專利名稱：有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器有載分接開關(guān)監(jiān)測裝置，對有載分接開關(guān)切換電流進(jìn)行在線監(jiān)測。屬于電力裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有載調(diào)壓變壓器，是電力系統(tǒng)變電站中非常重要的輸配電設(shè)備，它通過有載調(diào)壓分接開關(guān)(On-load Tap Changer, 0LTC)的逐級動(dòng)作,在沒有斷電的情況下進(jìn)行電壓調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對高壓輸配電電網(wǎng)的有載調(diào)壓，使工業(yè)供電和居民供電的系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定。這種調(diào)壓措施，調(diào)壓范圍大，投資少，效果好，調(diào)壓范圍一般為15%及以上。調(diào)壓速度快，同時(shí)又隨時(shí)可調(diào)，分接開關(guān)可以手動(dòng)控制，也能遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。有載調(diào)壓變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮了聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、調(diào)節(jié)有功與無功潮流以及穩(wěn)定負(fù)荷中心電壓的重要作用，在電網(wǎng)中得到了愈加廣泛的應(yīng)用，通常在高壓輸電變壓器上和重要負(fù)載的配電變壓器上均實(shí)行有載調(diào)壓。有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器中唯一的可動(dòng)部件，也是關(guān)鍵部件之一。有載分接開關(guān)的制造質(zhì)量和運(yùn)行、檢修技術(shù)水平直接關(guān)系到有載調(diào)壓變壓器的運(yùn)行安全。隨著有載調(diào)壓變壓器在電網(wǎng)應(yīng)用的增多，有載分接開關(guān)的故障也在增加。因此，鑒于有載分接開關(guān)具有動(dòng)作頻繁和故障率高的特點(diǎn)，研究OLTC的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備維修的合理化、規(guī)范化、科學(xué)化，適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力高質(zhì)量、高可靠性要求的新形勢，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對OLTC的運(yùn)行檢修技術(shù)，目前國內(nèi)外仍主要采用離線的定期維修方式，在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用還非常少見。在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，OLTC的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)研究起步于20世紀(jì)90年代，現(xiàn)仍在發(fā)展當(dāng)中。迄今為止，采用一體化設(shè)計(jì)安裝于OLTC內(nèi)部的在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究成果，尚未見諸文獻(xiàn)報(bào)道。根據(jù)目前的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，用于表征OTLC運(yùn)行狀態(tài)的物理量包括開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流、電動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載扭矩、開關(guān)本體熱噪聲、切換觸頭間電壓波形、電磁射頻信號、油色譜分析等等。常見的有載分接開關(guān)故障檢測方法有:1、振動(dòng)事件檢測:OTLC切換操作過程中伴隨著一系列的振動(dòng)事件，其中含有豐富的機(jī)械狀態(tài)信息和振動(dòng)指紋，因此對振動(dòng)信號的分析和處理是OTLC狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的重要手段，如專利((201210285730.1 一種有載分接開關(guān)震動(dòng)檢測裝置》和《201120071054.9 一種變壓器有載分接開關(guān)的振動(dòng)測量系統(tǒng)》但振動(dòng)信號在傳播中會(huì)發(fā)生折、反射現(xiàn)象，而且不同頻率的振動(dòng)信號其傳播速度也各不相同，因此實(shí)際監(jiān)測到的振動(dòng)信號可能己經(jīng)發(fā)生畸變。