具备遥信反馈及声光告警功能二次电流回路阻抗检测.pdf

2023.01电子乐园073Electrical voltage 电气电压1 引言 1.1 工作背景变电站运行中二次电流端子经常被烧坏，通常造成端子被烧坏的主要原因为回路阻抗增大，特别是重载线路二次侧电流也相应较大，因接线不紧、锈污、环境温度等原因导致端子箱内的电流接线端子热量累积，超过端子绝缘材料承受极限后，导致端子结构变形甚至烧坏，是目前影响线路稳定运行的重要因素之一。目前二次保护装置主要手段就是，根据接入二次电流电压量的异常变化进行快速保护，至于这些异常量是线路一次侧本身故障导致还是二次回路短路、接地等情况导致，变电站内的二次保护装置是无法区分的。特别是类似上文提到的二次回路线缆及端子本身长期运行导致的阻抗值渐变，端子温度异常等情况，保护装置更是没有有效的监测手段。只能依靠人工定期红外测温等手段进行监测，导致异常情况不能及时被发现和处理。通常端子箱内会设置独立的温湿度监控装置，当温度或湿度超限时，会启动风扇散热或者加热器驱潮。着重于控制箱体内的温湿度，但不能实时监测端子阻抗值和端子的实时温度，箱内温度超限时也不能及时发出警告提示运行人员进行处理。1.2 国内外相关研究技术现状国内目前二次保护装置基于电流电压量进行监测和保护，以及人工定期巡查、红外测温等手段进行检查，无法对端子实时温度进行监测，温度超限时更是无法及时发信及告警。本发明的目的就是开发一个小型的端子阻抗测量及温度监测模块，以解决上述问题。1.3 项目内容根据二次电流端子运行异常发热不能及时发现和处理的需求出发，本发明研制一个小型模块，安装在需要监测电流端子的箱体内，通过以下两种方法进行实时监测且数值异常时输出告警：监测手段 1 一：通过对端子电流和电压的实时采集和计算出实时阻抗，并与输入的阻抗定值进行比较，如超出限值，则蜂鸣器发声报警，提醒运行人员及时检查和处理，同时闭合遥信告警节点，通过向测控装置发信提示调度值班人员。监测手段二：通过 3 组温度传感器探头，直接对端子温度进行测量，如温度值超过限值，同样通过蜂鸣器和遥信节点输出告警。2 设计目标硬件原理设计满足二次回路阻值计算及实时监测功能，并通过温度传感器直接监控回路实时温度，如超过设定值，则输出声光及闭合空节点向监控后台及调度告警信号。3 系统架构设计根据二次电流端子运行异常发热不能及时发现和处理的需求出发，本发明研制一个小型模块，安装在需要监测电流端子的箱体内，该模块有小型精密电流 CT1 个（0.02-6A），电压输入接口 1 组（100-240VAC）,阻抗定值及温度告警限值输入通信接口 1 个（RS485），温度采集传感器 3 个（-20-400），LED 显示模块 3 组（每组 4 们），异常告警蜂鸣器1个，告警遥信空节点1对，模块供电电源1套（输具备遥信反馈及声光告警功能二次电流回路阻抗检测文/雷 宇 梁志豪 谭棕宝摘 要：为解决变电站运行中二次电流端子经常被烧坏的问题，本项目研究一种具备遥信反馈及声光告警功能的二次电流回路阻抗检测模块，通过独立模块对端子阻抗和运行温度实时监测，并且在阻抗和温度异常时通过蜂鸣器和遥信节点输出进行告警。关键词：二次电流端子；检测模块电子乐园2023.01074电气电压 Electrical voltage入电压 220VAC）。4 成果展示4.1 产品展示图 1 为便携式直流电源多功能监测仪整体外观图，为按键式操作，配备 2 路 LED 数码管指示和故障告警灯及蜂鸣器指示。图 1 便携式直流电源多功能监测仪整体外观图4.2 产品操作测试说明（1）如上图所示：装置共有 2 个数码管（每个数码管显示 4 位数字），4 个按键。在不同页面显示不同参数。（2）显示说明：第一屏，LED1 显示 RES 为电阻标识，LED2 显示当前电阻值（最大值 99.99 欧姆，2 位小数）。第二屏，LED1显示当前电压（最大380V，小数位1位），LED2 显示当前电流（最大 5A，小数位 3 位）。第三屏，LED1 显示第一路温度值（范围-30-400，不显示小数），LED1 的第一位 A 表示是第一路温度。LED2 显示第二路温度值（范围-30-400，不显示小数），LED2 的第一位 B 表示是第二路温度。第四屏，LED1 显示第三路温度值（范围-30-400，不显示小数），LED1 的第一位 C 表示是第三路温度。LED2显示第四路温度值（范围-30-400，不显示小数），LED2 的第一位 D 表示是第四路温度。（3）按钮说明：KEY1 为返回按钮，KEY2 为移位按钮（选择修改参数位/在个别界面也做设置值减操作），KEY3 为参数加按钮，KEY4 为确认和保存按钮。比如在待机界面，按 KEY2 切换到第四屏显示，按 KEY3 切换到第二屏显示。