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    智能電網中關于SF6即時監測系統的設計
    發布時間:2015-12-16 09:52
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      所謂智能電網是指通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具,自動監控電網,優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電等功能。其中對電力設備運行工況的即時、精確監測是智能電網的建設基礎。在傳統的輸變電監測系統中,SF6等工作及絕緣介質的壓力監測大都采用節點報警的方式。不能準確反映設備的即時信息,已成為輸變電監測系統中薄弱環節,是智能電網建設中須改進的重點之一。

      1.SF6密度繼電器與數字變送傳感器

      1.1、在電力系統中SF6已經成為了主要絕緣介質,廣泛應用于斷路器、電流互感器等一次設備中,其重要性及作用也愈發顯著。例如SF6斷路器的絕緣和滅弧性能,在很大程度上取決于SF6氣體的純度和密度,所以,對SF6氣體純度的檢測和密度的監視顯得特別重要。目前普遍采用的SF6密度繼電器對SF6設備進行工況檢測、控制和保護。其主要結構如下圖:

      1- 彈性金屬曲管;2-齒輪機構和指針;3-雙層金屬帶;4-壓力增大時的運動方向;5-壓力減小時的運動方向。

      密度繼電器通過彈性金屬曲管采集運行設備的SF6氣體壓力值,曲管在壓力作用下彎曲,帶動雙層金屬帶與齒輪轉動。關注中國氣體圈子微信號gas-weixin,免費普及氣體知識。指針及電觸點在齒輪的帶動下的指示氣體壓力值。而將機械信號轉換為電信號的機構稱為變送器,它是實現SF6設備檢測、控制和保護功能的主要部件。傳統密度繼電器采用電觸點使變送器,電觸點與齒輪聯動,當壓力達到設定值時電觸點觸發,輸出4~20mA電流模擬信號。此種密度繼電器具有結構簡單、更換方便、造價低的特點。但是只能發出報警、閉鎖等特定電信號,不能反映在運設備的即時壓力,無法進行精確的數據分析和工況預判,已經滿足不了智能電網建設的要求。

      1.2、為了提高運行設備的監控與預判能力,滿足智能電網建設需要,華北電網公司對高壓及超高壓設備逐步實現SF6數字信號傳感器改造工作。數字信號傳感器在原有密度繼電器的基礎上,加入來SF6氣體純度、濕度、溫度及成分分析模塊。并將原有電觸點結構的變送器改進位兩線制V/I變換器。在將傳感器輸出的微弱或非線性的電信號進行放大、調理、轉化為線性的電壓輸出的同時,根據信號調理電路的輸出控制總體耗電電流,并從環路上獲得電壓并穩壓,供調理電路和傳感器使用。其工作原理如下:

      圖中OP1、Q1、R1、R2、Rs構成了V/I變換器。分析負反饋過程:若A點因為某種原因高于0V,則運放OP1輸出升高,Re兩端電壓升高,通過Re的電流變大。相當于整體耗電變大,通過采樣電阻Rs的電流也變大,B點電壓變低(負更多)。結果是通過R2將A點電壓拉下來。反之,若A點因某種原因低于0V,也會被負反饋抬高回0V。

      通過電阻應變片、單片機等微電元件的使用,使傳感器在擁有傳統報警、閉鎖信號輸出功能的同時,具備了數字信號傳輸功能。且氣體壓力與溫度經單片機進行補償計算,使傳輸數據更為精確。數據采集后通過RS485接口實現數字遠傳,輸出數字信號,按照數字總線通訊規約進行信號交互,數據傳輸速度可達9600bps,其數字端口如下:

      如此便能實現運行設備氣壓、組分等工況的即時檢測與記錄,為一次設備工況的精細分析與預判奠定數據基礎。關注氣體圈子微信號gas-weixin,免費普及氣體知識。

      2.數字信號的傳輸與分析

      隨著智能電網建設的推進,無人值守變電站向網絡化、數字化的趨勢愈加明顯,運行遙信、遙控、遙測的要求越來越高,在線遠程監測SF6電氣設備的SF6氣體漏氣狀態具有非常重要的現實意義。

      在數字傳感器的基礎上,結合局域辦公網絡華北電網公司正逐步搭建SF6在線數據監測系統。通過各種數據傳導及網絡連接,將現場的實時數據傳到數據監測中心辦公室的電腦中。數據傳輸結構如下:

      數據監測系統得到現場數據后,將數據以各種形象的畫面展顯,從而達到遠程監控的目的。數據在線監測系統的功能框架及使用界面如下:

      系統基本功能如下:

      a) 系統登陸,用戶只有登錄后才可進入系統,通過限制權限及人數保證系統安全與穩定了;

      b) 報警歷史查詢:用戶可設定查詢條件,對過去的報名記錄進行用條件查詢及打印;關注氣體圈子微信號gas-weixin,免費普及氣體知識。

      c) 站點實時數據監測:顯示所有在線設備上的參數值,及站點的詳細信息(如站點實際安裝位置及動態信息等,可由系統管理員修改錄入)

      d) 報警參數設置:設置報警極限值,包括高報警與低報警值設置;

      e) 實時報警顯示:在主畫面中顯示實時報警情況,當產生實時報警時系統將自動跳出報警窗口(該窗口內顯示具體的報警信息);

      f) 歷史數據查詢:用戶可按照實際情況,設定相應的條件(如時間、站點及站點參數進行數據篩選),進行歷史數據查詢、分析及打印;

      g) 歷史曲線繪制:用戶可按時間段、站點參數進行分類繪制歷史曲線;

      h) 在線數據監測系統在運行中,自動進行WEB發布,在局域網內的其它計算機可通過局域網查看數據監測系統發布的畫面。
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