一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法
2023-12-11 00:06:32
一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法
【專利摘要】一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法，在智能組件櫃內安裝智能電子設備，這些電子設備包括：測量IED、冷卻器控制IED、有載調壓IED、油中溶解氣體及微水監測IED、局部放電監測IED、光線繞組測溫IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED、電抗器鐵芯餅振動監測IED、合併單元、非電量保護IED和主IED，上述IED所使用的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息以及合併單元電流信號，由智能組件對採集數據進行處理，形成整體智能化結果信息，再通過DL/T860通信協議上傳給站控層網絡。本發明為變壓器的監測與智能控制、電網的優化運行、變壓器檢修策略優化提供信息支撐。提高智能組件櫃與變壓器本體聯合試驗中電子產品抗電磁幹擾和耐高壓能力。
【專利說明】—種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於智能控制設備【技術領域】，具體涉及一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法，廣泛應用於智能化變電站或數位化變電站。
【背景技術】
[0002]傳統變電站中，與變壓器配套使用的端子箱、儀表端子箱、控制櫃、各在線檢測櫃、智能終端櫃分散布置在變壓器周圍，柜子個數多且散亂。櫃內各裝置不能滿足智能變電站中站內智能設備的互操作性和互換性要求。且在線檢測櫃信息要通過私有協議及大量控制電纜上傳給變電站後臺，通信信號的抗幹擾能力差，檢修維護難度大，櫃內各裝置的運行環境不太容易得到控制和監測，存在一定的安全隱患。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:解決上述現有技術存在的問題，而提供一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法。為變壓器的監測與智能控制、電網的優化運行、變壓器檢修策略優化提供信息支撐，提高智能組件櫃與變壓器本體聯合試驗中電子產品抗電磁幹擾和耐高壓能力。
[0004]本發明採用的技術方案是:
一種智能組件櫃，在智能組件櫃內安裝智能電子設備，這些電子設備包括:測量IED、冷卻器控制IED、有載調壓IED、油中溶解氣體及微水監測IED、局部放電監測IED、光纖繞組測溫IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED、電抗器鐵芯餅振動監測IED、合併單元、非電量保護IED和主IED，上述IED所使用的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息以及合併單元電流信號，由智能組件對採集數據進行處理，形成整體智能化結果信息，再通過DL/T860通信協議上傳給站控層網絡。
[0005]上述技術方案中，所述的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息，這些信息包括傳感器採集的變壓器頂層油溫信息、繞組光纖溫度信息、本體油位信息、油中溶解氣體及微水監測信息、局部放電監測信息、鐵芯接地電流監測信息、開關監測信息、冷卻器監測信息及控制和非電量保護信息。
[0006]上述技術方案中，所述在智能組件櫃內安裝的各智能電子設備對智能變壓器進行監測的方法如下:
I)智能組件櫃內測量IED:
