基於iec61850協議的變電站一次設備狀態監測系統的製作方法
2023-05-11 05:49:36
基於iec61850協議的變電站一次設備狀態監測系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其系統包括電容型設備監測裝置、避雷器監測裝置、油色譜監測裝置、局放監測裝置、鐵心電流和頂層油溫監測裝置、SF6密度和微水監測裝置、電容型設備綜合監測單元、變壓器綜合監測單元、站端監測單元以及主站，電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過電容型設備綜合監測單元連接站端監測單元，油色譜監測裝置、局放監測裝置以及鐵心電流和頂層油溫監測裝置分別通過變壓器綜合監測單元連接站端監測單元，SF6密度和微水監測裝置連接站端監測單元，站端監測單元連接主站。本發明實現對變電及輸電設備狀態的在線監測，實現設備的智能化、信息化。
【專利說明】基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於智能變電站領域，尤其是一種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統。
【背景技術】
[0002]智能化的變電站是智能電網的重要組成部分，設備信息數位化、功能集成化、結構緊湊化、檢修狀態化是變電站智能化的發展方向。狀態監測是獲取設備運行狀態的技術手段，是檢修與運維的重要信息來源。它採用信息化技術，在變電站的輸變電設備上安裝先進傳感技術的監測裝置，對設備進行多參量監測，實時採集數據、多信息綜合分析，實現輸變電設備的智能化、信息化，達到設備運行狀態自我感知、故障自動診斷的目的。狀態監測技術是為基於狀態的檢修或預知性維護服務的一種技術，其發展是源於狀態檢修對於電網裝備狀態信息獲取、分析、評判的技術性需求。因此，目前發展的狀態監測技術都是針對某一類裝備、某一種具體應用而開發的，主要集中在發電設備、變電設備、輸電線路等方面的具體設備狀態檢修應用上。由於缺乏統一平臺，各類監測裝置各自為政，孤立運行，資源不能共享。同時在線監測數據無法與其他重要狀態量有機結合，未能有效發揮其輔助診斷作用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，該系統實現對變電及輸電設備狀態的在線監測，實現設備的智能化、信息化，達到設備狀態自我感知、故障自我診斷的目的，為生產管理、監測設備選型、智能電網決策分析支持技術提供決策所需要的數據。
[0004]本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的:
[0005]—種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統,其系統包括電容型設備監測裝置、避雷器監測裝置、油色譜監測裝置、局放監測裝置、鐵心電流和頂層油溫監測裝置、SF6密度和微水監測裝置、電容型設備綜合監測單元、變壓器綜合監測單元、站端監測單元以及主站，電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過電容型設備綜合監測單元連接站端監測單元，油色譜監測裝置、局放監測裝置以及鐵心電流和頂層油溫監測裝置分別通過變壓器綜合監測單元連接站端監測單元，SF6密度和微水監測裝置連接站端監測單元，站端監測單元連接主站。
[0006]而且，所述的電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過CAN總線與電容型設備綜合監測單元通信。
[0007]而且，所述的油色譜監測裝置以及局放監測裝置分別通過RS485與變壓器綜合監測單元通信。
[0008]而且，所述的鐵心電流和頂層油溫監測裝置通過CAN總線與變壓器綜合監測單元通信。
[0009]而且，所述的SF6密度和微水監測裝置通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信。
[0010]而且，所述的電容型設備綜合監測單元以及變壓器綜合監測單元分別通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信。
[0011]本發明的優點和有益效果為:
[0012]1、本基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統基於先進傳感技術的監測裝置，實現對變電及輸電設備狀態的在線監測，實現設備的智能化、信息化，達到設備狀態自我感知、故障自我診斷的目的，為生產管理、監測設備選型、智能電網決策分析支持技術提供決策所需要的數據。
[0013]2、本發明應用在智能電網中進一步拓展了對電網的全景實時信息的獲取能力，通過安全、可靠、通暢的通信通道，可以實現生產全過程中系統各種實時信息的獲取、整合、分析、重組和共享。通過加強對電網實時、動態狀態信息的分析、診斷和優化，可以為電網運行和管理人員提供更為全面、精細的電網運行狀態展現，並給出相應的控制方案、備用預案及輔助決策策略，最大程度地實現電網運行的安全、可靠、經濟、高效、環保。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構連接框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。
[0016]—種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統,其系統包括電容型設備監測裝置、避雷器監測裝置、油色譜監測裝置、局放監測裝置、鐵心電流和頂層油溫監測裝置、SF6密度和微水監測裝置、電容型設備綜合監測單元、變壓器綜合監測單元、站端監測單元以及主站，電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過電容型設備綜合監測單元連接站端監測單元，電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過CAN總線與電容型設備綜合監測單元通信，油色譜監測裝置、局放監測裝置以及鐵心電流和頂層油溫監測裝置分別通過變壓器綜合監測單元連接站端監測單元，油色譜監測裝置以及局放監測裝置分別通過RS485與變壓器綜合監測單元通信，鐵心電流和頂層油溫監測裝置通過CAN總線與變壓器綜合監測單元通信，SF6密度和微水監測裝置連接站端監測單元，SF6密度和微水監測裝置通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信，站端監測單元連接主站。電容型設備綜合監測單元以及變壓器綜合監測單元分別通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信。光纖採用100M光纖通信專網。
