一种隔离断路器测控系统的制作方法

本实用新型涉及一种隔离断路器测控系统。

背景技术：

智能电网建设是纳入国家“十二五”规划纲要的重要内容，新一代智能变电站是智能电网建设的重要环节之一，而智能隔离断路器是新一代智能变电站的关键设备，对智能电网的安全运行至为重要。新一代智能变电站对隔离断路器明确提出了“测量数字化、状态可视化、控制网络化”的技术要求，而传统隔离断路器的电流互感器测量信号是模拟量，传送至保护装置时易受干扰；自身状态只有就地指示，无法传送至电网实现状态可视化；自身控制通过保护小室的硬接线方式实现，接线繁杂，调试工作量大，没有网络化控制功能。而且，目前在对断路器进行监测时，不能可靠地检测断路器自身的状态信息。所以，综上可得，现有的隔离断路器的测控方式无法可靠监测隔离断路器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隔离断路器测控系统，用以解决传统的测控方法无法可靠监测隔离断路器的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种隔离断路器测控系统，包括用于检测断路器自身状态的绝缘气体状态检测装置和机械状态检测装置，以及过程层网络交换机和站控层网络交换机，所述绝缘气体状态检测装置通过测量 IED连接所述过程层网络交换机，所述机械状态检测装置通过机械状态监测 IED连接所述过程层网络交换机，所述过程层网络交换机与站控层网络交换机通讯连接。

所述绝缘气体状态检测装置为气体密度传感器。

所述机械状态检测装置包括用于检测断路器触头位移的位移传感器、用于检测断路器线圈电流信息的第一电流传感器和用于检测断路器储能电机电流信息的第二电流传感器。

所述测控系统包括用于检测断路器开关量信息的开关量检测装置，所述开关量检测装置通过智能终端连接所述过程层网络交换机。

所述过程层网络交换机分别通过测控装置和监测主IED连接所述站控层网络交换机。

所述测量IED和机械状态监测IED通过光纤与所述过程层网络交换机通讯连接。

本实用新型提供的隔离断路器测控系统中，通过绝缘气体状态检测装置和机械状态检测装置来检测断路器自身状态，能够可靠地检测断路器自身的状态信息。并且绝缘气体状态检测装置通过测量IED将采集到的数据信息传输给过程层网络交换机，机械状态检测装置通过机械状态监测IED将采集到的数据信息传输给过程层网络交换机。过程层网络交换机与站控层网络交换机通讯连接，通过站控层网络交换机将数据信息上传给上层设备。所以，该测控系统能够结合过程层和站控层网络交换机将采集到的数据信息通过网络上送给上层监控设备，实现网络化控制；并且站控层设备可以实时获知断路器的性能，实现状态可视化，满足新一代智能变电站的技术要求。

附图说明

图1是隔离断路器测控系统整体结构示意图；

图2是隔离断路器测控系统元件布置示意图；

图3是其他类型的隔离断路器测控系统的结构示意图；

图4是其他类型的隔离断路器测控系统的结构示意图；

图5是其他类型的隔离断路器测控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

目前，智能变电站中的隔离断路器集断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器功能于一体，按照新一代智能变电站对隔离断路器信息流要求，电流互感器信号需要采用IEC61850规约的SV报文方式数字化传送至保护装置和智能终端。目前电流互感器分为传统电磁式和电子式两种，电磁式电流互感器输出模拟信号，电子式电流互感器输出数字量信号。如果隔离断路器集成的是电磁式电流互感器，将电磁式电流互感器信号发送至模拟量接口的合并单元，合并单元对信号进行处理后以SV报文方式传送至保护装置，保护装置下发跳闸指令给智能终端，其中合并单元、保护装置、智能终端三者间可采用光纤直连，这种方式称为直采直跳，也可采用网络连接，即二者通过光纤连接到同一网络交换机，这种方式称为网采网调。如果隔离断路器集成的是电子式电流互感器，将电子式电流互感器信号发送至数字量接口的合并单元，合并单元对信号进行处理后以SV报文方式传送至保护装置和智能终端。这一部分属于隔离断路器本身就具备的结构，为常规技术，并且电磁式互感器和电子式互感器也均为常规技术，所以，本实施例就不再对这部分进行详细说明，而且，本实用新型也并不局限于上述内容。

在对隔离断路器进行监测时，需要采集断路器自身状态信息，主要包括断路器内部绝缘气体(通常情况下为SF₆)状态信息和机械状态信息，其中绝缘气体状态信息有绝缘气体的压力、温度、密度、水分等数据信息，机械状态信息有断路器线圈电流、触头位移、储能电机电流等数据信息，所以，本实用新型提供的隔离断路器测控系统中包括有绝缘气体状态检测装置和机械状态检测装置，这两个状态检测装置用于检测断路器对应的数据信息，在本实施例中，绝缘气体状态检测装置以用于检测绝缘气体密度的气体密度传感器为例。机械状态监测装置包括三部分：位移传感器、第一电流传感器和第二电流传感器，其中，位移传感器用于检测断路器触头位移信息，第一电流传感器用于检测断路器线圈电流信息，第二电流传感器用于检测断路器储能电机电流信息。另外，由于断路器线圈的电流和储能电机的电流均为小电流，所以，第一电流传感器和第二电流传感器均为小电流传感器。

