智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，包括在線監測裝置、智能終端和測控裝置；所述在線監測裝置連接在三相刀閘機構箱加熱器電源回路中性點，在線監測裝置包括電源模塊、微型控制器，及與分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模塊、參數設置及告警模塊；遇到加熱器功能失效、加熱回路故障或加熱電源異常時，可以將告警信號上傳至監控后臺提醒運維人員，實現運維人員對加熱器的實時監測，無需再對加熱器開展日常現場巡檢；避免了因凝露造成的各種缺陷隱患，為GIS設備的安全運行提供了可靠保障。
【專利說明】智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統 【技術領域】
[00011本發明屬于電工學技術領域，涉及一種智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器 在線監測系統。 【【背景技術】】
[0002] 近年來，隨著超高壓、特高壓電網的發展，GIS設備以其占地面積小、可靠性強、安 全性高、維護工作量小等優點得到了廣泛使用，但GIS的全封閉式結構也給運行維護帶來了 一定困難，其中刀閘機構箱加熱器的檢查維護即是運維人員經常面臨的問題之一。
[0003] 在現有投產的GIS智能變電站中，GIS刀閘機構箱內均裝有不同數量的加熱器，以 滿足機構箱內除潮、除濕要求。只是一旦某些加熱器出現故障，環境中的濕氣就會從機構箱 底部呼吸孔進入箱內形成凝露。GIS機構箱刀閘操作機構上形成的露水會腐蝕機構內的金 屬部件，影響機構的使用壽命，甚至會因銹蝕而造成機構卡澀，使刀閘不能正常分合;在機 構箱端子排上形成的露水會腐蝕端子排上的金屬導電部位，腐蝕較重后易導致交直流短路 接地，引發重大事故。如2015年5月25日，某智能站運維人員在對其中一條750kV線路進行運 行轉檢修操作時，線路接地刀閘出現誤動，經排查為該刀閘機構箱內端子排及回路嚴重凝 露，導致刀閘誤動；2015年5月19日，該站后臺報文顯示750kV I母直流接地，經排查為該 75121刀閘機構箱內端子排及回路嚴重凝露，導致直流負接地。通過詳細分析，以上兩起異 常的根本原因是由于刀閘機構箱加熱功能失效未及時發現所引起的。
[0004] 查閱相關資料可知，由于加熱功能失效未及時發現引起的異常和事故屢見不鮮， 常見為直流接地、交直流混線、運行中刀閘（地刀）自動分合及刀閘（地刀)拒動等，這些異常 無一例外地都會對變電站可靠運行乃至超高壓骨干網架的穩定運行造成極大的威脅。 【
【發明內容】
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[0005] 本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種智能變電站750kV GIS刀閘機構 箱加熱器在線監測系統，可及時發現加熱器加熱功能失效、加熱電源失壓及缺相等類型故 障，有效解決GIS刀閘機構箱加熱功能巡檢難度大、巡檢耗時長、加熱功能失效難以發現等 問題。
[0006] 本發明采用如下的技術方案：
[0007] 一種智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，包括在線監測裝置、 智能終端和測控裝置；
[0008] 所述在線監測裝置連接在三相刀閘機構箱加熱器電源回路中性點，在線監測裝置 包括電源模塊、微型控制器、及分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模 塊、參數設置及告警模塊；
[0009] 所述電源模塊為各模塊提供電力供給；
[0010] 采樣模塊用于輸入的模擬量進行采集；
[0011] 通訊模塊用于與其他智能設備進行數據交換及修改程序；
[0012] 參數設置及告警模塊用于告警就地顯示及定值的設置；
[0013] 微型控制器用于數據邏輯分析處理；
[0014] 開出告警模塊用于實現告警信號就地顯示及遠傳；
[0015] 通過參數設置及告警模塊對裝置進行動作及返回定值進行設定，當采樣模塊采集 的電流值超出定值范圍，通過參數設置及告警模塊實現就地告警，并從開出告警模塊送至 智能終端，經由智能終端傳至測控裝置，最后傳至后臺。
[0016] 進一步，所述在線監測裝置設置有裝置面板，通過裝置面板上的告警指示燈來實 現就地告警。
[0017] 進一步，所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網與其他智能設備進行數據交換 及修改程序。