不同現(xiàn)場環(huán)境振動(dòng)情況不同，其檢測存在較大差異，不便于統(tǒng)計(jì)規(guī)律和研究算法。2、觸頭溫度檢測:OLTC許多故障表現(xiàn)為局部過熱現(xiàn)象，如開關(guān)關(guān)合不到位或觸頭接觸不良，使接觸電阻增大，觸頭溫度急劇升高，形成惡性循環(huán)以致引發(fā)嚴(yán)重故障。針對觸頭溫度進(jìn)行直接測量，利用光纖光柵溫度傳感器測溫，采用光信號進(jìn)行測量和傳輸，完成對溫度的測量，也實(shí)現(xiàn)檢測的電氣隔離。如專利《200920230767.8基于光纖光柵溫度測量的有載分接開關(guān)觸頭故障診斷裝置》使用光柵技術(shù)來監(jiān)測觸電溫度。該方案能直接監(jiān)測溫度，但一般是觸頭已經(jīng)出故障，且發(fā)熱現(xiàn)象明顯時(shí)，才能準(zhǔn)確判斷，其故障檢測不是很及時(shí)。3、機(jī)械特性監(jiān)測:采集有載分接開關(guān)機(jī)械振動(dòng)信號、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速信號、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號等，根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，從而判斷有載分接開關(guān)的機(jī)械故障，如專利《201110286384.4電力變壓器有載分接開關(guān)機(jī)械特性在線監(jiān)測裝置》。此方式能夠比較及時(shí)地發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)機(jī)械故障，但僅限于對有載分接開關(guān)特點(diǎn)的機(jī)械故障進(jìn)行監(jiān)測，并不能檢測觸頭接觸等電氣故障。該方式不能進(jìn)行全面監(jiān)測以分析有載分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。4、綜合變量監(jiān)測:對有載分接開關(guān)的機(jī)械特性、震動(dòng)特性、控制電機(jī)工作電流波形等綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如專利《201120228933.8變壓器有載分接開關(guān)智能在線監(jiān)測裝置》。但上述的各個(gè)變量的監(jiān)測都是變壓器體外監(jiān)測，采用非介入性量測技術(shù)，針對有載分接開關(guān)電氣方面的故障比較難判斷。實(shí)際運(yùn)行過程中，有載分接開關(guān)的故障較多，故障原因較復(fù)雜。作為有載調(diào)壓變壓器中唯一的高電壓大電流下運(yùn)行的可動(dòng)部件，切換開關(guān)觸頭工作狀態(tài)直接反應(yīng)有載分接開關(guān)運(yùn)行情況。當(dāng)觸頭接觸電阻增大時(shí)，在開關(guān)切換過程中，由于切換電流是正常工作電流的幾倍到數(shù)十倍，會(huì)引起局部過熱，導(dǎo)致燒損。而上述的故障檢測方案中，并沒有直接針對切換開關(guān)觸頭工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，檢測方法2針對觸頭溫度的測量并不能直接反映觸頭的工作狀態(tài)。檢測方法1、3、4的測量的方式屬于間接測量，只能針對特定的機(jī)械故障狀態(tài)進(jìn)行診斷，并不能及時(shí)準(zhǔn)確識別有載分接開關(guān)的觸頭非正常工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有的監(jiān)測方案不能準(zhǔn)確有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測有載分接開關(guān)動(dòng)態(tài)過程電流，并進(jìn)行故障診斷和準(zhǔn)確預(yù)警的缺陷，提供一種有載分接開關(guān)在線電流監(jiān)測一體化系統(tǒng)，電流采集裝置安裝在有載分接開關(guān)內(nèi)部，能夠直接在線監(jiān)測其切換電流波形，并通過電流波形記錄來診斷有載分接開關(guān)觸頭的工作狀況及機(jī)械部件工作狀態(tài)，判斷故障情況下故障源，為其檢修與改進(jìn)提供現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案為:有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，包括電流采集裝置、接收裝置、終端機(jī)，其特征在于:電流采集裝置固定于有載分接開關(guān)側(cè)，接收裝置安裝于控制室側(cè)，電流采集裝置通過光纖與接收裝置相連，接收裝置通過變電站網(wǎng)絡(luò)與終端機(jī)相連；所述電流采集裝置通過光纖進(jìn)行電氣高低壓側(cè)絕緣同時(shí)傳輸光數(shù)字信號給接收裝置，所述接收裝置將接收到的一次電流波形數(shù)據(jù)組幀發(fā)送給變電站網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供模擬信號輸出。