开关柜综合状态在线监测系统

产品概述

高压开关柜是配电网中的关键设备,其主要作用是进行开合、控制和保护用电设备。由于在设计、制造、安装和运行维护等方面仍存在着不同程度的问题,在运行中绝缘性能老化、操作机构机械故障、误操作、柜内触头(接点)过热等原因引起的伤人、烧柜、甚至爆炸的事故时有发生。

 

随着电力系统自动化、智能化的快速发展,对高压开关柜运行的可靠性及安全性要求越来越高。由于高压开关柜是多个电气设备的组合,其内部涉及电、磁、温度等多种物理现象,故障的表现形式和产生机理千差万别,因此对开关柜进行多状态量综合在线监测成为电力系统智能化的发展趋势。

 

我公司与清华四川能源互联网研究院长期合作研究,开发了开关柜综合状态在线监测系统,系统具有较高的检测灵敏度和抗干扰性能,供能可靠、安装方便,采用了最新的在线监测技术,利用高灵敏度的传感器,准确及时地监测开关触头等发热点温度、断路器的机构特性、局部放电等状态量,对开关柜因温升、机械和绝缘等原因引起的事故进行预警,对开关柜“状态维修”提供科学数据依据,为电力系统安全可靠的运行提供有力的保障。

 

 

技术参数

  特高频传感器有效测量频带100MHz~1000MHz;平均等效阻抗大于15Ω。

  无源无线温度传感器测量范围-45℃~125℃,测量精度±1.0℃。

  机械特性传感器测量动作时间范围1~499.9ms,分辨率0.01ms,精度≤0.1%。

  采集放大器单元增益>45dB,有效带宽>500MHz。

  智能监测终端采样率为50MS/s、带宽20MHz,可同时接入10路监测通道。

  系统检测的最小放电量<5 pC,检测范围可有效覆盖3~5面开关柜(灵敏度<10pC)。

  系统可实现局部放电信号的幅值、相位、放电频次的实时监测,提供局部放电的工频 单周实时波形、PRPS和PRPD放电特征图谱,以及局部放电发展的发展趋势图,放电 故障类型自动诊断正确率不低 于95%。

 

 

产品优势

  非接触式传感技术

  灵敏度高、覆盖范围广

  检测频带高、抗干扰能力强

  传感单元与开关柜高压区域隔离,安全可靠性高

  供电可靠、安装便捷

  缺陷库丰富,故障模式识别高,可实现故障初步定位

 

 

产品结构

系统结构采用网络拓扑的结构形式,见下图。系统按监测功能包括:特高频穿心电流传感器、机械特性传感器、温度传感器、放大单元、监测终端、综合监控主机。

 

 

 

1) 特高频穿心电流传感器

采用合金铁磁新材料设计的特高频穿心电流传感器,可检测100MHz~1000MHz特高频电流信号,最大等效阻抗可达36Ω,平均等效阻抗大于15Ω。

 

 

2) 机械特性传感器

能够实时采集断路器运行状态参量,通过霍尔穿心式电流传感器监测分合闸线圈电流波形,通过角位移式传感器连接主轴测量监测动触头行程,并可计算出触头开距、分合闸速度。

 

 

3) 温度传感器

温度传感器采用无线无源技术,工作频段433Mhz,发射功率10dbm,将传感器安装到开关柜内的出线、母排、动触头和静触头等发热点,在线测量温度后以无线方式将数据上传。

 

 

4) 放大单元

为了降低干扰提高检测灵敏度,设计了放大单元,负责采集监测点的局放、机械特性和温度传感数据,其局放检测频带在100MHz~1000MHz,放大单元增益>45dB,有效带宽>500MHz。同时通过放大单元将模拟信号转换成光纤信号,并且具备原始高频信号输出口,用于后续放电定位以及自检。

 

 

 

5) 监测终端

对上传的局放信号、机械特性和温度信号进行同步采集,采样率为50MS/S、带宽20MHz,可同时接入10路监测通道,采样精度12位。通过TCP/IP协议与综合监控主机连接。

 

 

6) 综合监控主机

系统实现局部放电、机械特性和温度的实时监测、预警、趋势分析和故障诊断等功能。提供局部放电的工频单周实时波形、PRPS和PRPD放电特征图谱,以及局部放电发展的发展趋势图;分析断路器每次操作监测到的波形变化,诊断断路器机械故障。

 

 

 

 

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