（4）端子说明：如上图所示,1 和 2 端子为电源输入端（AC100-240V 50、60Hz），3-8 端子为备用端子，不接。9 和 10 端子为电阻值报警，温度值报警端口（默认无源常开，故障时闭合）。11 脚为 485A 端口，12 脚为 485-B 端口。13 和 14 脚为第一路温度探头端口，15 和 16 为第二路温度探头端口，17 和18 脚为第三路温度探头端口，19 和 20 为第四路温度探头端口，21 和 22 脚为电流输入端口，23 脚和 24 脚为电压输入端口。（5）显示与参数设置说明：设置界面下，按 KEY2 选择修改的位 KEY3 修改参数值，KEY4 报存。在待机界面下，按设置按钮，输入密码（默认为 1），按确认键进入设置选项。显示 DISP，为待机界面自动切换开关，设置为 OFF 为自动切换管，设置为 ON 为打开，改变设置后，需要按确认键保存数据。显示 DISL，为待机界面自动切换时间（范围 4-10S），只有在自动切换开关打开时才起作用。需要按确认键保存2023.01电子乐园075Electrical voltage 电气电压数据。显示 CODE，为修改密码值（默认为 1，最大 9999），需要按确认键保存数据。显示 ADDR，为修改 485 通讯地址（默认为 1，最大247），需要按确认键保存数据。显示 BAUD,为修改 485 波特率（默认为 9600），需要按确认键保存数据。显示 RES，为修改电阻值报警参数（默认 10 欧），需要按确认键保存数据。显示 TP-1,为修改第一路温度报警参数（默认 60），需要按确认键保存数据。显示 TP-2,为修改第二路温度报警参数（默认 60），需要按确认键保存数据。显示 TP-3,为修改第三路温度报警参数（默认 60），需要按确认键保存数据。显示 TP-4,为修改第四路温度报警参数（默认 60），需要按确认键保存数据。显示 CALI,为校准模式进入（具体后面介绍），需要按确认键保存数据。显示 VRES,为当前程序版本号，不可修改。（6）校准说明：按端子定义接好电压和电流线，设定标准源电压为 220V,电流为 5A。连接好装置和标准源后，设定好标准源参数（220V,5A）.在待机界面同时按下 KEY1 和 KEY4 按钮，等待 10 秒后，校准完成。此时可通过查看待机界面的电压和电流显示参数是否达到校准要求（误差 0.5%）。5 项目总结5.1 本项目的主要研究内容总结通过独立模块对端子阻抗和运行温度实时监测，并且在阻抗和温度异常时通过蜂鸣器和遥信节点输出进行告警。根据历史数据统计，端子发热异常烧毁之前，通常都是因为上述提到的虚接、锈污的原因，导致二次回路特别是二次电缆和紧固螺丝之间存在阻抗值缓慢增大，线路负载较大时，此接触点的发热量也会随之增大，超出端子散极限时就会烧毁端子。所以本发明的创新点在于阻抗和温度的实时计算监测、告警，具有提前发现运行异常的特点，同样也可作为二次保护设备之外的另一种前置和强化监控实现形式。5.2 本项目创新本模块通过采集二次回路实时电流电压值并计算出实时阻值，并通过比较阻抗定值，如超限则告警。同时实时监测二次回路温度，方法更直接和实用。具备蜂鸣器和遥信节点输出两种途径进行告警，使运行人员和调度人员及时发现并处理问题，为电网稳定运行增加了一种新的监控手段。同时提高运维人员的工作效率，具有较大的推广价值。5.3 本项目的推广应用前景5.3.1 项目当前价值：相比目前现有的回路健康度监测水平，本模块通过计算端子阻抗值和测量温度双重方式去监测运行情况，在早期的阻抗异常及后期的温度异常时均可实现信号告警输出，是现有方案的改进和补充。一是通过采集二次回路实时电流电压值并计算出实时阻值，并通过比较阻抗定值，如超限则告警。二是可以实时监测二次回路温度，手段更直接和实用。三是具备蜂鸣器和遥信节点输出两种途径进行告警，使运行人员和调度人员及时发现并处理问题，为电网稳定运行增加了一种新的监控手段。有很强的实用性，有较大推广价值。5.3.2 项目后期展望：广东电网各局可根据实施可行性进行推广使用，具备遥信反馈及声光告警功能的二次电流回路阻抗检测模块，提高二次回路系统的供电可靠性。广东电网各局可根据实施可行性进行推广使用，更高效地对二次回路进行直接监测，提高二次回路系统可靠性，确保电网系统稳定运行。5.4 本项目的经济效益和社会效益项目研究成果能够实时有效地对变/配电系统二次回路进行前置性、实时性监控，弥补国内这一块的空白。通过独立模块对端子阻抗和运行温度实时监测，并且在阻抗和温度异常时通过蜂鸣器和遥信节点输出进行告警。所以本发明的创新点在于阻抗和温度的实时计算监测、告警，具有提前发现运行异常的特点，同样也可作为二次保护设备之外的另一种前置和强化监控手段。作者单位：肇庆供电局变电管理所