所述電流采集裝置由主模塊和從模塊組成，主模塊包含取能電路、取能CT、電流檢測CT、信號處理電路、電光轉(zhuǎn)換電路，從模塊包含取能CT、電流檢測CT ;主模塊的取能CT和從模塊的取能CT分別與主模塊的取能電路相連，主模塊的電流檢測CT和從模塊的電流檢測CT分別與主模塊的信號處理電路相連后通過電光轉(zhuǎn)換電路輸出，從模塊配合主模塊取能保證供電的連續(xù)性；從模塊的電流測量信號送至主模塊進(jìn)行處理，主模塊對線路I和線路2的電流信號數(shù)據(jù)、自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行串行編碼，通過一根光纖發(fā)送到接收裝置。所述電流采集裝置的取能采用一次線路主模塊、從模塊CT互補(bǔ)取能的方式作為采集裝置供電電源，其中取能CT采用鐵磁式CT，設(shè)計(jì)的取能電路同時(shí)獲取切換開關(guān)線路Al取能CTl和線路A2取能CT2信號，對取能CT 二次輸出進(jìn)行變換，得到直流電壓；同時(shí)，取能電路中設(shè)計(jì)有儲(chǔ)能單元進(jìn)行儲(chǔ)能。所述電流采集裝置的信號檢測CTl和信號檢測CT2均采用空心線圈電流互感器，信號處理電路帶有積分器，對空心線圈互感器輸出進(jìn)行積分，還原一次電流波形。所述接收裝置包括光電轉(zhuǎn)換電路、微處理器、多路D/A變換電路、網(wǎng)口芯片，光電轉(zhuǎn)換電路輸入端通過光纖與電流采集裝置的電光轉(zhuǎn)換電路輸出端相連，光電轉(zhuǎn)換電路輸出端與微處理器相連，微處理器分別與多路D/A變換電路、網(wǎng)口芯片相連，微處理器將實(shí)時(shí)監(jiān)測的各路電流波形數(shù)據(jù)按照IEC61850通訊協(xié)議進(jìn)行組幀發(fā)送，通過以太網(wǎng)連接到變電站網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，接收裝置的微處理器對各路波形數(shù)據(jù)進(jìn)行D\A變換，提供模擬量輸出。所述終端機(jī)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的切換開關(guān)電流波形對有載分接開關(guān)進(jìn)行故障診斷和預(yù)警；終端機(jī)安裝的信息處理軟件包含正常工作電流波形和故障工作波形數(shù)據(jù)庫，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)擬合算法判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及時(shí)故障診斷和報(bào)警處理。同時(shí)建立有載分接開關(guān)切換波形數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，記錄每次切換電流波形。電流采集裝置直接采集有載分接開關(guān)中切換開關(guān)觸頭實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電流波形，根據(jù)切換開關(guān)電流波形的監(jiān)測，可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)測切換開關(guān)工作狀態(tài)，并根據(jù)電流波形來診斷切換開關(guān)觸頭接觸情況和機(jī)械部件運(yùn)行情況，及時(shí)預(yù)警有載分接開關(guān)的電氣故障和機(jī)械故障，判斷故障情況下的故障源，為有載分接開關(guān)的合理檢修和后續(xù)改進(jìn)提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)。

終端機(jī)接收IEC61850數(shù)據(jù)包，還原出波形數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。其主要實(shí)現(xiàn)的功能有: 故障診斷:軟件帶有切換電流波形對比分析庫，根據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)擬合算法，對實(shí)時(shí)監(jiān)測的電流波形進(jìn)行智能分析與計(jì)算，判斷有載分接開關(guān)工作狀態(tài)，預(yù)測潛伏性故障，并預(yù)報(bào)警通知。 在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫:建立電流波形數(shù)據(jù)庫和故障診斷數(shù)據(jù)庫，后期可以查詢歷史數(shù)據(jù)，以便故障后期更好地分析有載分接開關(guān)故障產(chǎn)生原因。 在線自診斷:通過對采集裝置自檢數(shù)據(jù)、接收裝置自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)采集裝置和接收裝置的在線自診斷功能，保證系統(tǒng)的可靠性。 報(bào)表系統(tǒng):可按照默認(rèn)模式自動(dòng)生成信息報(bào)表，用戶可輕松編輯報(bào)表。 