一种站用交流电电流数据采集装置及其采集方法与流程

1.本发明属于电流数据采集领域，具体为一种站用交流电电流数据采集装置及其采集方法。


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，在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中，在现有生活中，变电站内部常常发生交流电缆起火的事故，而引起低压交流电缆起火主要有两个原因：第一是电缆发生金属短路故障时，保护用断路器灵敏度不足，无法在短时间内跳开，引发电缆起火；第二是电缆发生绝缘损坏爬电起弧时，由于弧道电阻较大，属于高阻接地情况，保护用断路器无法跳开，但此时弧道温度很高，引发电缆起火。
3.但是现有技术中缺乏一种站用交流电电流数据采集装置来对变电站内部电缆的电流数据进行实时采集，从而无法实时的监控电缆电流的情况，进而及时作出相应的安全措施，避免电缆起火的情况发生。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种站用交流电电流数据采集装置及其采集方法，解决了背景技术中提到的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：
6.一种站用交流电电流数据采集装置，包括剩余电流监控屏，所述剩余电流监控屏的输入端通过数据传输线电性连接有后台控制终端，所述剩余电流监控屏的输入端还通过r485总线电性连接有电缆绝缘监测主机、温湿度传感器、开关监控模块和剩余电流终端；
7.所述剩余电流监控屏，用于本地数据的查看和设置使用，就地显示各监测点的剩余电流情况，数据可通过所述剩余电流监控屏上传至所述后台控制终端；
8.所述后台控制终端，用于为操作人员提供控制平台，同时用于传递操作人员的控制指令；
9.所述电缆绝缘监测主机，用于采集各从机的数据，同时对电缆两端的从机电流数据进行矢量合成，并综合处理后上传至所述剩余电流监控屏；
10.所述温湿度传感器，用于对变电站的环境温度进行实时监测，并将监测数据实时上传至所述剩余电流监控屏；
11.所述开关监控模块，用于实时监测开关的开断信号或者跳闸信号；
12.所述剩余电流终端，用于对馈线回路的剩余电流以及环境温湿度进行实时监控和管理，同时用于启动开关联动控制，并切断故障线路。
13.作为优选，所述电缆绝缘监测主机的输出端分别电性连接有电缆绝缘监测从机1和电缆绝缘监测从机2；
14.所述电缆绝缘监测从机1与电缆绝缘监测从机2，用于采集电缆一端的电压、电流、
相角等参数，同时用于开出控制和温度测量，并将数据上传至所述电缆绝缘监测主机。
15.作为优选，所述电缆绝缘监测从机1的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct1和测温探头1，所述电缆绝缘监测从机2的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct2和测温探头2；
16.所述剩余电流互感器ct1与剩余电流互感器ct2，用于利用电磁互感原理对各电缆绝缘监测从机的交流电流以及输出交流电流信号进行测量；
17.所述测温探头1与测温探头2，用于对相应的电缆端进行温度探测，并将温度数据传输至对应的电缆绝缘监测从机进行处理。
18.作为优选，所述剩余电流终端的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct3和测温探头3；
19.所述剩余电流互感器ct3，用于利用电磁互感原理对所述剩余电流终端的交流电流以及输出交流电流信号进行测量；
20.所述测温探头3，用于对所述剩余电流终端的电缆端进行温度探测，并将温度数据传输至所述剩余电流终端进行处理。
21.作为优选，所述剩余电流终端的输出端还电性连接有漏电探测器；
22.所述漏电探测器，用于对馈线回路的剩余电流以及导线温度等火灾危险参数进行实时监控和管理。
23.一种站用交流电电流数据采集装置的采集方法，包括以下步骤：
24.s1、在投入使用之前，首先需要对变电站系统进行改造，同时对变电站的接地情况进行排查，接地系统需要满足除站用变低压侧中性点接地或者中央配电屏零母线接地外，交流系统中的零线没有重复接地的情况，然后即可开始投入使用；
25.s2、通过剩余电流终端对低压交流电源总剩余电流、馈线非共零回路剩余电流、馈线共零回路剩余电流、电缆绝缘及其铠装层电流进行实时监测，同时对全站剩余电流值进行实时监测采集；
26.s3、然后通过电缆绝缘监测主机与电缆绝缘监测从机对电缆及铠装电流进行实时监测采集。
27.作为优选，所述步骤s1中需要将变电站系统改造为tn