是一種用於採集宿主設備基本狀態信息的IED，如變壓器的測量IED，裝置採用32位高性能PPC和DSP、內部高速總線，硬體和軟體均採用模塊化設計，配置靈活，易於擴展和維護。由電源模塊、CPU模塊、智能開入模塊、智能開出模塊、智能操作迴路模塊和模擬量採集模塊組成，主要採集頂層油溫、油位、油壓、鐵芯接地電流及繞組光纖測溫的4 - 20mA或O - 5V的直流量信號等，每路通過跳帽來決定是測電流量和電壓量，當跳帽短接上時，為測電流量；當不接跳帽時，為測電壓量； 2)智能組件櫃內冷卻器控制IED:
冷卻器控制IED，採用高端ARM處理晶片的雙CPU形式，主CPU通過採集測量IED採集的頂層油溫、光纖繞組溫度及合併單元採集的CT電流建立模型，數據模型根據DL/T860原則統一建模，通過DL/T860接入站控層網絡和過程層網絡。從CPU通過接受主CPU的分析數據，給冷卻器發出控制指令冷卻器控制IED以事件驅動的方式報送冷卻裝置的運行狀態，包括油泵、風機、油流繼電器控制；
3)智能組件櫃內有載調壓IED:
有載調壓開關的智能控制由有載調壓IED實現，由電源模塊、雙CPU模塊、智能開入模塊、智能開出模塊、智能操作迴路模塊組成。通過接受合併電源的電流信號、站控層的PT信號及通過採集有載分接開關BCD碼的當前檔位信號、通過建立數學模型及模擬負荷，根據設定的調壓方式及相應的調壓算法，自動向有載調壓開關控制器發出調節指令，有載調壓IED可在就地和遠方進行控制操作，並能返回位置、狀態等信息，有載調壓IED從站控層網絡或過程層網絡獲取調壓控制指令，向有載調壓開關控制器發出調節指令，有載調壓IED從有載調壓開關控制器獲取檔位和調壓開關異常狀態，如電源故障、拒動等信息，並發送至站控層網絡或過程層網絡；
4)智能組件櫃內油中溶解氣體IED:
油中溶解氣體檢測方法有色譜法和電化學法兩種:
採用電化學法監測變壓器油中的關鍵氣體H2, C2H2, C2H4, CO可擴展至對H2O進行監測。系統裝置由油氣分離模塊、氣體傳感器模塊、採集模塊、電源模塊、通信模塊等幾部分組成，可實現變壓器油中氣體採集及數據上傳。電化學法監測油中溶解氣體方法符合變壓器在線監測對儀器高穩定性和低維護性的要求具有優點如下:無消耗材料，無易損件；消耗材料是空氣中的氧氣；安裝簡單，無需維護；對油中故障氣體反應速度快，動態測定範圍大，重複性好；使用成本低；
色譜法監測的氣體包括H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6，可擴展CO2和H2O。系統裝置由油氣分離模塊、組分分離模塊、氣體傳感器模塊、採集模塊、電源模塊、通信模塊等幾部分組成，採用真空脫氣技術，可實現變壓器油中氣體採集及數據上傳。監測IED具有故障自檢和遠程維護功能，油色譜及微水監測系統進、出油管路預留法蘭，能在變壓器不停電條件下進行維護，且不降低變壓器本身的密封性能。監測系統能承受變壓器本體油壓，無滲漏油現象，油氣分離方式不存在將外部氣體帶入變壓器本體的風險，且不消耗、不汙染變壓器絕緣油；
5)智能組件櫃內局部放電監測IED
局部放電監測IED通過內置特高頻傳感器、現場監測單元、中央控制單元、高頻電纜、機械附件採集局部放電信號，並根據當前放電信號強度、趨勢等信息，對是否存在放電性缺陷以及嚴重程度做出定量評估，向監測功能組主IED發送故障機率、故障時間等結果信息；
6)智能組件櫃內光纖繞組測溫IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
光纖繞組測溫是在變壓器繞組熱點上安裝溫度傳感光纖，通過光纖傳感器的溫度特性直接採集變壓器熱點的溫度，光纖傳感器有螢光光纖傳感器和半導晶體光纖傳感器兩種；
螢光光纖傳感器利用的是磷光物質的螢光衰減原理，選用四價錳離子激發的氟鍺酸鎂作為傳感器材料，該材料具有耐高溫、性能穩定等優點，磷光物質在LED光脈衝作用下會被激發，激發物質發出不同波長的衰減光，衰減光的衰減周期和磷光物質溫度有對應關係，對衰減光的衰減周期進行測量後，可將衰減周期轉換為溫度量；