遠(yuǎn)程通信:通過公共通信網(wǎng)絡(luò)定時(shí)或?qū)崟r(shí)接收、查看有載分接開關(guān)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。 信息共享:多個(gè)用戶終端可根據(jù)其權(quán)限獲得相應(yīng)的信息。 本發(fā)明的有載分接開關(guān)在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)有自檢功能，采集裝置將自檢信息發(fā)送到接收裝置，接收裝置將自身自檢信息和采集裝置自檢信息組幀發(fā)送到變電站以太網(wǎng)絡(luò)，終端機(jī)信息處理軟件根據(jù)自檢信息進(jìn)行分析，自動(dòng)識別有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)自身故障并發(fā)出報(bào)警。


圖1為有載分接開關(guān)電流采集裝置安裝位置示意圖，其中圖中:1_變壓器抽頭，2-切換開關(guān)電流在線監(jiān)測點(diǎn)1，3_切換開關(guān)電流在線監(jiān)測點(diǎn)2，4-有載分接開關(guān)切換開關(guān)，5-選擇器上選擇部分，6-選擇器下選擇部分。圖2為有載分接開關(guān)切換時(shí)刻切換開關(guān)A1、A2線路電流波形3為有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)原理圖，其中圖中:7_切換開關(guān)線路Al，8-信號檢測CT1，9-取能CT1，10-切換開關(guān)線路A2，11_信號檢測CT2，12-取能CT2，13-取能電路,14-信號處理電路,15-電光轉(zhuǎn)換電路,16-遠(yuǎn)程傳輸光纖，17-光電轉(zhuǎn)換電路，18-微處理器，19-多路D\A變換，20-成比例電流波形信號輸出，21-以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)換芯片，22-以太網(wǎng)輸出，23-變電站以太網(wǎng)絡(luò)，24-終端機(jī)，25-A相采集裝置主模塊，26-A相采集裝置從模塊，27-接收裝置。圖4為有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)框圖，其中圖中:28-A相選擇器，29-B相選擇器，30-C相選擇器，31-B相采集裝置從模塊，32-B相采集裝置主模塊，33-C相采集裝置從模塊，34-C相采集裝置主模塊。圖5為有載分接開電流在線監(jiān)測接收裝置電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，主要用于分接開關(guān)中切換開關(guān)電流的監(jiān)測。電流監(jiān)測示意圖如圖1所示，選擇器上選擇部分5、選擇器下選擇部分6在無電流情況下選擇變壓器抽頭的連接，切換開關(guān)4進(jìn)行有電流切換，通過選擇器和切換開關(guān)控制A、B、C三相線路輸出和對應(yīng)的變壓器抽頭的連接。以A相為例，線路Al連接切換開關(guān)觸頭和選擇器下選擇部分6，線路A2連接切換開關(guān)觸頭和選擇器上選擇部分5。由于切換開關(guān)是在高電壓大電流下進(jìn)行切換動(dòng)作，相對來說故障率較高，因此通過監(jiān)測切換開關(guān)線路Al和A2的電流，能夠反映出切換開關(guān)觸頭連接狀態(tài)和選擇器工作狀態(tài)。電流監(jiān)測波形如圖2所示，通過線路Al、A2動(dòng)態(tài)電流波形信息分析和處理計(jì)算，來判斷有載分接開關(guān)故障情況，并作后續(xù)處理。電流監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖如圖3所示，有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，包括電流采集裝置、接收裝置27、終端機(jī)24，電流采集裝置固定于有載分接開關(guān)側(cè)，接收裝置27安裝于控制室側(cè)，電流采集裝置通過光纖與接收裝置27相連，接收裝置27通過變電站網(wǎng)絡(luò)與終端機(jī)24相連；所述電流采集裝置通過光纖進(jìn)行電氣高低壓側(cè)絕緣同時(shí)傳輸光數(shù)字信號給接收裝置，所述接收裝置將接收到的一次電流波形數(shù)據(jù)組幀發(fā)送給變電站網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供模擬信號輸出。所述電流采集裝置由主模塊25和從模塊26組成，主模塊包含取能電路、取能CT、電流檢測CT、信號處理電路、電光轉(zhuǎn)換電路，從模塊包含取能CT、電流檢測CT ;主模塊25的取能CT和從模塊26的取能CT分別與主模塊的取能電路相連，主模塊25的電流檢測CT和從模塊26的電流檢測CT分別與主模塊25的信號處理電路相連后通過電光轉(zhuǎn)換電路輸出，從模塊26配合主模塊25取能保證供電的連續(xù)性；從模塊26的電流測量信號送至主模塊25進(jìn)行處理，主模塊25對線路I和線路2的電流信號數(shù)據(jù)、自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行串行編碼，通過一根光纖發(fā)送到接收裝置27。