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智能斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)交流2013年09月17日正泰電氣股份有限公司輸配電研究所總經(jīng)理李水清(高級(jí)工程師)CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產(chǎn)品展示產(chǎn)品亮點(diǎn)取得成果設(shè)計(jì)方案研究意義目錄CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved故障類(lèi)型10kV(次)20kV(次)合計(jì)(次)占比機(jī)構(gòu)缺陷3403462.96%行程裝換開(kāi)關(guān)故障60611.11%接頭(插頭)發(fā)熱5059.26%刀閘本體故障4047.41%避雷器故障0000柜內(nèi)PT故障0000柜內(nèi)CT故障0000其他4007.41%2012年某供電公司壓開(kāi)關(guān)柜故障統(tǒng)計(jì)表其中由于機(jī)械和發(fā)熱因素造成的故障占比高達(dá)83.3%,因此針對(duì)10KV中壓開(kāi)關(guān)柜開(kāi)展機(jī)械特性和觸頭發(fā)熱的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義十分重大。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved
實(shí)時(shí)采集斷路器合分閘電參量、機(jī)械特性參量、觸頭溫度數(shù)據(jù),通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元及專(zhuān)家系統(tǒng)單元對(duì)斷路器整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估及故障診斷。一共經(jīng)過(guò)四個(gè)模塊:數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、專(zhuān)家系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計(jì)方案CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved設(shè)計(jì)方案1、數(shù)據(jù)采集2、信號(hào)分析3、數(shù)據(jù)分析4、專(zhuān)家系統(tǒng)控制電壓儲(chǔ)能電壓觸頭溫度合閘電流分閘電流機(jī)械板MAC溫度板T1\T2數(shù)據(jù)處理控制中心人機(jī)界面上位機(jī)綜合分析處理模塊儲(chǔ)能電流超行程開(kāi)距合/分時(shí)間合/分速度儲(chǔ)能時(shí)間霍爾元件傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器角位移傳感器CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產(chǎn)品展示斷路器二次電信號(hào)采集板:主要用于采集斷路器的電壓和電流功能板:處理機(jī)械特性的機(jī)械板,無(wú)線測(cè)溫板(或光纖測(cè)溫板),真空度檢測(cè)板;控制板:主要接收功能板上傳的數(shù)據(jù),以及與液晶顯示,上位機(jī)之間的通訊;液晶顯示部分。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產(chǎn)品特點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)斷路器電參量、機(jī)械參量、觸頭溫升和真空度;對(duì)斷路器電動(dòng)底盤(pán)車(chē)有邏輯控制功能,檢測(cè)斷路器觸頭位置;斷路器觸頭溫升可以采用光纖測(cè)溫和無(wú)線測(cè)溫兩種方式;功能板通過(guò)轉(zhuǎn)接板與主控板連接,轉(zhuǎn)接板采用歐式96針端子,采用插拔式結(jié)構(gòu),便于擴(kuò)展;主控板與功能板之間采用CAN總線通訊,較其他總線有更好的實(shí)時(shí)性和可靠性;上下位機(jī)之間采用485通訊方式,上位機(jī)可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved人機(jī)界面可視化的人機(jī)界面:顯示斷路器的總體運(yùn)行狀態(tài);顯示斷路器的電參量、機(jī)械參量和溫度數(shù)據(jù);顯示斷路器行程時(shí)間曲線,溫升曲線鍵盤(pán)操作功能:控制電動(dòng)底盤(pán)車(chē)專(zhuān)家系統(tǒng):為用戶提供報(bào)警、預(yù)警信息CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)霍爾電壓和霍爾電流傳感器采集斷路器的控制電壓、儲(chǔ)能電壓、合閘電流、分閘電流和儲(chǔ)能電機(jī)電流,上電顯示電壓信號(hào),并能提供斷路器的合分狀態(tài)和合分次數(shù),讓用戶對(duì)斷路器的機(jī)械壽命有一個(gè)總體認(rèn)知。