半導晶體光纖傳感器使用的傳感材料是砷化鎵(GaAs)晶體。光源發出的多重波長白光通過光纖傳導到光纖末端的砷化鎵晶體上，砷化鎵晶體吸收部分波長的光，同時將波長不能被吸收的光反射回來；通過檢測反射光的頻譜，可以換算出相應的溫度值。
[0007]光纖繞組測溫IED支持以上兩種原理的測溫方式。在測量點數較少，小於4個點時，光纖繞組測溫IED可與變壓器測量IED合併。
[0008]7)智能組件櫃內電抗器漏磁及局部過熱監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
電抗器的漏磁所佔總磁通的比例遠大於變壓器:變壓器漏磁所佔總磁通的比例小於10%,而電抗器漏磁所佔總磁通的比例一般為30°/Γ40%。隨著電抗器的容量加大，該值越大，所以如何控制由漏磁引起的局部過熱問題也是電抗器的難點；
利用企業電抗器研發優勢，針對電抗器可能產生局部過熱的地方採用預埋光纖的方式，對局部過熱進行監測，原理與光纖測溫相同，需要專門針對熱點增加監測點進行監測；
8)智能組件櫃內電抗器鐵芯餅振動監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
電抗器鐵芯餅振動監測IED由光纖振動加速度傳感器、信號調理單元模塊和數據採集分析系統組成。數據採集分析系統可用于振動信號的採集、數據分析、存儲和報警等功能；光纖振動加速度傳感器用于振動信號的獲取，信號轉換單元負責把振動加速度信號轉換為數據採集分析系統能夠接受的電壓信號，信號調理單元模塊的作用是把來自安裝的傳感器上採集到的光學編碼振動信號進行處理，提取出振動和系統狀態信息，振動信息被處理並經由電路傳輸到主機中用數字顯示；
9)智能組件櫃內合併單元:
多通道採集裝置和合併單元功能:適用於傳統互感器與數字式保護裝置的連接，用於對數字式保護裝置的測試。控制多路互感器的同步採樣，並將輸出的數字量組合在一起，按照IEC 61850-9所定義的乙太網接口輸出；
10)智能組件櫃內非電量保護IED智能終端:
智能終端完成所在間隔的變壓器所用油麵溫度過高報警、壓力釋放閥報警、輕瓦斯報警、重瓦斯報警、速動油壓繼電器報警等非電量信息採集、控制以及部分保護功能；
11)智能組件櫃內主IED:
主IED是智能變壓器組件中在線評估、多狀態數據匯總的核心部件，由電源模塊、CPU模塊、通信模塊組成，該設備從組件櫃內部網絡獲取變壓器的各類監測信息，根據統一格式對各IED的監測數據進行匯總與重組，將結果按照DL/T 860通信標準上送至站控層網絡，並採用不同的標準和算法對當前數據進行判斷，經過處理後，通過診斷系統調用知識庫中的數據、經驗和規則，實現變壓器運行狀況和故障進行綜合診斷；
主IED同時具備客戶端和伺服器功能，與櫃內設備通信時，監測功能組主IED是客戶端；與站控層設備通信時，監測功能組主IED是伺服器，監測功能組主IED全面支持DL/T860定義的各項服務，根據接入的功能IED不同按照DL/T 860通信標準建立通信模型。
[0009]上述技術方案中，所述IED為智能電子設備，所述的站控層網絡及設備為現有計算機網絡技術和設備。
[0010]本發明突出的實質性特點和顯著效果: 1、本發明通過智能組件櫃中智能電子設備所使用的傳感器技術採集變壓器運行狀態、控制狀態和可靠性狀態等信息，通過智能組件櫃中智能組件對採集數據進行處理，形成整體智能化結果信息，為變壓器的監測及智能控制、電網的優化運行、變壓器檢修策略的優化提供不可代替的信息支撐。本智能組件櫃將各種傳感器採集的變壓器頂層油溫、繞組光纖溫度、本體油位、油中溶解氣體及微水、局部放電量、鐵芯接地電流、有載分接開關及控制、冷卻器監測及控制和非電量保護信號等通過DL/T860通信協議上傳給站控層網絡；解決智能組件櫃與變壓器本體聯合試驗中電子產品抗電磁幹擾和耐高壓能力；
2、智能組件櫃支持DL/T860信息規約。將信號統一上傳給站控層網絡，實現裝置的互操作性，具有測量數位化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化和信息互動化特徵。