采用空心線圈感應(yīng)一次電流，信號處理電路14將空心線圈的輸出8、10調(diào)理到合適范圍，經(jīng)模數(shù)變換后進(jìn)行數(shù)字信號處理，然后通過電光轉(zhuǎn)換電路15將處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為光信號；有載分接開關(guān)高壓側(cè)取能CT (9、12)從一次電流處取能，通過取能電路13轉(zhuǎn)換得到直流穩(wěn)壓源，給信號處理電路14和電光轉(zhuǎn)換電路15供電。光纖16連接有載分接開關(guān)側(cè)和控制室側(cè)，由于其良好的絕緣耐壓性和光信號傳輸特性，將光信號傳輸?shù)娇刂剖覀?cè)，同時(shí)保證高壓側(cè)有載分接開關(guān)采集部分和控制室接收部分良好的電隔離；控制室側(cè)，光電轉(zhuǎn)換電路17將光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,微處理器18將接收的實(shí)時(shí)電流波形解調(diào)出來，并通過多路D\A 19轉(zhuǎn)換為模擬量信號。同時(shí)，解調(diào)出來的波形根據(jù)IEC61850協(xié)議發(fā)送到變電站網(wǎng)絡(luò)23進(jìn)行組網(wǎng)。終端機(jī)24接收有載分接開關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，對其切換波形進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)波形的幅值、相位、諧波分析等因素，判斷有載分接開關(guān)的運(yùn)行情況，當(dāng)疑似有電氣故障或者機(jī)械故障時(shí)，及時(shí)報(bào)警，必要時(shí)進(jìn)行停電檢修，防止事故擴(kuò)大。終端機(jī)安裝的信息處理軟件能存儲(chǔ)切換時(shí)刻的電流波形數(shù)據(jù)以及相關(guān)分析數(shù)據(jù)，并建立對應(yīng)的切換電流波形數(shù)據(jù)庫，為后期數(shù)據(jù)分析和核查做備份。有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，包含有載分接開關(guān)內(nèi)部高壓側(cè)三相信號采集裝置、接收裝置及終端機(jī)三部分，系統(tǒng)框圖如圖4所示，采集部分25、26、31、32、33、34分別采集有載分接開關(guān)中切換開關(guān)Al、A2、B1、B2、Cl、C2工作電流波形，經(jīng)過信號處理后，通過光纖傳輸?shù)浇邮昭b置27并解碼，將三相切換開關(guān)電流波形都解調(diào)出來，提供相應(yīng)的模擬信號輸出20，并根據(jù)IEC61850協(xié)議進(jìn)行打包發(fā)送到變電站網(wǎng)絡(luò)23。終端機(jī)24根據(jù)各路波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并記錄。采集裝置分為A、B、C三相，每相采集裝置分成主模塊和從模塊，單獨(dú)安裝，分別采集八132、81、82、(:1、02電流信號。以A相采集裝置為例，如圖4所示，A相采集裝置的主模塊安裝于Al回路，從模塊安裝于A2回路(反之亦可)。如圖3所示，主模塊25包含取能CT 9、取能電路13、電流測量CT 8、信號處理電路14、電光轉(zhuǎn)換電路15 ;從模塊26包含取能CT 12、電流測量CT 11。如圖3所示，信號處理電路14將主模塊電流測量CT 8和從模塊電流測量CT 11的輸出調(diào)理到合適范圍，經(jīng)模數(shù)變換后進(jìn)行數(shù)字信號處理，然后通過電光轉(zhuǎn)換電路15將處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為光信號。取能電路13接收主模塊取能CT 9和從模塊取能CT 12取能信號，轉(zhuǎn)換得到直流穩(wěn)壓源，給信號處理電路14和電光轉(zhuǎn)換電路15供電。光纖16連接有載分接開關(guān)側(cè)和控制室側(cè)，將光信號傳輸?shù)娇刂剖覀?cè)。采集裝置的取能采用一次線路主模塊和從模塊互補(bǔ)取能的方式作為采集裝置電源，保證供電的可靠性和長期穩(wěn)定性。由有載分接開關(guān)工作原理可知，當(dāng)切換開關(guān)投切到Al時(shí)，線路Al 7有電流，到切換開關(guān)投切到A2時(shí)，線路A2 10有電流，因此開關(guān)線路中Al，A2同一時(shí)刻僅僅只有其中一路有電流流過。由于線路Al和線路A2只有一路有電流流過，因此該電路設(shè)計(jì)為同時(shí)取Al線路取能CTl 9和A2線路取能CT2 12取能，則至少有一個(gè)取能CT會(huì)提供電能，經(jīng)主模塊中的取能電路13變換后提供直流電源。并且取能電路具備儲(chǔ)能功能，保證切換開關(guān)在切換時(shí)，即使線路I 7和線路2 10都不能正常取能，取能電路也能維持一段時(shí)間繼續(xù)給采集裝置供電。
