一种直流监测装置及变电站监测系统的制作方法

1.本技术属于变电站技术领域，尤其涉及一种直流监测装置及变电站监测系统。


背景技术：

2.变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换、接受电能及分配电能的场所，变电站内一般都设有一次设备和二次设备。其中，一次设备是指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、互感器、母线、避雷器、避雷针、电容器、电抗器等。二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，主要包括继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。
3.由直流设备组成的直流回路直接关系到变电站二次系统内二次设备的正常运行，但是，现有的变电站内并没有对直流回路的进行监测，一旦变电站出现失电告警，无法判断是否是直流回路的问题，从而给维修人员带来了极大不便。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种直流监测装置及变电站监测系统，旨在解决传统变电站出现失电告警无法确定故障原因的问题。
5.为了实现上述目的，第一方面，本技术实施例提供了一种直流监测装置，包括电源模块、空气开关模块、主控模块和总线模块；
6.所述电源模块、所述空气开关模块和所述主控模块均与所述总线模块电连接；
7.所述电源模块，被配置为通过所述总线模块向所述空气开关模块和所述主控模块提供电能；
8.所述空气开关模块，被配置为采集直流回路中空气开关的位置信息和开合状态信息，以及根据开合指令控制所述空气开关的开合状态；
9.所述主控模块，被配置为根据所述空气开关的位置信息和开合状态信息，确定所述空气开关的位置和开合状态，以及输出所述开合指令；
10.所述总线模块，被配置为传输所述电能、所述位置信息、所述开合状态信息和所述开合指令。
11.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述电源模块上设有第一接口，所述空气开关模块上设有第二接口，所述主控模块上设有第三接口，所述总线模块上设有多个第四接口，所述第一接口、所述第二接口和所述第三接口各与一个所述第四接口配套电连接。
12.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述第一接口、所述第二接口、所述第三接口和所述第四接口均包括公母端子或排针连接器。
13.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述电源模块包括电源接入单元和电压转换单元；
14.所述电压转换单元与所述电源接入单元和所述总线模块电连接；
15.所述电源接入单元，被配置为接入外部电源；
16.所述电压转换单元，被配置为将所述外部电源转换为所述空气开关模块和所述主控模块的工作电源。
17.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述空气开关模块包括第一空气开关单元和第二空气开关单元，所述开合指令包括第一开合指令和第二开合指令；
18.所述第一空气开关单元和所述第二空气开关单元均与所述总线模块电连接；
19.所述第一空气开关单元，被配置为根据所述第一开合指令打开或闭合第一空气开关，以将第一空气开关的位置信息和开合状态信息发送至所述主控模块；
20.所述第二空气开关单元，被配置为根据所述第二开合指令打开或闭合第二空气开关，以将第二空气开关的位置信息和开合状态信息发送至所述主控模块。
21.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述第一空气开关上和所述第二空气开关上均设有可由用户手动操作的外部操作件。
22.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述直流监测装置还包括人机交互模块；
23.所述人机交互模块与所述主控模块电连接；
24.所述人机交互模块，被配置根据外部控制指令输出所述开合指令，以及显示所述位置信息和所述开合状态。
25.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述直流监测装置还包括通信模块；
26.所述通信模块与所述主控模块电连接；
27.所述通信模块，被配置为与远程终端进行通信连接，以向所述远程终端发送所述空气开关的位置和开合状态，并接收所述远程终端发送的开合指令。
28.在第一方面的另一种可能的实施方式中，所述直流监测装置还包括机箱；
29.所述电源模块、所述空气开关模块、所述主控模块和所述总线模块均安装在所述机箱内。
30.第二方面，本技术实施例提供了一种变电站监测系统，包括所述的直流监测装置、设备监测装置和远程终端；
31.所述直流监测装置和所述设备监测装置均与所述远程终端通信连接；
32.所述设备监测装置，被配置为监测直流回路中电子设备的运行状态；
33.所述远程终端，被配置为远程控制所述直流监测装置的开合状态和所述设备监测装置的开合状态。
34.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的直流监测装置，通过空气开关模块实时监测变电站内空气开关所在直流回路的位置信息和开合状态，从而在变电站出现失电告警时，可以准确判断是否是变电站直流回路的问题，并且得到出现问题的空气开关的准确位置，方便维修人员及时维修。同时，还可以通过主控模块对空气开关模块的开合状态进行主动控制。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本技术实施例提供的直流监测装置的第一种结构示意图；
