专利名称：基于iec61850支持智能电网的开关柜智能监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及中低压开关柜配套智能装置技术领域，特别是涉及一种基于IEC61850 支持智能电网的开关柜智能监控装置。
背景技术：
在供电系统的中低压领域，断路器技术日趋先进，随着大电流小型化的趋势，已能实现400V、6KV、10KV以及35KV的开关柜。通常而言，开关柜上的配套电子装置包括温湿度自动调节仪、断路器状态指示器、高压带电指示器等，这些装置相互独立，零散地装配在开关柜上。它们基本不带通讯功能，只在柜体本地起指示作用和调控作用，远程是无法看到任何状态的。开关柜操显装置的出现很好地解决了供电系统数据从零散到集中，再到远程可见的问题。现有技术中，开关柜操显装置将温湿度自动调节仪、断路器状态指示器、高压带电指示器等零散的装置集中一体化，并赋予了通讯功能，确实是一大进步，但这还是传统的智能设备和传统的通讯理念。我国在2003年引进了 IEC61850标准。近年来，数字化变电站(应用61850标准) 在越来越多的新建站中得到应用，而且此方向越来越明确在往后的几年中，数字化变电站将有可能覆盖大部分的新建站，并向中低压扩展。就目前来讲，全数字化61850站的情况为采用数字CT、PT，每个间隔配一合并单元和一台保护测控一体化装置，它们都已支持IEC61850标准。如果是35KV以下站，这些装置一般被安装在间隔对应的开关柜上。然而，当保护测控单元已支持IEC61850时，还是使用传统通讯协议的操显装置就不能融入整个数字化变电站中，使得一些开关柜信息不能得到实时反映。这些信息可能包括温度、湿度实时值；开关柜加热器状态；加热器断线报警；本柜高压带电状态；开关柜其它可能的安全检测报警点状态等。因此，如果操显装置也能支持IEC61850标准，那么这些信息将能实时在线地反映到各远程监控中心，在异常报警时及时采取必要的措施，在一定程度上减少事故，或降低事故损失。
发明内容本发明提供了一种基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其使得监控装置能成为数字化变电站的一部分。本发明的技术方案如下一种基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其在对智能电网中的电量数据进行IEC61850数据建模的基础上，设置于智能电网中网络位置的间隔层，所述智能监控装置包含高压带电指示模块、温湿度调节模块、模拟显示模块以及电表功能模块。其中，所述高压带电指示模块包括带电指示逻辑节点和闭锁触点逻辑节点。所述温湿度调节模块包括开关室温湿度及控制逻辑节点和母线室温湿度及控制逻辑节点。所述模拟显示模块包括断路器位置节点、第一刀闸位置/小车工作位置节点、第二刀闸位置/小车实验位置节点以及接地开关位置节点。所述电表功能模块包括三相电流有效值节点、三相电压有效值节点、三相有功功率节点、三相无功功率节点、功率因素节点以及频率节点。本发明的有益效果在于本发明的基于IEC61850的开关柜智能监控装置真正实现了开关柜的在线检测，能及时反应开关柜状态，为变电站的安全运行提供了有效保障。
图1为开关柜智能监控装置在变电站中的位置示意图。图2为系统配置器和IED配置器在IEC61850变电站中的位置示意图。图3为面向对象抽象出的变电站模型示意图。图4为一个具体实施方式
中系统建模示意图。图5为数据点的命名格式。图6为变电站的网络拓扑结构示意图。图7为开关柜智能监控装置的连接示意图。
具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步描述数字化变电站的最终设想，应该是将所有电站内的信息都通过IEC61850组织在一起，这些信息包括一次供电设备的网络位置、状态，各种测控产品的网络位置极其测量数据，所有设备之间的通讯连接拓扑和连接状态等。本开关柜测控装置作为电站内的二次设备，当然也是IEC61850数字化电站范围内的一个产品，在电站内的网络位置为“间隔层智能IED”，与“保护”、“控制”的位置相同， 它们关心的测控内容不同。图1体现了本开关柜测控装置在电站IEC61850系统中的网络位置，如图1所示，IEC61850系统网络包含站控层100、间隔层200以及过程层300，本发明的基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其在对智能电网中的电量数据进行IEC61850数据建模的基础上，设置于智能电网中网络位置的间隔层200上，所述智能监控装置包含高压带电指示模块、温湿度调节模块、模拟显示模块以及电表功能模块。其中，所述高压带电指示模块包括带电指示逻辑节点和闭锁触点逻辑节点。所述温湿度调节模块包括开关室温湿度及控制逻辑节点和母线室温湿度及控制逻辑节点。所述模拟显示模块包括断路器位置节点、第一刀闸位置/小车工作位置节点、第二刀闸位置/小车实验位置节点以及接地开关位置节点。所述电表功能模块包括三相电流有效值节点、三相电压有效值节点、三相有功功