[0018] 進一步，所述通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任 一種或任意組合。
[0019] 進一步，所述3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任 一種或其任意組合。
[0020] 進一步，所述4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組 合。
[0021] 本發明的750kV GIS刀閘機構箱加熱功能在線監測系統，遇到加熱器功能失效、加 熱回路故障或加熱電源異常時，可以將告警信號上傳至監控后臺提醒運維人員，實現對加 熱器的實時監測，無需再對加熱器開展日常現場巡檢，真正意義上實現了加熱器免巡檢;可 及時幫助運維人員發現加熱器失效、加熱電源失壓及缺相等類型故障，有效解決GIS刀閘機 構箱加熱功能巡檢難度大、巡檢耗時長、加熱功能失效難以發現等問題，不僅大大減輕了運 維人員工作量，也避免了因凝露造成的各種缺陷隱患，為GIS設備的安全運行提供了可靠保 障。
[0022]本發明還具有以下優點：
[0023] 1.該裝置與智能終端配合，通過監測流過裝置不平衡電流，實現對電源失壓及缺 相、加熱器回路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類型的一體化在線監測，且施工簡 單，裝置數量少，成本較低。
[0024] 2.采用485通訊網絡，施工方便，通訊可靠。
[0025] 3.該裝置不但適用于智能變電站GIS設備，同時也適用于所有常規變電站中的敞 開式設備，它的應用可有效地避免加熱功能失效后引發的設備事故。 【【附圖說明】】
[0026]圖1加熱器原電路圖 [0027]圖2改造后加熱器原電路圖 [0028]圖3裝置硬件結構圖 [0029]圖4告警裝置工作原理圖 【【具體實施方式】】
[0030]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限 定。如圖1和圖2所示，圖1加熱器原電路圖，圖2是改造后加熱器原電路圖，改造后的加熱器 電源回路，正常運行時中性點電流為零，當任一加熱器、電源、回路或其它任何元器件發生 異常或故障時，中性點出現不平衡電流。
[0031] 本發明結合加熱器電源回路現場接線，將原用單相供電改為三相供電，主要是考 慮到單相供電時和電流為3倍的負荷電流，三相供電時和電流基本為零，并綜合考慮其安全 可靠性、可操作性、經濟性等因素而設計。
[0032] 在原有加熱回路基礎上對加熱器電源回路進行優化，在原端子排上使用額外端子 不超過3個。實現對電源失壓及缺相、加熱器回路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類 型的正確響應，且施工簡單，成本較低。
[0033]結構改造:采用三相電源供電，分別對應接入A、B、C三相刀閘機構箱加熱器電源回 路(各機構箱為單相電源），經負載后相連形成中性點，將中性點電流接入一體化在線監測 裝置。
[0034]如圖3所示，該裝置由電源模塊、采樣模塊、微型控制器、通訊模塊、開出告警模塊、 參數設置及告警模塊，通過硬件組裝和軟件開發，研制出一體化在線監測裝置(在線監測裝 置設計示意如下圖）。其中，電源模塊為各模塊提供可靠的電力供給，采樣模塊主要對裝置 輸入的模擬量進行采集;通訊模塊主要與其他智能設備進行數據交換或修改程序;參數設 置及告警模塊主要是告警就地顯示及定值的設置;微型控制器進行數據邏輯分析處理。 [0035]在線監測裝置功能設計，硬件模塊選擇及組裝，軟件功能開發。
[0036]對裝置進行動作及返回定值進行設定，當電流值超出定值范圍或一體化在線監測 裝置自檢異常時均發出告警，通過裝置面板告警指示燈來實現就地告警，在就地告警的基 礎上，將告警信號發送至本站設備智能終端，最終將信號上傳至后臺，實現就地加遠傳告警 方式。
[0037]所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網與其他智能設備進行數據交換及修改程 序。通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任一種或任意組合。 [0038] 3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任一種或其任意 組合。4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組合。