37.图2为本技术实施例提供的直流监测装置的电源模块的结构示意图；
38.图3为本技术实施例提供的直流监测装置的空气开关模块的第一种结构示意图；
39.图4为本技术实施例提供的直流监测装置的空气开关模块的第二种结构示意图；
40.图5为本技术实施例提供的直流监测装置的第二种结构示意图；
41.图6为本技术实施例提供的变电站监测系统的结构示意图。
42.附图标记说明：
43.1-电源模块，11-电源接入单元，12-电压转换单元，2-空气开关模块，21-第一空气开关单元，22-第二空气开关单元，23-第一空气开关，24-第二空气开关，25-第三空气开关，26-第四空气开关，3-主控模块，4-总线模块，5-人机交互模块，6-通信模块，7-设备监测装置，8-远程终端。
具体实施方式
44.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.传统变电站内一般都设有二次系统，是一种由继电保护、安全自动控制、系统通讯、调度自动化和直流回路等组成的系统。其中，直流回路的正常运行关系到整个变电站是否能够正常运行，如果直流母线失压，将会导致变电站继电保护装置和自动装置等因失去电源而无法正常动作，在此情况下当系统发生故障时保护将越级跳闸，造成停电范围扩大。但是，现有变电站没有对直流回路的检测，一旦变电站出现失电告警，无法判断是否是直流回路的问题，从而导致维修人员还需要浪费大量时间去排查是否是直流回路的问题，影响变电站二次系统恢复正常运行的时间。
47.为此，本技术提供一种直流监测装置，通过空气开关模块实时监测变电站内每个空气开关处的直流回路是否正常，实时获取每个空气开关的开合状态和位置信息，并对每个空气开关的开合状态进行控制，从而能够在出现失电告警时，及时获知是哪一个空气开关出现问题，并反映出现问题的空气开关的位置，从而大大缩短维修人员的维修时间。
48.下面结合附图，对本技术提供的直流监测装置，进行实例性的说明：图1为本技术实施例提供的直流监测装置的第一种结构示意图，如图1所示，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：示例性地，本技术实施例公开了一种直流监测装置100，包括电源模块1、空气开关模块2、主控模块3和总线模块4；
49.电源模块1、空气开关模块2和主控模块3均与总线模块4电连接；
50.电源模块1，被配置为通过总线模块4向空气开关模块2和主控模块3提供电能；
51.空气开关模块2，被配置为采集直流回路中空气开关的位置信息和开合状态信息，以及根据开合指令控制空气开关的开合状态；
52.主控模块3，被配置为根据空气开关的位置信息和开合状态信息，确定空气开关的位置和开合状态，以及输出开合指令；
53.总线模块4，被配置为传输电能、位置信息、开合状态信息和开合指令。
54.在应用中，通过电源模块连接外部电源并传输至总线模块，通过总线模块将电能传输空气开关模块和主控模块，通过空气开关模块实时采集直流回路中每个空气开关的位置信息和开合状态信息，同时，根据开合指令控制每个空气开关的开合状态。通过主控模块确定每个空气开关的位置和开合状态，以便维修人员尽快进行排查检修，同时还能在变电站二次系统正常或异常运行对空气开关模块输出开合指令，使某一空气开关断开或闭合。其中，空气开关，是指一种能够关合、承载和开断正常或异常回路条件下的电流的开关装置。其中，电源模块可以采用长园深瑞继保自动化有限公司的sr600型总线插件，空气开关模块可以采用长园深瑞继保自动化有限公司的sr630a型开入插件，主控模块可以采用长园深瑞继保自动化有限公司的sr622型控制插件。
55.示例性地，电源模块1上设有第一接口，空气开关模块2上设有第二接口，主控模块3上设有第三接口，总线模块4上设有多个第四接口，第一接口、第二接口和第三接口各与一个第四接口配套电连接。
56.在应用中，电源模块、空气开关模块和主控模块均与总线模块采用插拔的方式连接，从而既方便电源模块、空气开关模块和主控模块分别与总线模块进行拆卸或组装连接、便于携带和运输，又方便当电源模块、空气开关模块或主控模块出现故障时分别进行更换。
57.示例性地，第一接口、第二接口、第三接口和第四接口均包括公母端子或排针连接器。
58.在应用中，第一接口、第二接口和第三接口均可以与第四接口配套使用，第一接口、第二接口和第三接口同时连接在总线模块的多个第四接口上，根据实际情况，第一接口、第二接口、第三接口和第四接口可以选择适宜的连接器件。例如，第一接口、第二接口和第三接口可以选择公端子，第四接口可以选择母端子；第一接口、第二接口和第三接口可以选择排针，第四接口可以选择排母，从而使第一接口、第二接口、第三接口均可插拔地连接在第四接口上，便于拆卸和安装。
59.图2为本技术实施例提供的直流监测装置的电源模块的结构示意图，如图2所示，示例性地，电源模块1包括电源接入单元11和电压转换单元12；
60.电压转换单元12与电源接入单元11和总线模块4电连接；
61.电源接入单元11，被配置为接入外部电源；
62.电压转换单元12，被配置为将外部电源转换为空气开关模块和主控模块的工作电源。
63.在应用中，通过电源接入单元接入110v或220v的外部电源，并能够对110v或220v的外部电源进行自适应，满足变电站两种不同直流电压等级的需求；通过电压转换单元将110v或220v的外部电源转换为5v的工作电源，以便空气开关模块、主控模块和总线模块使用。
64.图3为本技术实施例提供的直流监测装置的空气开关模块的第一种结构示意图，
如图3所示，示例性地，空气开关模块2包括第一空气开关单元21和第二空气开关单元22，开合指令包括第一开合指令和第二开合指令；
65.第一空气开关单元21和第二空气开关单元22均与总线模块4电连接；
66.第一空气开关单元21，被配置为根据第一开合指令打开或闭合第一空气开关，以将第一空气开关的位置信息和开合状态信息发送至主控模块；