4率节点、三相无功功率节点、功率因素节点以及频率节点。本开关柜测控装置1.将实时测量开关柜开关室和母线室的温度、湿度，根据温湿度情况控制加热器的投入和退出。2.测量本间隔回路的带电状况，根据带电状况控制闭锁触点分合，该触点可串接在操作回路中，在闭锁时断开回路。3.测量本间隔回路的电流、电压、有功、无功、功率因素等电量。4.测量本间隔回路断路器位置、刀闸/小车位置、接地刀闸位置、弹簧储能情况等。本开关柜测控装置作为IEC61850数字化电站的IED(智能电子装置)，能自我描述，无缝自动挂接到系统。使开关柜的上述信息融入电站IEC61850体系。通过了解IEC61850可知，变电站中测控装置IED的信息大致可归纳为开关量输入DIGITAL INPUT——合/分、有/无等两种状态表示的测量量，如断路器位置。模拟量输入ANALOG INPUT——由数值大小来表示的测量量，如当前电流数值。开关量输出DIGITAL OUTPUT——可控的继电器触点，如控制合闸继电器的常开触点闭合3秒，通过设计好的控制回路就能将断路器合闸。模拟量输出ANALOG OUTPUT——数值(或其他数值量)可控的输出量，如发电机出力是由电压量控制的。IED的功能是将INPUT量通过传感器件SENSOR、模数转换ADC等采集、计算后得出现场运行的实际数值，以通讯的方式与站内其他设备或远控中心交换信息。这种信息交换一般通过标准的通讯协议完成，如IEC870-5-101远动协议、IEC870-5-103继电保护用协议等。这些传统的通讯协议都是规定了上述各类量用什么样的帧格式传送，量点在帧中的具体字节位置；这样的通讯协议比较直观，但其拓展性、延用性很差。随着技术的发展，新的采样、控制量不断出现，就要求制定出新的通讯协议来传送这些信息。采用新的协议也意味着重新开发通讯部分的软件，甚至硬件，带来很多重复劳动。IEC61850颠覆了以往通讯协议的概念，主要体现在以下两点上从只定义通讯帧格式，提升为定义一个变电站系统。采用“系统配置器”定义整个电站的网络拓扑。IED设备通过“IED配置器”向“系统配置器”报告“自我能力描述”，与系统协商其配置，使系统认知新成员的加入，知道新成员的网络位置，所处通讯总线、其通讯接点以及其基本功能。如图2所示，可见IED、系统配置器410、IED配置器420在系统中的关系，系统包括工程环境400和变电站自动化系统500。参见图3所示，为变电站系统的抽象模型，信息点的种类和传送格式不在协议中定死，而采用面向对象的概念、自我描述的方法告知系统本IED将传送的信息，将信息按 “逻辑设备I逻辑节点I节点数据，数据属性”描述本IED的信息内容、信息格式等。参照图4所示建模方式，包含电压等级10、间隔20、IED30、存取点Sl以及变电站总线40。开关柜测控装置(IED30)作为一个独立的设备SB1包括包含以下几个逻辑节点高压带电指示，包括逻辑节点带电指示闭锁触点温湿度调节，包括逻辑节点开关室温湿度及控制母线室温湿度及控制模拟显示屏功能，包括逻辑节点断路器位置刀间1位置/小车工作位置
刀间2位置/小车实验位置接地开关位置多功能电表功能，包括逻辑节点三相电流有效值三相电压有效值三相有功功率三相无功功率功率因素频率如图5所示，为数据量点的命名格式。表1为按标准格式和标准命名得到的建模结果。表1:
权利要求
1.一种基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其特征在于，将智能电网中的电量数据进行IEC61850数据建模，所述智能监控装置设置于智能电网中网络位置的间隔层，所述智能监控装置包含高压带电指示模块、温湿度调节模块、模拟显示模块以及电表功能模块。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其特征在于，所述高压带电指示模块包括带电指示逻辑节点和闭锁触点逻辑节点。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其特征在于，所述温湿度调节模块包括开关室温湿度及控制逻辑节点和母线室温湿度及控制逻辑节点。
4.根据权利要求1所述的基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其特征在于，所述模拟显示模块包括断路器位置节点、第一刀间位置/小车工作位置节点、第二刀闸位置/小车实验位置节点以及接地开关位置节点。
5.根据权利要求1所述的基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其特征在于，所述电表功能模块包括三相电流有效值节点、三相电压有效值节点、三相有功功率节点、三相无功功率节点、功率因素节点以及频率节点。
全文摘要
本发明提供了一种基于IEC61850支持智能电网的开关柜智能监控装置，其在对智能电网中的电量数据进行IEC61850数据建模的基础上，设置于智能电网中网络位置的间隔层，所述智能监控装置包含高压带电指示模块、温湿度调节模块、模拟显示模块以及电表功能模块。本发明真正实现了开关柜的在线检测，为变电站的安全运行提供了有效保障。
文档编号H02J13/00GK102280930SQ20101020224
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者崔大勇, 张志成, 张枫, 张颖业, 潘运平, 范志杰, 邱锡为, 陈漫红, 高军 申请人:上海致达智利达系统控制有限责任公司