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全绝缘平博88所电缆监测装置
 1.概述
   环网柜在线综合监测装置(以下简称监测装置),是针对于10kV环网柜设备的技术特点,并结合实际运行特性和技术需求而开发设计,实现环网柜设备的实时综合监测,装置可对环网柜的电缆接头表面温度、开关负荷电流、故障电流、开关辅助触点状态量等电气与非电气量,进行综合监测,并具有显示、通讯、报警等功能。同时具有短路故障和温度异常的识别、判断、告警与上报等功能,为提高环网柜设备的安全运行,实现线路负荷的实时监测,提供了先进的技术手段。监测装置的电流故障判断的逻辑源自GE-HARRIS的FTU判断逻辑,与现有的故障指示器靠感应线圈来判断电流故障的方式比较,采样准确,不会受到外部电磁信号干扰,并且逻辑成熟可靠。监测装置的另一主要特点是,采用电流互感器取电技术的智能供电单元,实现二次监测装置的自主供电,无需外接电压互感器和其它供电元件,供电功率能满足二次系统监测、通讯等需要。装置的安装、运行,不影响现有环网柜内部结构和电气性能。
     
 2.系统构成
   环网柜在线综合监测装置分为三部分。
  2.1 HGTU开关间隔监测单元
   HGTU开关间隔监测单元分别安装在各个开关间隔,完成一次电流、电缆温度和开关状态等信息的采集,通过内部通讯总线与HCTU管理主机连接。该单元是监测的核心单元,不仅完成温度、电流等信号的采样,同时对于电流的变化,具有和FTU相同的判断逻辑,可根据故障电流的出现以及变电站对于故障电流的最终处理结果,判断识别永久故障、瞬时故障和一般性过流;同时,对于三相温度的变化,结合其负荷电流的数值,产生温度异常信息的报警,提示潜在的故障隐患。
  2.2 HCTU管理主机
   HCTU管理主机完成各个开关数据的汇总、存贮、管理和远方传输。HCTU管理主机与HGTU监测单元采用串行总线连接,HCTU可连接的监测单元数可安全配置为16个,理论上可继续扩展。该装置采用高性能CPU和大容量存储器,可保存大容量的现场数据,并配置了多种通讯接口,如内置GPRS,RS232、RS485和近距离ISM等,可与后台主站或通过通讯接口向其它设备传送数据。
  2.3 YLZD智能供电单元
   YLZD智能供电单元,采用电流互感器取电技术,并实现多路电流互感器供电,而且配备有备用电池组,可稳定持续的为系统提供电源。YLZD智能供电单元具有CPU智能管理,电池管理和电源管理一体化设计,蓄电池的有效协同工作,大大稳定了电源的负载波动和震荡。电源管理可对电源的输入和输出进行优化与平衡,减少过量输入的发热现象。在供电电流进入低端负荷时,自动协调电池组补充供电,当输入严重不足时,可自动减少和关断负载,优先保证电池组的充电管理,避免电流互感器进入死区;当电流输入恢复时,又可自动投入负载;备用电源电路与交流供电实现无扰切换,电池管理可对电池组的充电和放电电压和电流实现监控,避免电池电压过高或过放电。智能电源可以与监控装置进行通讯,将电源状态通过监控装置,传输到监控后台软件系统。
 3.技术标准
   环网柜在线综合监测装置引用以下技术标准。
   GB/T 13729-2002       远动终端设备
   GB/T 15153.2-2000    远动设备及系统 第2部分 工作条件 第2篇环境条件
   GB/T 15153.1-2000    远动设备及系统 第2部分 工作条件 第1篇电源和电磁兼容
   GB2423.2-1993          低压电器外壳防护等级
   GB/T 17626.2-2006    电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
   GB/T 17626.8-2006    电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
   GB/T 17626.4-2008    电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
   DL/T721-2000           配电网自动化系统远方终端
   DLT 630-1997           交流采样远动终端技术条件
   GB/T 2423.1-2008      电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温
   GB/T 2423.2-2008      电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验B:高温
   GB/T 2423.3-2006      电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验
 4.使用环境条件
  4.1 适用环境温度:-25°C~70°C,最大日温差:30K。
  4.2 海拔高度:小于2000m。
  4.3 环境湿度:相对湿度不大于95%。
  4.4 环境污秽等级:III级。
 5.主要技术参数
  5.1 适用范围
   适用于10kV全绝缘小型环网柜(平博88所),装置的安装运行不改变环网柜原有的全绝缘电气特性,不增加附柜,不改变原环网柜结构。
  5.2 装置结构和安装方式