67.第二空气开关单元22，被配置为根据第二开合指令打开或闭合第二空气开关，以将第二空气开关的位置信息和开合状态信息发送至主控模块。
68.在应用中，第一空气开关单元根据主控模块的第一开合指令打开或闭合第一空气开关，从而使第一空气开关控制的直流回路断开或导通，并且实时将第一空气开关的位置信息和开合状态信息发送至主控模块，以便主控模块进行控制或维修。第二空气开关单元根据主控模块的第二开合指令打开或闭合第二空气开关，从而使第二空气开关控制的直流回路断开或导通，并且实时将第二空气开关的位置信息和开合状态信息发送至主控模块，以便主控模块进行控制或维修。
69.图4为本技术实施例提供的直流监测装置的空气开关模块的第二种结构示意图，如图4所示，示例性地，空气开关模块2还可以包括第一空气开关23、第二空气开关24、第三空气开关25和第四空气开关26，开合指令可以包括第一开合指令、第二开合指令、第三开合指令和第四开合指令；
70.第一空气开关23、第二空气开关24、第三空气开关25和第四空气开关26均与总线模块4电连接；
71.第一空气开关23，被配置为根据第一开合指令打开或闭合；
72.第二空气开关24，被配置为根据第二开合指令打开或闭合；
73.第三空气开关25，被配置为根据第三开合指令打开或闭合；
74.第四空气开关26，被配置为根据第四开合指令打开或闭合；
75.在应用中，空气开关模块内的空气开关数量可以根据实际情况设置一个或多个，例如一个典型的220kv智能变电站内直流回路中空气开关的数量可以多达500个，通过空气开关模块可以获取内部每个空气开关的位置信息和开合状态信息，并对每个空气开关的开合状态进行控制。
76.示例性地，第一空气开关上和第二空气开关上均设有可由用户手动操作的外部操作件。
77.在应用中，第一空气开关上和第二空气开关上均设有可由用户手动操作的外部操作件，从而便于在直流回路出现故障时，从外部直接手动对第一空气开关或第二空气开关进行控制，使其机械地打开或关闭，以便对第一空气开关和第二空气开关进行检修或更换等操作。
78.图5为本技术实施例提供的直流监测装置的第二种结构示意图，如图5所示，示例性地，直流监测装置还包括人机交互模块5；
79.人机交互模块5与主控模块3电连接；
80.人机交互模块5，被配置根据外部控制指令输出开合指令，以及显示位置信息和开合状态。
81.在应用中，通过人机交互模块可以接收外部人员输入的控制指令，并将控制指令
转化为对应的开合指令发送至对应的空气开关模块，对空气开关模块内多个空气开关的开合状态进行控制；同时，还能将空气开关模块采集的多个空气开关的位置和开合状态进行显示，以便管理人员查看。
82.如图5所示，示例性地，直流监测装置还包括通信模块6；
83.通信模块6与主控模块3电连接；
84.通信模块6，被配置为与远程终端进行通信连接，以向远程终端发送空气开关的位置和开合状态，并接收远程终端发送的开合指令。
85.在应用中，通过通信模块可以将空气开关模块采集的位置信息和开合状态发送至远程终端，以便管理人员实时了解直流回路中空气开关的运行状态，同时也可以远程对主控模块发送控制指令，使主控模块控制空气开关模块内对应的空气开关进行断开或闭合。
86.示例性地，直流监测装置还包括机箱；
87.电源模块、空气开关模块、主控模块和总线模块均安装在机箱内。
88.在应用中，将电源模块、空气开关模块、主控模块和总线模块均安装在机箱内，从而形成一个封装整体，便于携带和运输，其中，机箱可以采用标准6u机箱。
89.图6为本技术实施例提供的变电站监测系统的结构示意图，如图6所示，示例性地，本技术实施例公开了一种变电站监测系统200，包括的直流监测装置100、设备监测装置7和远程终端8；
90.直流监测装置100和设备监测装置7均与远程终端8通信连接；
91.设备监测装置7，被配置为监测直流回路中电子设备的运行状态；
92.远程终端8，被配置为远程控制直流监测装置100的开合状态和设备监测装置7的开合状态。
93.在应用中，通过直流监测装置监测二次系统中的直流回路，通过设备监测装置监测二次系统中的电子设备，从而在二次系统中的直流回路出现问题时，通过直流监测装置及时将问题反馈给远程终端，在二次系统中的电子设备出现问题时，通过设备监测装置及时将问题反馈给远程终端，以便维修人员尽快诊断、了解具体故障原因，并及时作出针对性地维修，减少排查故障的时间，能够更加快速地恢复变电站二次系统的正常运行。
94.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
95.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
96.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个
特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
97.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的直流监测装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的直流监测装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些多接口系统，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
98.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
99.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
100.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。