专利名称：一种开关在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在常规或智能化变电站中使用的电力一次设备在线监测装置。
背景技术：
目前，随着电力系统的迅猛发展，整个电力网络日益庞大和复杂化，国家和社会对电网的稳定运行提出了更高的要求。电网主设备必须要保持良好的健康状态和设备完好率，实现安全可靠运行，才能保障电网稳定运行和提高供电可靠率。状态检修是根据电力设备的真实状态而进行的预防性作业，在电网不断扩大、用户对电网可靠性的要求越来越高的今天，状态检修更加显现出不可替代的作用。开关在线监测设备可基于设备的实际运行工况，根据其在运行状态下的各种技术参数和特性变化，通过分析比较确定设备是否需要检修。根据状态监测所获得的信息，结合己知的结构特性和参数以及环境条件，结合该设备的运行史，确定设备故障的性质、程度、类别和部位，并给出综合性的风险度评估。现阶段的开关在线监测生产厂家一般都会安装SF6绝缘监测IED、机械特性监测IED及开关间隔主IED来完成开关各种不同的监测需求，设备分散、集成度差，屏柜空间紧张，非常不利于集成化设计，且现场安装和维护不便。有鉴于此，本发明人对现有的开关在线监测设备进行研究改进，本案由此产生。
实用新型内容本实用新型的目的，在于提供一种开关在线监测装置，其可同时支持开关机械特性监测、合分闸线圈电流特性、储能电机电流特性监测、绝缘特性监测甚至本间隔避雷器监测。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:一种开关在线监测装置，包含DSP插件、电流传感器插件、位移传感器插件、开入插件、SMV插件、RS485通讯插件和电源插件，各不同插件之间通过背板总线进行数据连接。上述DSP插件由相互连接的高性能定点DSP和现场可编程门阵列组成。上述电流传感器插件配置有A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的电流传感器数据输出相连接。上述位移传感器插件通过A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的位移传感器数据输出相连接，通过信号处理后将转换后的结果输出给DSP插件。上述SMV插件由6个LC光纤接口和2个ST光纤接口组成，其中，LC接口通过IEC61850-9-2协议接收断路器通断时一次侧电流，并由此计算断路器的电寿命时间和统计开关带电运行时间，一个ST光纤接口支持IEC60044-8协议接收电流信息，另外一个ST光纤接口为IRIG-B光纤对时接口。上述开关在线监测装置还包括一块4 20mA或O 5V的传感器信号输入插件，分别与电流传感器插件和位移传感器插件连接。[0013]采用上述方案后，本实用新型将各种监测内容集成在一个IED内实现，可以同时支持开关机械特性监测、合分闸线圈电流特性、储能电机电流特性监测、绝缘特性监测甚至本间隔避雷器监测内容，极大地提高设备整合集成度，节省屏柜体积，方便现场安装与运行维护，有利于变电站集成化设计及实施。
图1是本实用新型的硬件配置示意图；图2是应用本实用新型时电流传感盒的改进方案示意图；其中，Ca)表示改进前的示意图，(b)表示改进后的示意图；图3是应用本实用新型时SF6 —体化传感器的改进方案示意图；其中，Ca)表示改进前的示意图，(b)表示改进后的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。如图1所示，本实用新型提供一种开关在线监测装置，包括DSP插件、电流传感器插件、位移传感器插件、开入插件、SMV插件、RS485通讯插件和电源插件，各不同插件之间通过背板纵向进行数据连接，下面将分别介绍。DSP插件由高性能定点DSP、现场可编程门阵列(FPGA)及其它外设组成，实现装置管理、通讯等功能，支持GOOSE通信 和MMS通信双网模式，并负责人机界面交互和报告事件记录。所述DSP插件为双核处理器，将最终的输出结果连接到人机接口插件和后台，对上通讯规范支持ffiC61850标准。位移传感器插件主要采集由位移传感器送回的位移信号，通过A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的位移传感器数据输出相连接，通过信号处理后接入将转换后的结果输出给DSP芯片。电流传感器插件配置有A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的电流传感器数据输出相连接，可监测断路器储能电机电流、刀闸电机电流、跳圈电流和合圈电流等信息量。另外，本实用新型可选配一块4 20mA或者O 5V的传感器信号输入插件，以扩展外部传感器数量的接入能力。开入插件的输入信号主要有开关的位置状态信号，以及开关的一些告警信号，如热器故障、电源故障报警等。SMV插件由6个LC光纤接口和2个ST光纤接口构成，其中，LC接口可通过IEC61850-9-2协议接收断路器通断时一次侧电流，并由此计算断路器的电寿命时间和统计开关带电运行时间，2个ST光纤接口中的一个可支持IEC60044-8协议接收电流信息，另外一个为IRIG-B光纤对时接口。