开关柜综合在线监测解决方案.docx

开关柜在线监测解决方案
一、背景意义
开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。随着电网的发展和设备技术的提高，10，35kV系统开关柜在电网中已大量使用。
开关柜的在长期运行中，由于各种客观原因造成开关柜在安装和投运后的过程中出现电缆搭接处故障、母线故障、触头故障、操作机构故障、避雷器故障等，从而对电网的可靠运行带来了隐患，直接影响设备的安全稳定运行。
在这样的背景下，本公司开发的最新智能开关柜监测仪采用了最新的在线监测技术，利用高灵敏度的传感器连续提取能够反映电气设备绝缘状态的信息参量，根据其数值的大小及变化趋势运用智能技术，对多面开关柜的电缆的温度、母线桩头的温度、环境温湿度、操作机构的特性及多面开关柜的状态进行实时的监测，并能实时采集多面开关柜的各电量参数，对电能的质量进行分析及管理，智能开关柜监测仪对设备的可靠性实时诊断和对剩余寿命做出预测，根据诊断结果制定出检修方案，为状态维修提供依据。
本产品可长期稳定的工作在高电压、高温度、强电磁干扰等恶劣环境中，设备均通过了EMC试验检测。智能开关柜监测仪以先进的微处理器为控制核心，采用高性能的数字式传感器，能准确及时地监测开关柜内温度，断路器的机构特性，避雷器相关参数，对开关柜因温升和绝缘等原因引起的事故进行预警，为电力系统安全可靠的运行提供有力的保障。
二、基本原理
智能开关柜监测仪采用多优先级中断服务机制，提高了控制的实时性。装置下级外置功能单元采用模块化设计，各功能模块相互独立，由智能开关柜监测仪控制。各功能单元模块分别实现了各类信号的处理测量，通过统一的通讯总线接口及智能开关柜监测仪连接并实现可靠通信，最终由智能开关柜监测仪实时显示各种测量参数和设备运行状态。智能开关柜监测仪提供了大容量数据存储及历史数据查询功能，并可通过USB接口向USB 设备转存记录的历史数据。
智能开关柜监测仪由触摸式液晶显示单元、带电显示及闭锁控制单元、主控单元、开关量输入接口、操控单元及通讯接口等组成。
三、主要功能
1、人机界面友好，操作简易
1）7’（10’）红外控制触摸式液晶显示屏
2）图标式显示各功能菜单，清晰明了
3）支持触摸方式和导航控制方式，满足客户不同
2、数据接口方式多样化
1）支持标准的MODBUS、IEC61850通讯协议
2）标准的RS485通讯接口
3）标准的以太网接口
4）所有数据可通过USB接口读取
3、断路器状态在线监测功能
通过标准R485接口及智能断路器配合使用，可以满足以下功能：
1） 断路器分合闸监测，储能监测等模块在断路器动作时，可以精确采集到相关数据，将数据以曲线的形式显示到触摸式液晶显示屏上，参考动作曲线相比较，判别故障，将采集到的数据保存到存储单元，通过通信接口可将数据上传给远程监控系统
2） 检测断路器的机械特性，主触头的三相位移曲线
3） 计算断路器合/分闸时间，合/分闸速度，开距，超程等技术参数
4） 在线测量断路器分闸，合闸控制回路线圈电流的波形
5） 在线测量储能回路的电流波形
6） 可保存断路器3万次（20年）以上的各种电气和机械特性曲线，并且随时调用查看
4、温度在线监测功能
数字化的温度在线监测主要用于在线监测断路器触头温度、电缆温度、开关柜内母线温度及开关柜内环境温湿度及其变化趋势。当有关指标出现变化时，给出变化曲线；有关指标达到报警状态时，报警或自动启动报警装置；当有关指标超标达到危险状况时，报警或自动启动闭锁装置，禁止开关柜断路器动作，以保障设备和系统的安全。
5、集成电量采集功能
通过标准R485接口及智能多功能网络仪表配合使用， 可测量额定电压，额定电流,有功功率，无功功率，电度等数据，并通过触摸液晶显示屏实时显示各种参数
6、电能质量分析及电能管理
通过系统可及时全面了解开关柜实际运行情况和存在的问题，如电压波动、频率波动、负荷不平衡、电网过载、谐波畸变、电压凹陷等，这些可能会导致用电设备的损坏，严重的影响产品质量。所以根据实测数据进行电网或用电设施的预防性维护，可以将电网设备和用电设备损坏下降到最低程度。
6、报警功能
根据检测到的各项数据通过专家诊断系统对开关柜设备进行全面的状态监测，诊断并给出报警信号。并通过监测仪内置的短信报警模块向指定的手机发送报警信息。
点击报警信号指示灯，可获取故障信息和操作指南。
四、系统构成
多个智能型开关柜可组成一个供配电系统，通过配置主站监控，能对各个开关柜的各种参数进行远程监测，并能根据实时负荷远程对智能开关柜进行调度操作，具体系统结构见下图。
配电主站
通讯主网
智能开关柜监测仪
内部通讯子网
温湿
度在
线监
测
机械
特性
在线
监测
电量
采集
避雷
器在
线监
测
短信报警
智能开关柜监测仪
内部通讯子网
温湿
度在
线监
测
机械
特性
在线
监测
电量
采集
避雷
器在
线监
测
短信报警

系统结构图
五、技术指标
参数
指标
装置电源
额定电压
AC-DC220V
交流频率
50Hz±5%
整机功率
≤15W
电磁兼容
静电放电抗扰度
GB/T17626.2:1998 4级
射频电磁场辐射抗扰度
GB/T17626.3:1998 4级
电快速瞬变脉冲群抗扰度
GB/T17626.4:1998 4级
浪涌（冲击）抗扰度
GB/T17626.5:1998 4级
射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T17626.6:1998 4级
脉冲磁场抗扰度
GB/T17626.9:1998 5级
标准工频磁场抗扰度
GB/T17626.8:1998 5级
阻尼振荡磁场抗扰度
GB/T17626.10:1998 5级
震荡波抗扰度
GB/T17626.12:1998 4级
电压暂降，短时中断电压变化抗扰度
中间时间为200ms，电压暂降和短时中断30%Ut,装置工作正常
通讯功能
通讯接口
及ANSI标准RS485电气兼容并符合ITU V.11推荐标准；以太网接口
通讯协议
MODBUS RTU/ASCII(IEC61850可选）
信息传输方式
异步传输，以字节为单位。每字节用11位传输，包括：1位起始，8位数据位，1位偶校验位，1位停止位
数据传输波特率
57600bps(MODBUS)
最大传输距离
1500M(MODBUS)
环境条件
运行环境温度
-15℃~50℃
存储，运输极限环境温度
-20℃~60℃
相对湿度
≦95%，无凝露
六、特点优势
本产品是常规开关柜操控仪更新换代产品，以下是常规开关柜操控仪及智能开关柜监测仪的简要比较：
产品系列
优点
缺点
备注
常规操控仪
将开关柜温湿度、及断路器的操作开关集成于一块操控装置中，装置具有一次方案图显示，开关柜中一次元器件动作能在面板上进行反映。
不能对开关柜内触点运行温度进行监测，对开关柜常见故障点未有监测预警

智能开关柜监测仪
采用真彩触摸式显示屏，一次系统图能全部显示，开关柜内的温度、湿度、机械特性、避雷器状态及电量状态能集中显示及故障预警，防止事故发生，出现问题能通过装置专家库系统迅速找出问题点。
开关柜成套组装时，接线简单，系统和其他单元都是通过有线或无线通讯进行联接，接线简单，减少故障点
造价较高

七、典型解决方案