‑
s系统、tn
‑
c系统及tn
‑
c
‑
s系统。
28.作为优选，所述步骤s2中对全站剩余电流值进行实时监测的具体操作步骤为：通过在tn
‑
s系统中多个中性点的一点接地处的剩余电流终端对该中性点电流进行监测，然后将这些中性点电流进行矢量合成得到实际全站剩余电流值。
29.作为优选，所述步骤s3中对电缆及铠装电流进行实时监测的具体操作步骤为：在动力长电缆首末两端加装剩余电流监测终端，并通过计算矢量合的方法计算出电缆本身的剩余电流动力长电缆首末两端加装铠装层接地电流监测设备，并通过计算矢量合的方法直接得出电缆铠装层接地电流。
30.本发明的有益效果是：本发明通过对变压器低压侧中性接地点电流、全站剩余电流、馈线回路剩余电流以及环境温度等数据进行实时监测，能够及时的掌握变电站内部电流情况，同时通过对重要或者长距离馈线电缆本体或者其铠装电流进行监测，实现对电缆本体绝缘状态的监测，并在故障发生的同时记录故障发生前后的瞬时电流波形，为故障发
生后的原因分析处理提供依据，并且通过连续记录馈线监测数据的特征参数，能够提前预警可能存在的故障隐患，同时实时监测开关的开断信号或者跳闸信号，更全面的了解低压交流系统的设备运行状况，当剩余电流越限时，剩余电流终端启动开关联动控制，及时切断故障线路，防止事故扩大，有利于实际的应用。
附图说明：
31.为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
32.图1是本发明站用交流电电流数据采集装置系统原理图；
33.图2是本发明剩余电流监测原理图；
34.图3是本发明变压器低压侧中性点剩余电流监测原理图；
35.图4是本发明电缆及铠装电流监测原理图。
具体实施方式：
36.如图1
‑
4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
37.实施例：
38.一种站用交流电电流数据采集装置，包括剩余电流监控屏，所述剩余电流监控屏的输入端通过数据传输线电性连接有后台控制终端，所述剩余电流监控屏的输入端还通过r485总线电性连接有电缆绝缘监测主机、温湿度传感器、开关监控模块和剩余电流终端，通过电缆绝缘监测主机、温湿度传感器、开关监控模块、剩余电流终端、后台控制终端以及剩余电流监控屏共同构成站用交流电电流数据采集装置；
39.所述剩余电流监控屏，用于本地数据的查看和设置使用，就地显示各监测点的剩余电流情况，数据可通过所述剩余电流监控屏上传至所述后台控制终端；
40.所述后台控制终端，用于为操作人员提供控制平台，同时用于传递操作人员的控制指令；
41.所述电缆绝缘监测主机，用于采集各从机的数据，同时对电缆两端的从机电流数据进行矢量合成，并综合处理后上传至所述剩余电流监控屏；
42.所述温湿度传感器，用于对变电站的环境温度进行实时监测，并将监测数据实时上传至所述剩余电流监控屏；
43.所述开关监控模块，用于实时监测开关的开断信号或者跳闸信号；
44.所述剩余电流终端，用于对馈线回路的剩余电流以及环境温湿度进行实时监控和管理，同时用于启动开关联动控制，并切断故障线路。
45.其中，所述电缆绝缘监测主机的输出端分别电性连接有电缆绝缘监测从机1和电缆绝缘监测从机2；
46.所述电缆绝缘监测从机1与电缆绝缘监测从机2，用于采集电缆一端的电压、电流、相角等参数，同时用于开出控制和温度测量，并将数据上传至所述电缆绝缘监测主机。
47.其中，所述电缆绝缘监测从机1的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct1和测温探头1，所述电缆绝缘监测从机2的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct2和测温探头2；
48.所述剩余电流互感器ct1与剩余电流互感器ct2，用于利用电磁互感原理对各电缆
绝缘监测从机的交流电流以及输出交流电流信号进行测量；
49.所述测温探头1与测温探头2，用于对相应的电缆端进行温度探测，并将温度数据传输至对应的电缆绝缘监测从机进行处理。
50.其中，所述剩余电流终端的输出端分别电性连接有剩余电流互感器ct3和测温探头3，通过剩余电流互感器ct3便于更好的对剩余电流终端的交流电流以及输出交流电流信号进行测量，同时更好的将测量数据进行传输，通过测温探头3便于更好的对电缆端的温度进行探测，同时更好的对温度数据进行传输，从而保证整个系统装置的正常运作；
51.所述剩余电流互感器ct3，用于利用电磁互感原理对所述剩余电流终端的交流电流以及输出交流电流信号进行测量；
52.所述测温探头3，用于对所述剩余电流终端的电缆端进行温度探测，并将温度数据传输至所述剩余电流终端进行处理。