[0011]3、智能組件櫃材質強度應滿足運輸、運行和維修的需要，採用雙層櫃體，兩層板材之間距離為25mm，組件櫃前後開門，便於設備安裝和連接；進行嚴格的表面處理和防腐蝕措施，有足夠的機械強度。
[0012]4、組件櫃留有地腳安裝孔、便於運輸的起吊設施、具備防盜性能，並且所有的裝配螺釘應從櫃體內部拆卸；具有良好的通風和防塵結構，滿足櫃內器件運行溫度要求，達到IP55防護等級。
[0013]5、組件櫃櫃體有接地端子，以便與變電站地網連接。
[0014]6、組件櫃對櫃內溫度、溼度具有調節和控制能力。通過空調調節，櫃內溫度保持在-25° (Γ+55° C，同時智能組件櫃內配置加熱器，防止櫃內出現凝露，智能組件櫃頂部應加裝隔熱材料，阻止太陽輻射對機櫃內部的影響。
[0015]7、組件櫃櫃內設有照明設施，及空調恆溫恆溼系統。
[0016]8、內部的電磁環境滿足內部各IED的長期可靠運行要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明結構原理框圖；
圖2為本發明系統網絡圖；
圖3為本發明交流迴路圖；
圖4為本發明直流迴路圖。
【具體實施方式】
[0018]本發明的一種智能組件櫃及其用於智能變壓器的監測方法，在智能組件櫃內安裝智能電子設備，這些電子設備包括:測量IED、冷卻器控制IED、有載調壓IED、油中溶解氣體IED、局部放電監測IED、光纖繞組測溫IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED、電抗器鐵芯餅振動監測IED、合併單元、非電量保護IED和主IED，上述IED所使用的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息以及合併單元電流信號，由智能組件對採集數據進行處理，形成整體智能化結果信息，再通過DL/T860通信協議上傳給站控層網絡。
[0019]上述傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息，這些信息包括傳感器採集的變壓器油麵溫度信息、繞組光纖溫度信息、本體油位信息、油中氣體及微水監測信息、局部放電監測信息、鐵芯接地電流監測信息、開關監測信息、冷卻器監測及控制信息和非電量保護息。
[0020]優選的是，本發明智能組件櫃材質強度滿足運輸、運行和維修的需要，採用雙層櫃體，兩層板材之間距離為25mm，組件櫃前後開門，便於設備安裝和連接；進行嚴格的表面處理和防腐蝕措施，有足夠的機械強度。
[0021]優選的是，本發明智能組件櫃留有地腳安裝孔、便於運輸的起吊設施、具備防盜性能，並且所有的裝配螺釘應從櫃體內部拆卸；具有良好的通風和防塵結構，滿足櫃內器件運行溫度要求，達到IP55防護等級。
[0022]優選的是，本發明智能組件櫃櫃體有接地端子，以便與變電站地網連接。
[0023]優選的是，本發明智能組件櫃對櫃內溫度、溼度具有調節和控制能力。通過空調調節，櫃內溫度保持在-25° (Γ+55° C，同時智能組件櫃內配置加熱器，防止櫃內出現凝露，優選的是，智能組件櫃頂部應加裝隔熱材料，阻止太陽輻射對機櫃內部的影響。
[0024]上述在智能組件櫃內安裝的各智能電子設備對智能變壓器進行監測的方法如下:
1)智能組件櫃內測量IED:
是一種用於採集宿主設備基本狀態信息的IED，如變壓器的測量IED，主要採集油溫、油位、油壓、鐵芯接地電流及繞組光纖遙測信號等；
2)智能組件櫃內冷卻器控制IED:
冷卻器控制IED數據模型根據DL/T860原則統一建模，通過DL/T860接入站控層網絡和過程層網絡。冷卻器控制IED以事件驅動的方式報送冷卻裝置的運行狀態，包括油泵、風機、油流繼電器控制；
3)智能組件櫃內有載調壓IED:
有載調壓開關的智能控制由有載調壓IED實現，有載調壓IED可在就地和遠方進行控制操作，並能返回位置、狀態等信息，有載調壓IED從站控層網絡或過程層網絡獲取調壓控制指令，向有載調壓開關控制器發出調節指令，有載調壓IED從有載調壓開關控制器獲取檔位和調壓開關異常狀態，如電源故障、拒動等信息，並發送至站控層網絡或過程層網絡；
4)智能組件櫃內油中溶解氣體IED:
油中溶解氣體檢測方法有色譜法和電化學法兩種:
採用電化學法監測變壓器油中的關鍵氣體H2, C2H2, C2H4, CO可擴展至對H2O進行監測。電化學法監測油中溶解氣體方法符合變壓器在線監測對儀器高穩定性和低維護性的要求具有優點如下:無消耗材料，無易損件；消耗材料是空氣中的氧氣；安裝簡單，無需維護；對油中故障氣體反應速度快，動態測定範圍大，重複性好；使用成本低；
色譜法監測的氣體包括H2、C0、CH4、C2H4、C2H2、C2H6，可擴展CO2和H20。監測IED具有故障自檢和遠程維護功能，油色譜及微水監測系統進、出油管路預留法蘭，能在變壓器不停電條件下進行維護，且不降低變壓器本身的密封性能。監測系統能承受變壓器本體油壓，無滲漏油現象，油氣分離方式不存在將外部氣體帶入變壓器本體的風險，且不消耗、不汙染變壓器絕緣油；
5)智能組件櫃內局部放電監測IED
局部放電監測IED採集局部放電信號，並根據當前放電信號強度、趨勢等信息，對是否存在放電性缺陷以及嚴重程度做出定量評估，向監測功能組主IED發送故障機率、故障時間等結果信息； 6)智能組件櫃內光纖繞組測溫IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
光纖繞組測溫是在變壓器繞組熱點上安裝溫度傳感光纖，通過光纖傳感器的溫度特性直接採集變壓器熱點的溫度，光纖傳感器有螢光光纖傳感器和半導晶體光纖傳感器兩種；
螢光光纖傳感器利用的是磷光物質的螢光衰減原理，選用四價錳離子激發的氟鍺酸鎂作為傳感器材料，該材料具有耐高溫、性能穩定等優點，磷光物質在LED光脈衝作用下會被激發，激發物質發出不同波長的衰減光，衰減光的衰減周期和磷光物質溫度有對應關係，對衰減光的衰減周期進行測量後，可將衰減周期轉換為溫度量；
半導晶體光纖傳感器使用的傳感材料是砷化鎵(GaAs)晶體。光源發出的多重波長白光通過光纖傳導到光纖末端的砷化鎵晶體上，砷化鎵晶體吸收部分波長的光，同時將波長不能被吸收的光反射回來；通過檢測反射光的頻譜，可以換算出相應的溫度值。
[0025]光纖繞組測溫IED支持以上兩種原理的測溫方式。在測量點數較少，小於4個點時，光纖繞組測溫IED可與變壓器測量IED合併。
[0026]7)智能組件櫃內電抗器漏磁及局部過熱監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
電抗器的漏磁所佔總磁通的比例遠大於變壓器:變壓器漏磁所佔總磁通的比例小於10%,而電抗器漏磁所佔總磁通的比例一般為30°/Γ40%。隨著電抗器的容量加大，該值越大，所以如何控制由漏磁引起的局部過熱問題也是電抗器的難點；
利用企業電抗器研發優勢，針對電抗器可能產生局部過熱的地方採用預埋光纖的方式，對局部過熱進行監測，原理與光纖測溫相同，需要專門針對熱點增加監測點進行監測；
8)智能組件櫃內電抗器鐵芯餅振動監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號:
電抗器鐵芯餅振動監測IED由光纖振動加速度傳感器、信號調理單元模塊和數據採集分析系統組成。數據採集分析系統可用于振動信號的採集、數據分析、存儲和報警等功能;
光纖振動加速度傳感器用于振動信號的獲取，信號轉換單元負責把振動加速度信號轉換為數據採集分析系統能夠接受的電壓信號，信號調理單元模塊的作用是把來自安裝的傳感器上採集到的光學編碼振動信號進行處理，提取出振動和系統狀態信息，振動信息被處理並經由電路傳輸到主機中用數字顯示；
9)智能組件櫃內合併單元:
多通道採集裝置和合併單元功能:適用於傳統互感器與數字式保護裝置的連接，用於對數字式保護裝置的測試。控制多路互感器的同步採樣，並將輸出的數字量組合在一起，按照IEC 61850-9所定義的乙太網接口輸出；