为了适用于智能变电站，如图1所示，该测控系统还包括过程层网络交换机和站控层网络交换机。整体来说，按照新一代智能变电站对隔离断路器信息流要求，状态信息需要采用IEC61850规约的MMS报文方式传送至站控层设备。具体如下：

气体密度传感器通过测量IED连接过程层网络交换机，机械状态检测装置通过机械状态监测IED连接过程层网络交换机。气体密度传感器采集到的气体状态信息传送至测量IED，位移传感器和小电流传感器分别采集断路器触头位移、线圈电流和储能电机电流信息传送至机械状态监测IED，测量IED和机械状态监测IED对数据进行预处理。

进一步地，该测控系统还包括用于检测断路器开关量信息的开关量检测装置，检测到的开关量遥信有断路器分合位置、报警、闭锁等信息，开关量检测装置通过智能终端连接过程层网络交换机，采集到的信息通过智能终端由过程层网络交换机进行上传。开关量检测装置为常规设备，本实施例就不再对其具体说明。

过程层网络交换机分别通过测控装置和监测主IED与站控层网络交换机进行通讯。测量IED和机械状态监测IED对数据进行预处理后通过过程层网络交换机传送至监测主IED，监测主IED将数据信息转化为智能告警信息，通过网络报文上送至站控层设备；隔离断路器开关量遥信通过智能终端的 GOOSE报文传送至测控装置，再由测控装置的MMS报文传送至站控层设备。这种传输方式可使隔离断路器自身状态被电网所实时感知，实现状态可视化。

按照新一代智能变电站对隔离断路器信息流要求，隔离断路器的控制信号需要测控装置接收站控层设备的MMS报文，再由测控装置下发GOOSE报文给智能终端。将传统的硬接线方式转化为网络控制方式，取消保护小室直接连接至隔离断路器操动机构的电缆，增加测控装置和智能终端，并通过光纤接入网络交换机，智能终端出口通过电缆连接至操动机构，从而实现网络化控制，大大简化接线方式。

如图2所示，为智能隔离断路器测控系统元件物理布置方案，包括传感器布置、智能组件与交换机布置。

传感器布置：光纤电流互感器的传感光纤环安装在隔离断路器断口一端，电流从光纤环中间穿过。光纤环的感应光信号通过光纤传送至隔离断路器底部支架上的采集器，采集器将光信号转变为电信号发送至合并单元，完成电流信号的数字化测量。气体状态传感器安装在气室接口处，用来检测隔离断路器绝缘气体的压力、密度、水分等信息。位移传感器设置在操动机构的拐臂处，用来测量隔离断路器触头运动位移。线圈小电流传感器安装在就地智能柜二次回路中，用来测量隔离断路器操动机构分合闸线圈的电流。触头位移与分合闸线圈电流信息综合起来可反映隔离断路器的机械特性。储能电机小电流传感器安装在操动机构储能电机控制回路中，用来检测储能电机的工作状态。

智能组件与交换机布置：智能组件包括合并单元、智能终端、测量IED、机械状态监测IED、保护装置、测控装置、监测主IED。其中，合并单元、智能终端、测量IED、机械状态监测IED、过程层网络交换机(就地交换机)安装在就地智能柜中，保护装置、测控装置、监测主IED、站控层网络交换机安装在远程控制室中。其中，传感器与智能组件之间通过电缆连接，智能组件与交换机之间通过光纤连接。

综上所述，本实用新型提供的测控系统包括测量、监测和控制三方面内容，可以实现隔离断路器的“测量数字化、状态可视化、控制网络化”功能。

另外，本实施例还给出了其他三种测控系统，如图3至图5所示。

图3是一种智能隔离断路器测量数字化功能系统方案，也称为直采直跳方案，即电流互感器、合并单元、保护装置之间采用光纤直连，保护装置根据合并单元传送的电流信息判断是否发送跳闸指令至智能终端，这种方案是最快速最稳定的保护措施。

图4是另一种智能隔离断路器测量数字化功能系统方案，也称为网采网跳方案，即合并单元、保护装置之间通过网络交换机连接，信号传输介质还是光纤，保护装置通过交换机接收合并单元传送的SV报文，再判断是否发送跳闸 GOOSE报文至智能终端，这种方案是结构最简单的保护措施。

图3和图4中的系统均为最基本的结构。

图5是另一种智能隔离断路器控制网络化功能系统，包含两个方面，一是网络化保护动作，二是网络化遥控。网络化保护动作就是图4所示的网络跳闸，在此不再赘述。网络化遥控取消了远程控制系统与隔离断路器操动机构的大量电缆，将电缆硬连接方式转变为光纤组网连接方式，站控层遥控指令通过网络交换机发送MMS报文给测控装置，测控装置经过指令校准后发送GOOSE报文给智能终端，实现网络化控制。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。