一種配電開關(guān)機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種配電開關(guān)機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電開關(guān)是配電系統(tǒng)中構(gòu)成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的及其重要的一次設(shè)備，是保證配電系統(tǒng)可 靠運行的基礎(chǔ)。配電系統(tǒng)通過遠方/就地方式電動操作機構(gòu)的控制實現(xiàn)對配電開關(guān)開斷狀 態(tài)的控制，實現(xiàn)線路故障區(qū)段隔離與切除W及實現(xiàn)無故障區(qū)段投入等線路自動化功能，可 靠動作、不拒動、不誤動是配電開關(guān)的基本要求。配電開關(guān)操作機構(gòu)作為配電開關(guān)與二次設(shè) 備的"橋梁"，健康的電動操作機構(gòu)的機械及電氣特性是實現(xiàn)系統(tǒng)配電自動化功能和線路可 靠性的重要保證。
[0003] 配電開關(guān)操動機構(gòu)機械部件特別多，加之運些部件動作頻繁，因而造成故障的可 能性就多。通過電力科學(xué)研究院對全國6KVW上高壓開關(guān)故障原因統(tǒng)計分析中看出，在誤 動、拒動故障中操動機構(gòu)原因占41.63% ;國際大電網(wǎng)會議(CIGEI)資料也表明，操動機構(gòu)故 障占43.5%。由此可見，無論是國內(nèi)還是國外，操動機構(gòu)故障是開關(guān)故障的主要原因。因此， 對開關(guān)操作機構(gòu)及其操作回路進行在線監(jiān)測與故障診斷，對配電開關(guān)的可靠運行和電力系 統(tǒng)的維護具有重要的意義，可W為維修決策提供判斷依據(jù)，有效降低系統(tǒng)維護成本。
[0004] 目前應(yīng)用于配電開關(guān)機械特性監(jiān)測一般采用獨立的機械特性監(jiān)測裝置，通過在開 關(guān)機械部件上集成各種傳感器，位移行程傳感器、振動傳感器、壓力傳感器等監(jiān)測開關(guān)機械 部件的特征，通過所述特征量反饋開關(guān)操動機構(gòu)的性能。
[0005] 所述配電開關(guān)監(jiān)測裝置較多地使用傳感器，且采用獨立裝置形式具有W下缺點：
[0006] 1)選擇合適的傳感器W及對不同的配電開關(guān)操動機構(gòu)安裝適應(yīng)性差。隨著國家電 網(wǎng)公司對配電開關(guān)機配電終端接口的標(biāo)準(zhǔn)化，沒有用于一般開關(guān)機械特性監(jiān)測裝置的接口 與安裝位置；
[0007] 2)-般監(jiān)測裝置模塊壽命較短，安裝維護困難，且價格過高而精度不夠?qū)е聼o法 推廣；
[000引3)現(xiàn)有監(jiān)測裝置不支持主站波形記錄與分析系統(tǒng)的波形再現(xiàn)與調(diào)取，無法實現(xiàn)遠 方的在線監(jiān)測；
[0009] 配電開關(guān)一般都是W電磁體作為合分閩操作的第一級控制件，W電機作為儲能操 作的第一級控制件，大多數(shù)操動機構(gòu)均是W直流為其操作電源。直流線圈的電壓、電流波形 包含操動機構(gòu)機械特性的重要信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的就是為了解決所述問題，提供一種配電開關(guān)機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng) 及監(jiān)測方法，它具有能夠采集并在線讀取、記錄配電開關(guān)操動機構(gòu)操作的電壓、電流波形， 采集開關(guān)位置信號，并通過綜合分析上述信息，對配電開關(guān)操動機構(gòu)出現(xiàn)的卡設(shè)、堵轉(zhuǎn)、線 圈故障、斷線故障進行判斷及預(yù)警;無需額外增加設(shè)備，基本無需額外增加監(jiān)測成本的優(yōu) 點。
[0011] 為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] -種配電開關(guān)機械特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括:依次連接的配電開關(guān)、配電終端和主 站波形記錄與分析系統(tǒng)；
[0013] 所述配電開關(guān)，具有操動機構(gòu)；是通過操動機構(gòu)控制配電線路通斷，實現(xiàn)故障切 除、隔離W及負(fù)荷轉(zhuǎn)供的節(jié)點；
[0014] 所述配電終端，具有標(biāo)準(zhǔn)接口，且與配電開關(guān)配套使用，采集配電開關(guān)操動機構(gòu)操 作的電壓、電流波形、統(tǒng)計開關(guān)動作次數(shù)、采集開關(guān)位置信號，實現(xiàn)上述信息的預(yù)處理與初 步判斷，并上送給主站波形記錄與分析系統(tǒng)；
[0015] 所述主站波形記錄與分析系統(tǒng)，設(shè)置于配電自動化調(diào)度室的后臺；接收配電終端 傳輸過來的波形;主站波形與分析系統(tǒng)調(diào)取配電線路上任一配電開關(guān)的操動機構(gòu)的波形及 配電終端對配電開關(guān)機械特性判斷結(jié)果，實現(xiàn)配電開關(guān)的操作機構(gòu)的故障預(yù)警、故障定位， W便維護人員進行定位檢修。
[0016] 所述配電開關(guān)與10忍航空連接器連接。