10)智能組件櫃內非電量保護IED智能終端:
智能終端完成所在間隔的非電量信息採集、控制以及部分保護功能；
11)智能組件櫃內主IED:
主IED是智能變壓器組件中在線評估、多狀態數據匯總的核心部件，該設備從組件櫃內部網絡獲取變壓器的各類監測信息，根據統一格式對各IED的監測數據進行匯總與重組，將結果按照DL/T 860通信標準上送至站控層網絡，並對變壓器運行狀況和故障進行綜合診斷；
主IED同時具備客戶端和伺服器功能，與櫃內設備通信時，監測功能組主IED是客戶端；與站控層設備通信時，監測功能組主IED是伺服器，監測功能組主IED全面支持DL/T860定義的各項服務，根據接入的功能IED不同按照DL/T 860通信標準建立通信模型。
[0027]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述:
變壓器智能組件櫃整體是由頂蓋、櫃體及底座構成所屬外殼體，所屬外殼體內部從上往下分別設有安裝支架、空調、各IED、合併單元、光纖配線架、硬壓版、空調構成。如圖1所示，各IED通過站控層交換機和過程層交換機連接，櫃內所有IED均接入櫃內過程層交換機，實現組件櫃內的信息共享。綜合診斷系統位於站控層，通過站控層交換機和組件櫃連接。智能組件櫃內還安裝有非電量保護IED和合併單元，非電量保護裝置和合併單元具備點對點乙太網口實現保護相關功能，需要接入過程層網絡時，採用單乙太網口接入櫃內過程層交換機，櫃內過程層交換機通過光纖乙太網接入變電站內過程層網絡。系統網絡布置如圖2所示。系統迴路電流由圖3所示交流迴路和圖4所示直流迴路組成。
[0028]本發明的智能組件櫃由測量IED、冷卻器控制IED、有載調壓控制IED、主IED、局部放電監測IED、光纖繞組測溫IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED、電抗器鐵芯餅振動監測IED、油色譜監測IED組成，其中各IED裝在智能組件櫃內，能實時監測鐵心接地電流、本體油溫、繞組光纖溫度、本體油位，同時具有實時智能風冷控制功能。變壓器各智能組件採用一體化設計，將智能風冷PLC控制、油色譜監測與各IED進行一體化設計組成智能組件櫃，將本體智能終端(非電量保護裝置)、MU與本體三相匯控櫃一體化設計。智能組件櫃內各智能組件實現智能電網一體化設計原則，符合智能變電站通信規約，通過光纖模擬上傳站控層數據，如變壓器本體油溫、油位、繞組溫度、實時監測本體油中氣體和微水含量，測量數據真實、可靠，能夠實時反應變壓器本體的運行狀態，滿足智能變壓器各項要求。溫控倉內安裝有空調，用於調節設備倉內的運行溫度。
[0029]本發明面向對象設計，結構靈活使用，設計合理，採用就地安裝的方式、減少了監測控制保護小室的佔地面積，極大地節約了電纜、光纜的使用，具有良好的社會經濟效益。
【權利要求】
1.一種智能組件櫃，其特徵在於，在智能組件櫃內安裝智能電子設備，這些電子設備包括:測量LED、冷卻器控制IED、有載調壓IED、油中溶解氣體及微水監測IED、局部放電監測IED、光纖繞組測溫IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED、電抗器鐵芯餅振動監測IED、合併單元、非電量保護IED和主IED，上述IED所使用的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息以及合併單元電流信號，由智能組件對採集數據進行處理，形成整體智能化結果信息，再通過DL/T860通信協議上傳給站控層網絡。
2.根據權利要求1所述的智能組件櫃，其特徵在於，所述的傳感器採集變壓器運行、控制和可靠性狀態信息包括傳感器採集的變壓器頂層油溫、繞組光纖溫度、本體油位、油中溶解氣體及微水、局部放電量、鐵芯接地電流、有載分接開關及控制、冷卻器監測及控制和非電量保護信號。