需要測量的電流信號為有載分接開關(guān)切換過程中的動(dòng)態(tài)電流波形，根據(jù)切換時(shí)刻的動(dòng)態(tài)波形來判斷有載分接開關(guān)的工作情況。由于切換過程中的動(dòng)態(tài)電流很大，可達(dá)到正常額定工作電流的幾倍到十幾倍，并且可能含有直流分量。因此，電流測量CT若采用一般的鐵心電流傳感器，體積很大，且在一次電流含有直流分量情況下鐵心容易飽和，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確測量。因此本發(fā)明采用空心線圈電流傳感器，由于該傳感器不含鐵磁物質(zhì)，能夠準(zhǔn)確檢測動(dòng)態(tài)電流信號，且不受直流分量影響，適合動(dòng)態(tài)波形的檢測。同時(shí)體積小，重量輕，適合安裝。電流測量CTl 8和CT2 11拾取出來的信號都傳輸給主模塊25中的信號處理電路14，經(jīng)信號調(diào)理和高精度高速A\D采樣后對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。編碼采用高速串行數(shù)據(jù)編碼，該串行數(shù)字量信號包含A相的Al、A2回路電流信號、A相采集裝置系統(tǒng)自檢數(shù)據(jù)。并經(jīng)電光轉(zhuǎn)換電路將此串行數(shù)字量信號變?yōu)楣庑盘?，由一根光纖傳輸?shù)娇刂剖覀?cè)的接收裝置。B相、C相采集裝置同A相。接收裝置原理圖如圖5所示，其核心采用微處理器，接收A、B、C三相采集裝置發(fā)送的光信號，將光信號轉(zhuǎn)為電信號后進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼。微處理器對三相波形數(shù)據(jù)、自檢數(shù)據(jù)解碼和同步，將各路波形數(shù)據(jù)、采集裝置自檢數(shù)據(jù)、接收裝置自檢數(shù)據(jù)按照IEC61850通訊協(xié)議進(jìn)行組幀發(fā)送。接收裝置采用以太網(wǎng)輸出連接到變電站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備也可以使用該數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)處理，保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性。同時(shí)，接收裝置對各路波形數(shù)據(jù)進(jìn)行D\A變換，提供模擬量輸出，保證其他采集裝置可以采集模擬量來成比例還原切換開關(guān)電流波形。如圖4，系統(tǒng)的安裝包括有載分接開關(guān)側(cè)A相采集裝置主模塊25、從模塊26、B相采集裝置主模塊32、從模塊31 ;C相采集裝置主模塊34、從模塊33的安裝、光纖16的安裝、控制室側(cè)接收模塊27及終端機(jī)24和相關(guān)軟件的安裝等。(I)有載分接開關(guān)內(nèi)部高壓側(cè)采集裝置的安裝如圖4所示，將A相Al回路采集裝置主模塊25安裝在有載分接開關(guān)的切換開關(guān)線路Al上，A相A2回路采集裝置從模塊26裝在有載分接開關(guān)的切換開關(guān)線路A2上，直接套在Al、A2通流導(dǎo)線上即可。從模塊的取能及電流測量信號均送至主模塊進(jìn)行處理，主模塊的輸出通過光纖通路16將波形數(shù)據(jù)傳送到接收裝置27。B相和C相采集裝置安裝方式與A相相同。(2)接收裝置的安裝將接收裝置27電源線及光纖16按相應(yīng)接口連接好，接收裝置接收A、B、C三相采集裝置25、32、34的光信號，通過光電轉(zhuǎn)換電路17后，微處理器18進(jìn)行解碼，將波形數(shù)據(jù)解調(diào)出來，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。接收裝置數(shù)據(jù)輸出有模擬量Al，A2，BI，B2，Cl，C2電流波形輸出20和以太網(wǎng)輸出22。以太網(wǎng)輸出數(shù)據(jù)是根據(jù)IEC61850協(xié)議對Al, A2, BI, B2, Cl, C2電流波形數(shù)據(jù)、采集裝置自檢數(shù)據(jù)、接收裝置自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀的格式，通過網(wǎng)線連接到變電站以太網(wǎng)絡(luò)23。面板指示顯示接收裝置工作狀態(tài)。(3)終端機(jī)的安裝終端機(jī)24采用Windows系統(tǒng)工控機(jī)，其以太網(wǎng)接口接收變電站網(wǎng)絡(luò)23有載分接開關(guān)切換電流波形數(shù)據(jù)包，也可以直接接收接收裝置發(fā)出的數(shù)據(jù)包。有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)軟件根據(jù)相關(guān)功能需求進(jìn)行處理和計(jì)算，對有載分接開關(guān)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行診斷和故障預(yù)警。
