一个比较有应用前景的实现方案。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种分布式分界开关智能监控装置。本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种分布式分界开关智能监控装置,包括分界开关,所述 的分界开关与分界开关测控装置相连接,分界开关、进线开关和环网出线开关通过出线、母线与变压器相连接;分界开关测控装置通过无线网络与监控服务器相连接;分界开关测控装置用于遥控合分闸开关,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关。所述的分界开关控制装置根据检测内部零序CT零序电流IO的大小与接地零序定值IOset比较来判别接地故障是界内还是界外,IO ^ IOset,且不满足相间过流条件时候,判为界内接地故障;10 < IOset,且不满足相间过流条件时候,判为界内接地故障。所述的分界开关测控装置安装于分界开关的柜体上部。本实用新型的有益效果为:随着配网自动化的不断发展,智能监控软件已广泛应用于实践中,图形显示,实时监控,数据采集存储等功能均已实现并应用于实际工程中。但是,目前的监控软件多采用串口,Internet等有线通信技术,其在投资成本,扩展性等方面存在一些弊端。随着无线通信技术的发展成熟,尤其是借助移动公网的GSM\GPRS无线通信方式的低成本,可靠性的优势,研究采用无线通信的监控软件,更加适用于配电网自动化的发展,目前基于无线通信的监控软件产品还比较稀少,所以我们针对这个方面的研究,可以提高我国配电自动化水平,提高配电网的供电可靠性。

图1是本实用新型的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍:如图1所示,这种分布式分界开关智能监控装置,包括分界开关,所述的分界开关与分界开关测控装置相连接,分界开关、进线开关和环网出线开关通过出线、母线与变压器相连接;分界开关测控装置通过无线网络与监控服务器相连接;分界开关测控装置用于遥控合分闸开关,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关。当系统侧对地电容Cl远大于负荷侧对地电容C2的时候(通常Cl为C2的数百乃至上千倍),我们可以设置零序过流定值IOset,当分界开关控制器检测出的零序电流IO彡IOset判为界内接地故障,当IO < IOset,判为界内接地故障;10set的取值应当满足102 < IOset < 101,并考虑一个可靠系数和安全裕度,如取10set=2102。如果负荷端线路为电缆,则C2值明显增大,在根据实际电缆电容计算IOl值和102值后应当验证102,IOset, 101,三者之间的关系满足102 < IOset < IOl以确保分界控制器的接地故障的正确选择性。分界开关:分界开关自动检测接地、短路故障功能,当用户支线发生单相接地故障时,该监控系统通过判别零序电流实现自动分闸,甩掉故障支线,保证变电站及馈线上的其它分支用户安全运行。当用户支线发生相间短路故障时,该监控系统通过判定过流并记忆,在变电站出线保护跳闸后,立即分闸甩掉故障线路;变电站出线开关重新送电后,故障线路被隔离,使馈线上的其它分支用户迅速恢复供电。主线开关检测接地、短路故障定位功能:当配网主线发生短路或者接地故障时候,主线开关能够迅速做出反应,对接地和短路故障做出有效定位,并将故障信息上送到后台系统。I)采用全密封全绝缘混合气体绝缘开关设备,开关设备应为国际技术领先的合资品牌开关设备或国外品牌开关设备,保证开关整体的可靠性;2)主要设备部件应通过国内权威机构的全套型式试验;3)必须满足对三相电流及零序电流的实时采集与上送;4)测控装置必须满足对三相电压的实时采集与上送,并能实时计算用户负荷量及功率因数;5)分界开关测控装置具备断路器单元和负荷开关单元自适应功能,具备“三遥”功倉泛;6)测控装置支持GSM短消息和GPRS无线混合通讯模式,同时具备485串口通讯,有接入配网自动化系统的能力。7)开关在机械寿命试验前后,进行温升试验。按GB11022-1999进行试验,温升应在合格范围内,且温升试验前后主回路电阻之差不超过20%,对于可触及的外壳和盖板,其温升不得超过30K,对可触及但正常运行无需触及的,不得超过40K ;8)开关按GB3804-2004中表6规定的次数在额定充气下限压力下进行额定负荷电流开断、关合,以及额定短路电流的关合试验。