53.其中，所述剩余电流终端的输出端还电性连接有漏电探测器，通过设置漏电探测器，便于更好的对设备整体的电路情况进行监测，从而极大的降低了设备整体的安全隐患，有利于实际的应用；
54.所述漏电探测器，用于对馈线回路的剩余电流以及导线温度等火灾危险参数进行实时监控和管理。
55.一种站用交流电电流数据采集装置的采集方法，包括以下步骤：
56.s1、在投入使用之前，首先需要对变电站系统进行改造，同时对变电站的接地情况进行排查，接地系统需要满足除站用变低压侧中性点接地或者中央配电屏零母线接地外，交流系统中的零线没有重复接地的情况，然后即可开始投入使用；
57.s2、通过剩余电流终端对低压交流电源总剩余电流、馈线非共零回路剩余电流、馈线共零回路剩余电流、电缆绝缘及其铠装层电流进行实时监测，同时对全站剩余电流值进行实时监测采集；
58.s3、然后通过电缆绝缘监测主机与电缆绝缘监测从机对电缆及铠装电流进行实时监测采集，通过上述交流电电流数据采集方法对电流数据进行采集，能够提前预警可能存在的故障隐患，同时实时监测开关的开断信号或者跳闸信号，更全面的了解低压交流系统的设备运行状况，当剩余电流越限时，剩余电流终端启动开关联动控制，及时切断故障线路，防止事故扩大。
59.其中，所述步骤s1中需要将变电站系统改造为tn
‑
s系统、tn
‑
c系统及tn
‑
c
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s系统，便于更好的适用于该站用交流电电流数据采集装置。
60.其中，所述步骤s2中对全站剩余电流值进行实时监测的具体操作步骤为：通过在tn
‑
s系统中多个中性点的一点接地处的剩余电流终端对该中性点电流进行监测，然后将这些中性点电流进行矢量合成得到实际全站剩余电流值，便于更好的对得到的电流数据量进行处理，从而得到实际全站剩余电流值，进而有利于进行实际的计算与预警操作。
61.其中，所述步骤s3中对电缆及铠装电流进行实时监测的具体操作步骤为：在动力长电缆首末两端加装剩余电流监测终端，并通过计算矢量合的方法计算出电缆本身的剩余电流动力长电缆首末两端加装铠装层接地电流监测设备，并通过计算矢量合的方法直接得出电缆铠装层接地电流，便于更好的通过剩余电流监测终端以及矢量合计算方法对电缆铠装层接地电流进行计算，从而完成由数据采集到计算的一个过程。
62.具体的：在投入使用之前，首先需要对变电站系统进行改造，将变电站系统改造为tn
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s系统、tn
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c系统及tn
‑
c
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s系统之一即可，同时对变电站的接地情况进行排查，保证接地系统需要满足除站用变低压侧中性点接地或者中央配电屏零母线接地外，交流系统中的零线没有重复接地的情况，然后即可开始投入使用；而在实际的运行中，可通过剩余电流终端对低压交流电源总剩余电流、馈线非共零回路剩余电流、馈线共零回路剩余电流、电缆绝缘及其铠装层电流进行实时监测，并根据实时监测结果启动开关联动控制，切断故障线路，同时对全站剩余电流值进行实时监测采集；然后通过电缆绝缘监测主机与电缆绝缘监测从机对电缆及铠装电流进行实时监测采集，通过剩余电流互感器ct1与剩余电流互感器ct2，利用电磁互感原理对各电缆绝缘监测从机的交流电流以及输出交流电流信号进行测量，并通过测温探头1与测温探头2，对相应的电缆端进行温度探测，并将温度数据传输至对应的电缆绝缘监测从机进行处理，同时在探测的同时通过漏电探测器，对馈线回路的剩余电流以及导线温度等火灾危险参数进行实时监控和管理，从而完成对变压器低压侧中性接地点电流、全站剩余电流、馈线回路剩余电流以及环境温度等数据进行实时监测，能够及时的掌握变电站内部电流情况，同时通过对重要或者长距离馈线电缆本体或者其铠装电流进行监测，实现对电缆本体绝缘状态的监测，并在故障发生的同时记录故障发生前后的瞬时电流波形，为故障发生后的原因分析处理提供依据，并且通过连续记录馈线监测数据的特征参数，能够提前预警可能存在的故障隐患，同时实时监测开关的开断信号或者跳闸信号，更全面的了解低压交流系统的设备运行状况，当剩余电流越限时，剩余电流终端启动开关联动控制，及时切断故障线路，防止事故扩大，有利于实际的应用。
63.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。