3.根據權利要求1所述的智能組件櫃，其特徵在於智能組件櫃內設置恆溫恆溼系統，通過空調調節，櫃內溫度保持在-25° (T+55° C，同時智能組件櫃內配置加熱器，防止櫃內出現凝露。
4.根據權利要求1所述的智能組件櫃，其特徵在於智能組件櫃頂部裝有隔熱材料，阻止太陽輻射對機櫃內部的影響。
5.如權利要求1所述的智能組件櫃用於智能變壓器的監測方法，其特徵在於，所述在智能組件櫃內安裝的智能電子設備監測方法如下: 智能組件櫃內測量IED: 是一種用於採集宿主設備基本狀態信息的變壓器的測量IED，裝置採用32位高性能PPC和DSP、內部高速總線，硬體和軟體均採用模塊化設計，配置靈活，易於擴展和維護； 由電源模塊、CPU模塊、智能開入模塊、智能開出模塊、智能操作迴路模塊和模擬量採集模塊組成，主要採集變壓器頂層油溫、油位、油壓、鐵芯接地電流及繞組光纖測溫的4-20mA或0-5V的直流量信號等，每路通過跳帽來決定是測電流量和電壓量，當跳帽短接上時，為測電流量；當不接跳帽時，為測電壓量； 智能組件櫃內合併單元: 多通道採集裝置和合併單元功能:適用於傳統互感器與數字式保護裝置的連接，用於對數字式保護裝置的測試； 控制多路互感器的同步採樣，並將輸出的數字量組合在一起，按照IEC 61850-9所定義的乙太網接口輸出； 智能組件櫃內主IED: 主IED是智能變壓器組件中在線評估、多狀態數據匯總的核心部件，由電源模塊、CPU模塊、通信模塊組成，該設備從組件櫃內部網絡獲取變壓器的各類監測信息，根據統一格式對各IED的監測數據進行匯總與重組，將結果按照DL/T 860通信標準上送至站控層網絡，並採用不同的標準和算法對當前數據進行判斷，經過處理後，通過診斷系統調用知識庫中的數據、經驗和規則，實現變壓器運行狀況和故障進行綜合診斷；主IED同時具備客戶端和伺服器功能，與櫃內設備通信時，監測功能組主IED是客戶端；與站控層設備通信時，監測功能組主IED是伺服器，監測功能組主IED全面支持DL/T 860定義的各項服務，根據接入的功能IED不同按照DL/T 860通信標準建立通信模型。
6.根據權利要求5所述的智能組件櫃用於智能變壓器的監測方法，其特徵在於，所述智能組件櫃內還安裝有冷卻器控制IED、油中溶解氣體及微水監測IED、光纖繞組測溫IED和非電量保護IED: 智能組件櫃內冷卻器控制IED: 冷卻器控制IED，採用高端ARM處理晶片的雙CPU形式，主CPU通過採集測量IED採集的頂層油溫、光纖繞組溫度及合併單元採集的CT電流建立模型，數據模型根據DL/T860原則統一建模，通過DL/T860接入站控層網絡和過程層網絡；從CPU通過接受主CPU的分析數據，給冷卻器發出控制指令冷卻器控制IED以事件驅動的方式報送冷卻裝置的運行狀態，包括油泵、風機、油流繼電器控制； 智能組件櫃內油中溶解氣體及微水監測IED: 油中溶解氣體檢測方法有色譜法和電化學法兩種: 採用電化學法監測變壓器油中的關鍵氣體H2，C2H2，C2H4，CO可擴展至對H20進行監測；系統裝置由油氣分離模塊、氣體傳感器模塊、採集模塊、電源模塊、通信模塊等幾部分組成，可實現變壓器油中氣體採集及數據上傳； 電化學法監測油中溶解氣體方法符合變壓器在線監測對儀器高穩定性和低維護性的要求具有優點如下:無消耗材料，無易損件；消耗材料是空氣中的氧氣；安裝簡單，無需維護；對油中故障氣體反應速度快，動態測定範圍大，重複性好；使用成本低； 色譜法監測的氣體包括h2、CO、ch4、c2h4、c2h2、c2h6，可擴展co2和h2o ;系統裝置由油氣分離模塊、組分分離模塊、氣體傳感器模塊、採集模塊、電源模塊、通信模塊等幾部分組成，採用真空脫氣技術，可實現變壓器油中氣體採集及數據上傳；監測IED具有故障自檢和遠程維護功能，油中溶解氣體及微水監測系統進、出油管路預留法蘭，能在變壓器不停電條件下進行維護，且不降低變壓器本身的密封性能； 監測系統能承受變壓器本體油壓，無滲漏油現象，油氣分離方式不存在將外部氣體帶入變壓器本體的風險，且不消耗、不汙染變壓器絕緣油； 