开断电流前后开断断口应能承受工频试验电压48kV/lmin及雷电冲击耐压85kV正负极性各15次;9)开关的操作机构为:手动/电动合闸、手动/电动分闸,操作电压为AC220V,储能电机在85% 110%额定电压应可靠动作,当分闸采用脱扣线圈分闸时,分闸线圈应为直流48V,线圈在65% 120%额定电压范围内应可靠动作;10)开关柜操作面板上标示一次模拟连接线,有明显开关“分”、“合”指示,安装运行后可以清晰地识别开关分、合闸位置。并且必须保证分、合闸指示与开关分、合闸实际位置对应一致。开关配备手动合分闸操作杆,以便紧急时使用手动操作方式分合开关;11)开关柜的操作满足机械五防要求;12)在制造工艺上保证开关柜箱体气体密封,开关充气前,应进行箱内清理,保证箱体内清洁。开关在寿命期具有有效的保障运行安全、防止凝露的措施,箱内加装吸附剂;13)开关柜应设置压力释放点或区域,保障设备运行周围的人员安全;[0045]14)开关柜表面喷涂户外粉,保证防锈;15)设置专用接地排及接地标志,方便接地引线连接;16)操动机构的控制、联动、信号电路的各元件及二次回路本身应能承受工频试验电压 2kV/lmin。17)电流互感器采用3相一体式电流互感器,集成相CT (A相、B相、C相)、1只零序CT。相CT变比600/1或600/5,额定负载5VA,10P20,热稳定电流20kA、2s。零序CT变比20/1,额定负载0.5 Ω,0.1 60A (—次电流)区段应保持线性关系,误差小于5%,一次电流为60A飞OOA时,二次输出电流有效值不小于3A,热稳定电流20kA、2s,局放小于10pC。分界开关测控装置:分界开关测控装置与分界开关柜本体配套,具备遥控合分闸开关功能,具有检测故障和保护控制功能,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关。I)分界开关测控装置与分界开关的柜本体配套,具备遥控合分闸开关功能,具有检测故障和保护控制功能,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关,当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;·2)分界开关测控装置安装于分界开关柜柜体上部,其定值设定、分合闸控制操作与开关手动操作处于同一操作面,测控装置便于观测与维护;3)工作原理电路采用微机构成,线路板采取嵌入式结构,并用三防处理。测控装置为铝合金外壳,材料厚度不小于2.5mm,表面作喷涂处理,颜色与开关柜本体协调。测控装置定值窗盖为透明材料,方便观察。测控装置与分界开关柜本体采用航空接插件连接。设置专用接地引线安装螺栓及接地标志;4)设置PT电源指示灯、测控装置运行指示灯、装置自检指示灯、线路故障指示灯。设置线路故障指示灯复位按钮。参数设置窗应含项目:相间动作电流定值、零序动作电流定值、零序动作延时时间。其它保护参数通过数据维护口设置。测控装置在方便阅读的位置标示保护参数表及其整定指南。所有标志应固定牢固、耐候;5)测控装置内部配备储能元件,作为开关柜停电后的后备电源,电源停电后的90S内最少能够对开关进行一次分闸操作,电源停电后的180S内储能元件能完成事件通信的需要;正常工作时的功率损耗,工作电源回路〈10W,保护动作时电源回路〈10W ;交流电流回路〈0.5VA/相。保护动作时间彡40ms ;6)定值整定范围能适应电网中性点不接地系统、经消弧线圈接地系统和经低电阻接地系统;7)在消弧线圈接地系统中,接地故障残余电流可能小于分界开关负荷侧电缆线路的对地容性电流,但测控装置必须满足分界开关负荷侧5km以内长度电缆接地故障电流的检测要求;8)故障指示灯在故障后即使电源失电也能满足闪烁48小时自动复归或手动按钮复位,或处理故障后,开关合闸故障告警复归,以方便查找故障,动作指示灯安装在测控装置定值窗操作面板上;[0059]9)绝缘性能:①绝缘电阻,各电路分别与地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流电流电路与交流电压电路之间,交流电路与直流电路之间,用开路电压为500V的测试仪器测定其绝缘电阻值应不小于100M。②介质强度,产品能承受2kV工频耐压试验,无击穿或闪络现象;10)冲击电压:产品的各电路分别与地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,以及交流电流电路与交流电压电路之间,应能承受标准雷电波的短时冲击电压检验,检验电压的峰值为5kV。承受冲击电压后,产品主要性能指标应符合本标准的要求,在检验过程中,允许出现不导致绝缘损坏的闪络,如果出现闪络,则应复查绝缘电阻及介质强度,此时介质强度检验电压值为规定值的75% ;11)耐湿热性能:装置应能承受GB/T7261-2000第20章规定的交变湿热试验。