电源插件具有88VDC 264VDC宽输入范围，插件上带MCU，具有智能开出功能，包含报警、闭锁节点及其它8路开出节点，输出大电流5V/6A，最大电流可达8 10A。电源主拓扑为反激，原边采用准谐振、副边同步整流，电源全范围效率大于80%，最高效率可达84%。RS485通讯插件中的每个插件可提供6路RS485接口的输入，可扩展为2块通讯插件即最多支持12路RS485接口输入，可接收以RS485进行通讯的传感器输出，并由DSP插件进行信息的处理，并将相关信息上送至MMS站控层网络或在线监测主机系统。以下将重点介绍使用本实用新型提供的一种开关在线监测装置实现开关在线监测系统的方案:(I)机械特性监测:通过安装位移传感器，记录分合闸操作的行程一时间特性曲线，提取机械运动参数，结合分合闸线圈电流波形监测断路器机械状态。这里位移传感器采用了增量式光编码位移传感器，这种编码器的优势是有较高的测量精度以及差分方式输出具有较好的现场信号抗干扰能力。软件处理上采用抗干扰算法，防止信号产生抖动由此引入误差。(2)合、分闸线圈电流特性、储能电机电流特性监测:通过采用穿心式高精度闭环霍尔电流传感器对断路器的跳圈合圈电流、储能电机电流进行监测。多数在线监测厂家为分相式机构的提供了每相4个共12个相互独立的电流传感器，给现场的安装造成了极大的不便。图2所示采用了高集成度电流传感盒的概念，在一个电流传感盒上同时完成4路电流的采样，3相机构3个电流传感盒即可，其中的(a)、( b )给出了改进前后的对比。由于采用霍尔原理来检测电流信号，对于同一个通道即可以用来测量直流信号，也可以用来测量交流信号，现场适应能力很强。电流传感盒还有一个特点就是在不破坏原来电气结构的前提下采用穿心方式采样电流，大大提高了可靠性。(3)绝缘特性监测:开关在长期运行的过程中，当SF6高压开关气体中的水分含量达到一定程度时，不仅会与电弧作用下的气体分解物反应产生毒性物继而引起设备的化学腐蚀，而且会使固体绝缘水平下降引起·绝缘闪络，严重影响设备的电气性能、机械性能，造成许多严重的不良后果。通常在线监测厂家的做法是通过安装温度传感器、压力传感器、露点传感器来完成对SF6温度、压力、密度和微水的监测，由于传感器类型太多所有后来有的厂家采用了温压一体+露点传感器的方式。现实是开关的每个气室往往只预留一个补气口，所以安装两种传感器就需要使用4通接口，仍然存在不便。如图3采用了 SF6 —体化传感器，使用本体的一个接口就可以实现对SF6气体的微水、密度、压力、温度等一系列指标进行监视。SF6 —体化传感器采用RS-485数字化方式输出，抗干扰和集成度都大幅度提高，给安装和维护都带来便利，其中的(a)、(b)给出了改进前后的对比。以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种开关在线监测装置，其特征在于:包含DSP插件、电流传感器插件、位移传感器插件、开入插件、SMV插件、RS485通讯插件和电源插件，各不同插件之间通过背板总线进行数据连接。
2.如权利要求1所述的一种开关在线监测装置，其特征在于:所述DSP插件由相互连接的高性能定点DSP和现场可编程门阵列组成。
3.如权利要求1所述的一种开关在线监测装置，其特征在于:所述电流传感器插件配置有A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的电流传感器数据输出相连接。
4.如权利要求1所述的一种开关在线监测装置，其特征在于:所述位移传感器插件通过A、B、C三相的输入端子接口，和断路器配置的位移传感器数据输出相连接，通过信号处理后将转换后的结果输出给DSP插件。
5.如权利要求1所述的一种开关在线监测装置，其特征在于:所述SMV插件由6个LC光纤接口和2个ST光纤接口组成，其中，LC接口通过IEC61850-9-2协议接收断路器通断时一次侧电流，并由此计算断路器的电寿命时间和统计开关带电运行时间，一个ST光纤接口支持IEC60044-8协议接收电流信息，另外一个ST光纤接口为IRIG-B光纤对时接口。
6.如权利要求1所述的一种开关在线监测装置，其特征在于:所述开关在线监测装置还包括一块4 20mA或O 5V的传感器信号输入插件,分别与电流传感器插件和位移传感器插件连 接。
专利摘要本实用新型公开一种开关在线监测装置，包含DSP插件、电流传感器插件、位移传感器插件、开入插件、SMV插件、RS485通讯插件和电源插件，各不同插件之间通过背板总线进行数据连接。此种监测装置将各种监测内容集成在一个IED内实现，可同时支持开关机械特性监测、合分闸线圈电流特性、储能电机电流特性监测、绝缘特性监测甚至本间隔避雷器监测。
文档编号G01R31/12GK203133246SQ20122070493
公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者须雷, 朱继红, 李海涛, 彭韬, 卢为, 朱东升, 孙纯军, 鲁东海, 秦华 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 江苏省电力设计院