[0039]按照圖4所示原理，從在線監測裝置開出告警模塊常開節點引出信號回路至智能 終端，經由智能終端傳至測控裝置，最后遠傳至后臺。最終開發出的一體化在線監測裝置就 地加后臺告警功能，可實現對加熱功能的實時監測，大大減少運維人員的巡視工作量，有效 提尚生廣效率。
[0040] 本發明的750kV GIS刀閘機構箱故障加熱器實時報警的在線監測系統，通過對該 站的750千伏GIS設備加熱器回路接線進行改線，并在智能匯控柜內加裝自行研制的一體化 在線監測裝置，使該裝置與智能終端配合，實現加熱器運行工況的在線監測與實時告警功 能。
[0041] 當任一加熱器損壞、接觸不良或功能失效時一體化在線監測裝置流過不平衡電 流，當電流值大于設計定值時，一體化在線監測裝置發出告警，并上傳至后臺提醒運維人員 進行及時處理。
[0042]該750kV GIS刀閘機構箱加熱功能監測系統安裝使用，經3個月的時間試用驗證， 該監測系統實現了對加熱器加熱功能失效實時告警，得到了 750kV變電站運維人員的一致 認可。表1列出了在750kV GIS刀閘機構箱加裝一體化在線監測系統后，若機構箱加熱功能 失效，裝置均可發出正確、及時的告警信息。
[0043]表1刀閘機構箱加熱功能失效后的實際監測情況統計表
[0044]
[0045] 1.有效避免了因機構箱加熱器故障出現凝露而造成的機構卡澀、直流接地等事故 隱患發生，提高了設備及主網供電可靠性，同時也為電力制造業，特別是GIS設備的應用可 靠性上提供了新思路。
[0046] 2.提高了運維工作效率，成功解決了750kV GIS設備刀閘機構箱加熱器回路檢查 工作量大，難度高，耗時長，減輕了勞動強度，大大節省了運維人員的工作量。
[0047]經過國網陜西省電力公司檢修公司西安運維分部組織進行的試驗，對該設備的功 能與性能進行了測試，試用結果表明：該裝置可準確、及時反應電源失壓及缺相、加熱器回 路斷線、裝置故障、元器件故障等各種故障類型，實現了加熱器運行工況的一體化在線監 測，且施工簡單，裝置數量少，成本較低，使用安全可靠，可以有效的提高工作的整體效率。
【主權項】
1. 一種智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征在于:包括在線 監測裝置、智能終端和測控裝置； 所述在線監測裝置連接在三相刀閘機構箱加熱器電源回路中性點，在線監測裝置包括 電源模塊、微型控制器、及分別與微型控制器連接的采樣模塊、通訊模塊、開出告警模塊、參 數設置及告警模塊； 所述電源模塊為各模塊提供電力供給； 采樣模塊用于輸入的模擬量進行采集； 通訊模塊用于與其他智能設備進行數據交換及修改程序； 參數設置及告警模塊用于告警就地顯示及定值的設置； 微型控制器用于數據邏輯分析處理； 開出告警模塊用于實現告警信號就地顯示及遠傳； 通過參數設置及告警模塊對裝置進行動作及返回定值進行設定，當采樣模塊采集的電 流值超出定值范圍，通過參數設置及告警模塊實現就地告警，并從開出告警模塊送至智能 終端，經由智能終端傳至測控裝置，最后傳至后臺。2. 如權利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征 在于:所述在線監測裝置設置有裝置面板，通過裝置面板上的告警指示燈來實現就地告警。3. 如權利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征 在于:所述通訊模塊通過RS485通訊線或以太網與其他智能設備進行數據交換及修改程序。4. 如權利要求1所述的智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征 在于:所述通訊模塊包括但不局限于3G通信單元、4G通信單元、WIFI單元中的任一種或任意 組合。5. 如權利要求4所述的智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征 在于:所述3G通信單元至少為WCDMA模塊、CDMA2000模塊、TD-SCDMA模塊中的任一種或其任 意組合。6. 如權利要求3所述的智能變電站750kV GIS刀閘機構箱加熱器在線監測系統，其特征 在于:所述4G通信單元至少為TD-LTE模塊、FDD-LTE模塊中的任一種或其任意組合。
【文檔編號】G01R31/00GK105974224SQ201610270836
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】霍琪, 馬江濤, 繆俊, 羅靜, 張邁, 蘇煜, 李小剛, 白楨, 劉勇, 李小軍, 馬新宇, 張那, 王偉, 馮超宇, 劉紅苗, 張鑫, 王二姣, 李澤, 史旸, 權衡, 王曙光, 任娜娜, 李盛華
【申請人】國家電網公司, 國網陜西省電力公司檢修公司