在试验结束前2h内,测量各导电回路对外露非带电导电部位及外壳之间,电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻,其绝缘电阻值不应小于1.5ΜΩ ;介质强度不低于5.6.2规定的介质强度试验电压值的75% ;12)抗干扰能力:承受高频干扰能力,按GB/T15153.1中的有关规定执行。产品应能承受DL/T721-2000中4.10规定的严酷等级IV的高频干扰。承受静电放电干扰能力,按GB/T15153.1中的有关规定执行。产品应能承受DL/T721-2000中4.13规定的严酷等级IV的静电放电干扰。承受浪涌干扰能力,按GB/T15153.1中的有关规定执行。产品应能承受DL/T721-2000中4.12规定的严酷等级IV的浪涌干扰。承受快速瞬变干扰能力,按GB/T17626.4中的有关规定执行。产品应能承受DL/T721-2000中4.11规定的严酷等级IV的快速瞬变干扰。智能分布式电缆分支开关监控与故障隔离装置是解决用户分支接地故障波及事故的理想方案,智能分布式电缆分支开关监控与故障隔离系统是由分界负荷开关控制器和后台监控软件组成的具有远程传输能力、可本地在线监控、远程及时通知的实时分布式小电流接地故障隔离报警系统。其中分界负荷开关控制器与用户分界真空负荷开关组成用户分界负荷开关成套设备,在配电网负荷端发生单相接地故障时,分界负荷开关控制器可迅速隔离故障区间,确保非故障用户不受故障用户的波及影响而造成停电,同时,分界负荷开关控制器将故障信息及时上送到后台监控主机或者通过GSM短信通知检修人员。后台主机在实现故障信息实时显示外,还能实现故障点定位、故障波形显示、故障信息转GSM短信通知、分界开关遥控分合、同时实时采集各负荷终端处的电流电压数据及开关运行状态,为快速处理故障、负荷切换等提供科学、准确的数据依据,从而有效的提高配电网的智能化水平。智能分布式电缆分支开关监控与故障隔离装置适用于城乡IOkV配电线路用户T接入口处控制设备的新装与改造。该系统的广泛应用,大大提高了用户分支小电流接地故障的故障查找效率、提高了小电流接地故障定位的准确性、减少了无故障用户的连带性事故停电、缩小故障停电范围、缩短用户停电时间,从而提高所带用户的供电可靠性。本实用新型不局限于上述实施方式,不论在其形状或材料构成上作任何变化,凡是采用本实用新型所提供的结构设计,都是本实用新型的一种变形,均应认为在本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种分布式分界开关智能监控装置,包括分界开关,其特征在于:所述的分界开关与分界开关测控装置相连接,分界开关、进线开关和环网出线开关通过出线、母线与变压器相连接;分界开关测控装置通过无线网络与监控服务器相连接;分界开关测控装置用于遥控合分闸开关,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关。
2.根据权利要求1所述的分布式分界开关智能监控装置,其特征在于:所述的分界开关控制装置根据检测内部零序CT零序电流IO的大小与接地零序定值IOset比较来判别接地故障是界内还是界外,IO ^ IOset,且不满足相间过流条件时候,判为界内接地故障;10< IOset,且不满足相间过流条件时候,判为界内接地故障。
3.根据权利要求1或2所述的分布式分界开关智能监控装置,其特征在于:所述的分界开关测控装置安装于分界开关的柜体上部。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式分界开关智能监控装置,包括分界开关,所述的分界开关与分界开关测控装置相连接,分界开关、进线开关和环网出线开关通过出线、母线与变压器相连接;分界开关测控装置通过无线网络与监控服务器相连接;分界开关测控装置用于遥控合分闸开关,当用户界内发生相间短路故障后,在变电站馈线断路器分闸,线路失电后,启动电磁脱扣跳开分界负荷开关;当用户界内发生单相接地故障后,直接启动电磁脱扣跳开分界负荷开关。本实用新型的有益效果为提高我国配电自动化水平,提高配电网的供电可靠性。
文档编号H02H7/26GK203071571SQ20132001413
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者应骁 申请人:永康市供电局, 金华电业局, 国家电网公司

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