智能組件櫃內光纖繞組測溫IED，集成於測量IED，統一上傳信號: 光纖繞組測溫是在變壓器繞組熱點上安裝溫度傳感光纖，通過光纖傳感器的溫度特性直接採集變壓器熱點的溫度，光纖傳感器有螢光光纖傳感器和半導晶體光纖傳感器兩種；螢光光纖傳感器利用的是磷光物質的螢光衰減原理，選用四價錳離子激發的氟鍺酸鎂作為傳感器材料，該材料具有耐高溫、性能穩定等優點，磷光物質在LED光脈衝作用下會被激發，激發物質發出不同波長的衰減光，衰減光的衰減周期和磷光物質溫度有對應關係，對衰減光的衰減周期進行測量後，可將衰減周期轉換為溫度量； 半導晶體光纖傳感器使用的傳感材料是砷化鎵(GaAs)晶體； 光源發出的多重波長白光通過光纖傳導到光纖末端的砷化鎵晶體上，砷化鎵晶體吸收部分波長的光，同時將波長不能被吸收的光反射回來；通過檢測反射光的頻譜，可以換算出相應的溫度值； 光纖繞組測溫IED支持以上兩種原理的測溫方式； 在測量點數較少，小於4個點時，光纖繞組測溫IED可與變壓器測量IED合併； 智能組件櫃內非電量保護IED智能終端: 智能終端完成所在間隔的變壓器所用油麵溫度過高報警、壓力釋放閥報警、輕瓦斯報警、重瓦斯報警、速動油壓繼電器報警等非電量信息採集、控制以及部分保護功能。
7.根據權利要求5所述的智能組件櫃用於智能變壓器的監測方法，其特徵在於，所述智能組件櫃內還安裝有有載調壓IED、局部放電監測IED、電抗器漏磁及局部過熱監測IED和電抗器鐵芯餅振動監測IED ； 智能組件櫃內有載調壓IED: 有載調壓開關的智能控制由有載調壓IED實現，由電源模塊、雙CPU模塊、智能開入模塊、智能開出模塊、智能操作迴路模塊組成；通過接受合併電源的電流信號、站控層的PT信號及通過採集有載分接開關BCD碼的當前檔位信號、通過建立數學模型及模擬負荷，根據設定的調壓方式及相應的調壓算法，自動向有載調壓開關控制器發出調節指令，有載調壓IED可在就地和遠方進行控制操作，並能返回位置、狀態等信息，有載調壓IED從站控層網絡或過程層網絡獲取調壓控制指令，向有載調壓開關控制器發出調節指令，有載調壓IED從有載調壓開關控制器獲取檔位和調壓開關異常狀態，如電源故障、拒動等信息，並發送至站控層網絡或過程層網絡； 智能組件櫃內局部放電監測IED 局部放電監測IED通過內置特高頻傳感器、現場監測單元、中央控制單元、高頻電纜、機械附件採集局部放電信號，並根據當前放電信號強度、趨勢等信息，對是否存在放電性缺陷以及嚴重程度做出定量評估，向監測功能組主IED發送故障機率、故障時間等結果信息；智能組件櫃內電抗器漏磁及局部過熱監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號:電抗器的漏磁所佔總磁通的比例遠大於變壓器:變壓器漏磁所佔總磁通的比例小於10%,而電抗器漏磁所佔總磁通的比例一般為30°/Γ40% ；隨著電抗器的容量加大，該值越大，所以如何控制由漏磁引起的局部過熱問題也是電抗器的難點； 利用企業電抗器研發優勢，針對電抗器可能產生局部過熱的地方採用預埋光纖的方式，對局部過熱進行監測，原理與光纖測溫相同，需要專門針對熱點增加監測點進行監測；智能組件櫃內電抗器鐵芯餅振動監測IED，集成於測量IED，統一上傳信號: 電抗器鐵芯餅振動監測IED由光纖振動加速度傳感器、信號調理單元模塊和數據採集分析系統組成；數據採集分析系統可用于振動信號的採集、數據分析、存儲和報警等功能；光纖振動加速度傳感器用于振動信號的獲取，信號轉換單元負責把振動加速度信號轉換為數據採集分析系統能夠接受的電壓信號，信號調理單元模塊的作用是把來自安裝的傳感器上採集到的光學編碼振動信號進行處理，提取出振動和系統狀態信息，振動信息被處理並經由電路傳輸到主機中用數字顯示。
【文檔編號】H02J13/00GK104362736SQ201410482103
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】張永新 申請人:特變電工衡陽變壓器有限公司