權(quán)利要求
1.有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，包括電流采集裝置、接收裝置、終端機(jī)，其特征在于:電流采集裝置固定于有載分接開關(guān)側(cè)，接收裝置安裝于控制室側(cè)，電流采集裝置通過光纖與接收裝置相連，接收裝置通過變電站網(wǎng)絡(luò)與終端機(jī)相連；所述電流采集裝置通過光纖進(jìn)行電氣高低壓側(cè)絕緣同時(shí)傳輸光數(shù)字信號給接收裝置，所述接收裝置將接收到的一次電流波形數(shù)據(jù)組幀發(fā)送給變電站網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供模擬信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采集裝置由主模塊和從模塊組成，主模塊包含取能電路、取能CT、電流檢測CT、信號處理電路、電光轉(zhuǎn)換電路，從模塊包含取能CT、電流檢測CT ;主模塊的取能CT和從模塊的取能CT分別與主模塊的取能電路相連，主模塊的電流檢測CT和從模塊的電流檢測CT分別與主模塊的信號處理電路相連后通過電光轉(zhuǎn)換電路輸出，從模塊配合主模塊取能保證供電的連續(xù)性；從模塊的電流測量信號送至主模塊進(jìn)行處理，主模塊對線路I和線路2的電流信號數(shù)據(jù)、自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行串行編碼，通過一根光纖發(fā)送到接收裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采集裝置的取能采用一次線路主模塊、從模塊CT互補(bǔ)取能的方式作為采集裝置供電電源，其中取能CT采用鐵磁式CT，設(shè)計(jì)的取能電路同時(shí)獲取切換開關(guān)線路Al取能CTl和線路A2取能CT2信號，對取能CT 二次輸出進(jìn)行變換，得到直流電壓；同時(shí)，取能電路中設(shè)計(jì)有儲(chǔ)能單元進(jìn)行儲(chǔ)能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采集裝置的信號檢測CTl和信號檢測CT2均采用空心線圈電流互感器，信號處理電路帶有積分器，對空心線圈互感器輸出進(jìn)行積分，還原一次電流波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述接收裝置包括光電轉(zhuǎn)換電路、微處理器、多路D/A變換電路、網(wǎng)口芯片，光電轉(zhuǎn)換電路輸入端通過光纖與電流采集裝置的電光轉(zhuǎn)換電路輸出端相連，光電轉(zhuǎn)換電路輸出端與微處理器相連，微處理器分別與多路D/A變換電路、網(wǎng)口芯片相連，微處理器將實(shí)時(shí)監(jiān)測的各路電流波形數(shù)據(jù)按照IEC61850通訊協(xié)議進(jìn)行組幀發(fā)送，通過以太網(wǎng)連接到變電站網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，接收裝置的微處理器對各路波形數(shù)據(jù)進(jìn)行D\A變換，提供模擬量輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，其特征在于:所述終端機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的切換開關(guān)電流波形對有載分接開關(guān)進(jìn)行故障診斷和預(yù)警。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有載分接開關(guān)電流在線監(jiān)測一體化系統(tǒng)，包括電流采集裝置、接收裝置、終端機(jī)，其特征在于電流采集裝置固定于有載分接開關(guān)側(cè)，接收裝置安裝于控制室側(cè)，電流采集裝置通過光纖與接收裝置相連，接收裝置通過變電站網(wǎng)絡(luò)與終端機(jī)相連；所述電流采集裝置通過光纖進(jìn)行電氣高低壓側(cè)絕緣同時(shí)傳輸光數(shù)字信號給接收裝置，所述接收裝置將接收到的一次電流波形數(shù)據(jù)組幀發(fā)送給變電站網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)提供模擬信號輸出。本發(fā)明通過在線實(shí)時(shí)監(jiān)測有載分接開關(guān)一次電流工作波形，能有效監(jiān)測有載分接開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，對其電氣故障和機(jī)械故障及時(shí)診斷，如果有載分接開關(guān)發(fā)生故障，本系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。
文檔編號G01R19/00GK103217566SQ20131011668
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者竇峭奇 申請人:武漢格藍(lán)若光電互感器有限公司