   整套监测装置是分散安装的方式,HGTU开关间隔监测单元主体为表头式结构,面板为48*96标准尺寸,在开关面板的开孔处嵌入式安装;HCTU管理主机有壁挂式和卧式两种结构,可在环网柜外壳内部选择壁挂式安装或在开关柜顶部卧式安装。YLZD智能电源单元为独立模块,可在环网柜内部选择适合位置安装放置。测量用电流互感器和供电用电流互感器分别有开启式和穿心式结构,安装在开关电缆室内部,二次接线引出电缆室。监测装置结构设计适合国内大部分环网柜,安装方便,易于观察,接线方便。
  5.3 系统平台
   整个系统为分布式系统平台,多MCU结构的系统组成。HCTU采用了主流32位RISC微处理器,嵌入式操作系统,时钟频率可达到100M以上;配置64M Flash大容量存储器;可内置GPRS通讯模块,可与远方实现数据传输; 160*160点阵液晶显示,6按键人机交互。
HGTU监测单元采用基于 ARM@Cortex TM-M3内核CPU,最高36M工作频率,单独完成3路温度传感器采集和数据分析,3路电流采样、计算、处理和短路故障分析,128*64点阵液晶显示和LED指示灯。
YLZD智能电源单元是专为适应全绝缘环网柜监测装置而开发的电流互感器供电的电源系统,采用特制的电流互感器(其命名型号为LZJD)作为输入。为满足电源功率输出,可选择从1至8只互感器接入同时供电。电源系统具有电池管理、负载平衡、备用电源无扰切换、自动减载、自动投入、串口通讯等智能管理功能。供电用互感器和测量互感器有开启式和穿芯式结构,可根据需要选择。
  5.4 技术参数
   5.4.1 采样路数:
   ①电流监测:每开关间隔A、C相电流、零序电流,或ABC三相电流(通过配置参数选择)。输入范围,0—5A,准确度,0.5%。
     过载能力:短时100A。
   ②温度监测:每开关间隔3路,温度范围:-25°C — +150°C,温度分辨度最低0.5度,最高0.0625度,偏差0.5°C。
   ③开关量:每开关间隔5路,干接点。
  5.4.2 工作电源:采用CT供电:输出电压标称24VDC/5VDC,功率输出满足二次装置和通讯设备不超过20VA以上负载需求,超过时需定制。
        备用电池组:24V/7AH。
  5.4.3 装置功耗:HGTU单元功耗小于0.2VA,整套平博88所监测装置功耗小于5VA。
  5.5.4 电磁兼容
   ①静电放电干扰:电缆监测装置应能承受GB/T 17626.2-2006规定的严酷等级为III级(8kV)的静电放电干扰。
   ②电快瞬变干扰:电缆监测装置应能承受GB/T 17626.4-1998规定的严酷等级为IV级的电快瞬脉冲群干扰。
   ③浪涌(冲击):电缆监测装置应能承受GB/T 17626.5-1999规定的严酷等级为IV级的浪涌(冲击)干扰。
   ④工频磁场干扰:环网柜在线综合监测装置应能承受GB/T 17626.8-2006规定的严酷等级为III的工频磁场干扰。
 6.系统主要功能
   HGTU单元主要用于采集、监测各开关的数据及电流故障判断功能。其功能包括:
  6.1 电流监测
    交流采样,监测开关负荷电流,有效值计算,采样密度:每周波连续。
  6.2 温度监测
    采集开关间隔ABC三相电缆表面温度,采样间隔1秒。
  6.3 开关量监测
    采集监测开关辅助触点等状态量,扫描速率20ms防抖。
  6.4 电流故障报警指示
    可以实现电流故障的判断分析,根据线路电流的幅值变化以及变电站出口开关的动作状态,将故障报警分为3个级别:一般性过流、瞬时故障、永久故障。同时,还可报告线路的停电状态。故障判断的逻辑,依据FTU的判断逻辑,故障判断准确率大于90%,不需要整定电流定值,具有抑制合闸涌流的功能。
  6.5 温度异常报警
    实现对电缆温度异常的报警,报警方式分为单相温度过高报警(默认为60度)和三相温度差异报警(默认差异值为5度),报警值可设定,报警判断结合电流值进行判断。
  6.6 显示功能
    HGTU开关间隔监测单元的面板可显示负荷电流,电缆温度,显示内容上翻、下翻查询,并自动弹出报警信息。
HCTU管理主机主要用于数据的汇总、保存,并负责与上级站系统通讯,HCTU面板配有160*160点阵LCD显示,可显示各开关间隔的数据,以及通讯配置参数等内容,其主要功能包括:
  6.7 通讯功能
    具有与远方通讯的能力,内置GPRS模块,并具有RS232,RS485接口,可连接光Modem等通讯装置,支持事件数据主动上报。
  6.8 数据存储功能
    HCTU管理主机以每15分钟一个点当地保存电流、温度等历史数据,并形成曲线,并统计数据的日、月最大值、最小值。
  6.9 供电电源和备用电源管理
    YLZD智能电源系统,是专用于全绝缘环网柜监测而设计开发的采用电流互感器供电的电源系统。其功能是将互感器的输入电流转换为稳定的直流电压。YLZD电源系统可以接入多组CT用于供电,并配有备用电池组,交流电源与备用电池组为无扰动切换。电源管理具有电池组的电压过高和过低保护。
  6.10 后台监控系统软件
    基于Windows操作系统,采用大型数据库SQL server 数据库平台,具有设备管理,实时数据抄收,历史数据存储,数据曲线,事件记录等管理功能。主要模块包括:系统管理、基本信息、参数设置、实时数据、历数数据、事件查看、报表打印等。
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