[0017] 所述配電終端包括:主備交流電雙路切換電路，主備交流電雙路切換電路與用于 配電開關(guān)操動機構(gòu)操作的AC/DC操作電源連接，AC/DC操作電源與配電開關(guān)操動機構(gòu)控制單 元連接，配電開關(guān)操動機構(gòu)控制單元與配電開關(guān)連接，AC/DC操作電源與配電開關(guān)操動機構(gòu) 控制單元連接回路上集成電壓電流波形采集隔離變送模塊，并將隔離變送后的電壓電流模 擬量傳輸給數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元，數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 開關(guān)位置信息采集模塊將配電開關(guān)的開關(guān)位置信息傳輸給數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元，數(shù)據(jù) 采集與處理存儲單元通過W太網(wǎng)通信單元與主站波形記錄與分析系統(tǒng)連接。
[0018] 所述數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元，集成在配電終端內(nèi)部，用于配電開關(guān)電壓、電流信 號的轉(zhuǎn)換、處理、與存儲。
[0019] 數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元包括:濾波回路，濾波回路對電壓電流波形采集隔離變 送模塊傳輸過來的電壓、電流信號進行濾波處理后，將處理后的模擬量送入高速ADC忍片， 高速ADC忍片處理后的數(shù)字量送入CPU核屯、平臺，CPU核屯、平臺處理后存儲到Flash存儲忍片 中，CPU核屯、平臺還將處理后的數(shù)據(jù)通過W太網(wǎng)通信單元送入主站波形記錄與分析系統(tǒng)。
[0020] 所述主備交流電雙路切換電路具備延時，能夠避免沖擊電流的產(chǎn)生，避免上電瞬 間由大功率容性負(fù)載引起沖擊電流或拉弧現(xiàn)象，與AC/DC操作電源配套使用。
[0021] 所述AC/DC操作電源，安裝于配電終端內(nèi)部支架上，用于提供配電開關(guān)操作機構(gòu)合 閩、分閩、儲能的電源，符合《DL/T 721配電自動化遠方終端》要求，具備短時大功率輸出能 力，滿足配電開關(guān)操作功率要求，同時具備短路保護、過載保護功能。
[0022] 所述配電開關(guān)操動機構(gòu)控制單元，用于遠程或就地控制配電開關(guān)的操動機構(gòu)進行 合閩、分閩、儲能操作，接受數(shù)據(jù)采集與處理存儲單元的CPU核屯、平臺或主站波形記錄與分 析系統(tǒng)控制，還接受就地手動操作的控制。
[0023] 所述電壓電流波形采集隔離變送模塊，集成在配電終端內(nèi)部，包括直流電壓傳感 電路和直流電流傳感電路，直流電壓傳感電路和直流電流傳感電路分別用于采集配電開關(guān) 操作機構(gòu)電壓和電流，實現(xiàn)電壓和電流的隔離與變送。
[0024] 所述W太網(wǎng)通信單元，集成在配電終端內(nèi)部，用于與主站波形記錄與分析系統(tǒng)通 信。具備雙通道lOM/lOOM自適應(yīng)W太網(wǎng)信道，雙通道lOM/lOOM自適應(yīng)W太網(wǎng)信道具備同時 通信功能，確保配網(wǎng)通信的主備通信熱切換的無縫切換。
[0025] W太網(wǎng)通信單元在配電終端內(nèi)部通過帶屏蔽的W太網(wǎng)電纜與W太網(wǎng)航空插座進 行連接。
[0026] W太網(wǎng)通信單元通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議與主站波形記錄與分析系統(tǒng)進行信息交互，將 開關(guān)波形文件上送至主站波形記錄與分析系統(tǒng)。
[0027] 所述配電開關(guān)操動機構(gòu)控制單元通過10忍航空連接器與配電開關(guān)連接。
[0028] 所述W太網(wǎng)通信單元通過W太網(wǎng)航空插座與主站波形記錄與分析系統(tǒng)連接。
[0029] 所述10忍航空連接器用于配電開關(guān)操動機構(gòu)的合閩、分閩、儲能控制，用于控制電 源輸出與開關(guān)位置信息反饋，10忍航空連接器與W太網(wǎng)航空插座具有良好的密封性能，確 保配電終端達到IP67的密封等級。
[0030] 所述開關(guān)位置信息采集模塊用于采集開關(guān)位置輔助觸點反饋的位置信息，能夠?qū)?時采集配電開關(guān)合位、分位、儲能位置狀態(tài)信息，開關(guān)位置信息采集模塊將開關(guān)位置信息輸 入CPU核屯、平臺。
[0031] -種配電開關(guān)機械特性在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：
[0032] 步驟（1):配電終端對配電開關(guān)進行錄波，配電終端采集到配電開關(guān)操動機構(gòu)電 壓、電流波形，將電壓、電流波形進行本地存儲；
[0033] 步驟(2):配電終端通過W太網(wǎng)通信單元將采集的電壓、電流波形主動上送給主站 波形記錄與分析系統(tǒng)；
[0034] 步驟(3):主站波形記錄與分析系統(tǒng)對配電終端上傳的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)配電開 關(guān)的操作機構(gòu)的故障預(yù)警、故障定位，W便維護人員進行定位檢修。
[0035] 所述步驟(1)的步驟如下：
[0036] 配電終端檢測到手動操作系統(tǒng)或者CPU核屯、平臺發(fā)出操作指令信號；
[0037] CPU核屯、平臺開始記錄配電終端所連接的配電開關(guān)輸出的電壓、電流波形；
[0038] 配電開關(guān)操動機構(gòu)控制單元開始執(zhí)行操作指令；
[0039] AC/DC操作電源輸出配電開關(guān)操動機構(gòu)動作的電壓電流；
[0040] 數(shù)據(jù)采集與處理存儲