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved機(jī)械特性機(jī)械特性可以直接反映出斷路器的機(jī)械狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)等故障征兆,并及時(shí)發(fā)出報(bào)警,有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,繼電保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確性。通過(guò)在斷路器主軸的同心軸上安裝角位移傳感器,將斷路器主軸和分閘動(dòng)作時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)處理之后得到斷路器主軸角位移—時(shí)間曲線,從而得到動(dòng)觸頭直線位移—時(shí)間曲線,從而提取合分閘時(shí)間、速度、開(kāi)距和超程。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved合閘機(jī)械特性合閘機(jī)械特性反應(yīng)斷路器關(guān)合性能。主要采集斷路器的開(kāi)距、超程、合閘時(shí)間、合閘速度、合閘位移—時(shí)間曲線,合閘電流曲線。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved分閘機(jī)械特性斷路器分閘機(jī)械特性反應(yīng)斷路器開(kāi)斷性能,分閘主要采集斷路器開(kāi)距、分閘時(shí)間、分閘速度、分閘位移—時(shí)間曲線,分閘電流曲線CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved觸頭溫度光纖測(cè)溫方式:光纖直接澆鑄在斷路器固封極柱中,采用半導(dǎo)體光纖測(cè)溫傳感器,應(yīng)用DPS分布式光纖在線測(cè)溫原理,監(jiān)測(cè)斷路器六個(gè)觸頭溫升。優(yōu)點(diǎn):抗干擾能力強(qiáng),絕緣性能好無(wú)線測(cè)溫方式:采用數(shù)字溫度傳感器,可以與處理器進(jìn)行雙向通訊。優(yōu)點(diǎn):安裝方便,響應(yīng)速度快。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved真空度檢測(cè)真空滅弧室內(nèi)的絕緣強(qiáng)度與真空度有關(guān),真空度低劣的真空滅弧室不能開(kāi)斷短路電流,甚至不能開(kāi)斷負(fù)荷電流。采用電容傳感器,將滅弧室內(nèi)屏蔽罩上的交流電位和高頻脈沖電位作為檢測(cè)對(duì)象,結(jié)合在線監(jiān)測(cè)方法耦合電容法和電光變換法來(lái)監(jiān)測(cè)滅弧室內(nèi)真空度變化情況。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved控制單元控制單元:提供斷路器底盤(pán)車(chē)自動(dòng)控制功能,監(jiān)測(cè)觸頭位置狀態(tài)
對(duì)故障信號(hào)給出開(kāi)出量信號(hào),同時(shí)預(yù)留多路開(kāi)入量和開(kāi)出量接口,便于功能擴(kuò)展CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng):應(yīng)用人工智能短發(fā)對(duì)斷路器的彈簧機(jī)構(gòu)、分閘機(jī)構(gòu)、合閘機(jī)構(gòu)、合閘線圈、分閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估,然后對(duì)斷路器有一個(gè)綜合狀態(tài)評(píng)估,告知用戶斷路器目前運(yùn)行狀況,從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警功能,并能在故障時(shí)刻給予自診斷意見(jiàn)。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved參數(shù)設(shè)置可以根據(jù)用戶需求設(shè)置斷路器閾值:包括機(jī)械閾值(合、分閘速度上限、下限)、溫度閾值(上限值和下限值)、真空度閾值。此外,也可以對(duì)時(shí)間和屏幕參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved上位機(jī)具有故障報(bào)警(指示燈)和鍵盤(pán)控制功能;能夠顯示數(shù)字化測(cè)量的各種信息參數(shù);能夠顯示角位移和對(duì)應(yīng)直線位移行程曲線;繪制斷路器狀態(tài)劣化趨勢(shì)圖,并給出電壽命和機(jī)械壽命預(yù)測(cè)結(jié)果;提供歷史數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印功能CopyrightChintGroupCorp.AllRightsreserved產(chǎn)品亮點(diǎn)功能穩(wěn)定,成本較低PCI插槽設(shè)計(jì),有利于功能拓展電壽命評(píng)估故障自診斷專(zhuān)家系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢技術(shù)特點(diǎn)可視化人機(jī)界面機(jī)械特性在線監(jiān)
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