[0017]電容型設備監測裝置可以採用北京國網普瑞特高壓公司CMU0301S、避雷器監測裝置(北京國網普瑞特高壓公司CMU0401S)、油色譜監測裝置可以採用上海思源TR0M-600、局放監測裝置可以採用英國DMS PDM、鐵心電流和頂層油溫監測裝置可以採用北京國網普瑞特高壓公司CMU0501S、SF6密度和微水監測裝置可以採用寧波理工MDS4000、電容型設備綜合監測單元可以採用北京國網普瑞特高壓公司CMU90050、變壓器綜合監測單元(北京國網普瑞特高壓公司CMU90010)、站端監測單元包括:櫃體(北京國網普瑞特高壓公司CMU99010)、主機、光纖接收器(IP-C0MG3124F)以及主站(小型機伺服器HP SuperDome)。[0018]電容型設備監測裝置的功能:監測在變電站中數量佔較大比重的絕緣結構的設備的絕緣性能是否良好，如變壓器高壓套管、電容式流互感器、耦合電容器等設備的末屏電容電流、電容量、介損、電容量變化比等量，以便及時發現絕緣存在的缺陷，保障電力系統安全。
[0019]避雷器監測裝置的功能:對避雷器的全電流、阻性電流、計數器動作次數等特徵量進行監測，判斷避雷器的老化和受潮狀況。
[0020]油色譜監測裝置的功能:對氫氣H2、一氧化碳CO、二氧化碳C02、甲燒CH4、乙燒C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2等量進行監測，該裝置原理:對將要分析的油樣經過油、氣分離裝置後，油、氣被完全分離開來，分離後的混合氣體在載氣的推動下進入氣相色譜分離系統，混合氣體經過與實驗室相同分離原理的氣相色譜系統，氣體被分離成單組分的氣體，進而進行分析。
[0021]局放監測裝置的功能:對放電量、相位、脈衝個數等量進行監測，該裝置原理:根據放電信號在變壓器繞組中的傳播特性，實現放電區域定位；根據超聲信號和放電脈衝信號的時差，實現放電缺陷精確定位。
[0022]鐵心電流和頂層油溫監測裝置的功能:監測電力變壓器鐵芯及夾件多點接地，過負荷影響絕緣壽命等缺陷，主要監測量為鐵芯接地電流、頂層油溫。
[0023]SF6密度和微水監測裝置的功能:對溫度、密度、露點等量進行監測，該裝置原理是利用多傳感器信息融合技術、微電子技術、計算機技術以及故障診斷技術為基礎，在線自動完成對SF6密度和微水的信息採集。
[0024]電容型設備綜合監測單元以及變壓器綜合監測單元主要實現被監測設備相關監測裝置的監測數據匯集、數據加工處理、通信規約轉換、監測預警等功能。
[0025]站端監測單元主要具備通訊功能:①接收智能監測單元上傳的監測數據，②匯集變電站內各狀態綜合監測單元的數據，③向監測單元下發採樣周期、數據召喚指令；④向狀態監測主站上傳監測參量、分析結論。站端監測單元還具備信息處理功能。集中實時展示由各狀態監測單元提供的電網設備運行狀態監測數據，監視監測單元的運行狀態，為主站系統提供數據支撐，系統能夠完成簡單的數據統計、計算、分析、評估以及圖表顯示等功能。實現整個在線監測系統的運行控制，以及站內所有變電設備的在線監測數據的匯集、綜合分析、故障診斷、監測預警、數據展示(設在集控站)、存儲和標準化數據轉發等功能。
[0026]以變壓器的油色譜監測為例，絕緣油在熱和電的作用下，分解出氫、一氧化碳、二氧化碳以及多種小分子烴類氣體，通過對油中溶解氣體的監測得到112、0)、0)2、(:2!12、014等氣體含量，經數據處理後，初步判斷異常數據；油色譜監測裝置通過RS485協議與變壓器綜合監測單元通信，然後由變壓器綜合監測單元向IEC61850協議轉換後再傳輸到站端監測單元；經過站端監測單元進行數據匯總、初步判斷各組分氣體的含量的增加趨勢，如超過注意值，就應結合氣體產氣率，根據三比值或其他經驗(如TD圖)，初步判斷存在過熱性故障或放電性故障，初步預警後，發送到主站，同時，也可以接收主站通信指令，通過IEC61850協議，下發到監測單元，實現雙向傳輸。
【權利要求】
1.一種基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統,其特徵在於:該系統包括電容型設備監測裝置、避雷器監測裝置、油色譜監測裝置、局放監測裝置、鐵心電流和頂層油溫監測裝置、SF6密度和微水監測裝置、電容型設備綜合監測單元、變壓器綜合監測單元、站端監測單元以及主站，電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過電容型設備綜合監測單元連接站端監測單元，油色譜監測裝置、局放監測裝置以及鐵心電流和頂層油溫監測裝置分別通過變壓器綜合監測單元連接站端監測單元，SF6密度和微水監測裝置連接站端監測單元，站端監測單元連接主站。
2.根據權利要求1所述的基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其特徵在於:所述的電容型設備監測裝置以及避雷器監測裝置分別通過CAN總線與電容型設備綜合監測單元通信。
3.根據權利要求1所述的基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其特徵在於:所述的油色譜監測裝置以及局放監測裝置分別通過RS485與變壓器綜合監測單元通 ?目。
4.根據權利要求1所述的基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其特徵在於:所述的鐵心電流和頂層油溫監測裝置通過CAN總線與變壓器綜合監測單元通信。
5.根據權利要求1所述的基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其特徵在於:所述的SF6密度和微水監測裝置通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信。
6.根據權利要求1所述的基於IEC61850協議的變電站一次設備狀態監測系統，其特徵在於:所述的電容型設備綜合監測單元以及變壓器綜合監測單元分別通過IEC61850協議以及光纖與站端監測單元通信。
【文檔編號】H02J13/00GK103633735SQ201210301992
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月23日 優先權日:2012年8月23日
【發明者】田成鳳, 鞠登峰, 劉娟, 魯麗萍, 王勇, 張強 申請人:天津市電力公司, 中國電力科學研究院, 國家電網公司