[发明专利]智能变电站中低压开关弧光监测智能组件系统及监测方法

说明书

技术领域  

本发明涉及智能变电站中低压开关设备弧光监测智能组件系统，属电力设备在线监测技术领域。

背景技术  

 随着智能电网建设的高速发展，中低压开关设备的智能化需求越来越丰富，通过智能化技术的研发和应用，切实保证中低压开关设备的安全运行，以提升电网运行效率。传感器和信息技术的发展为中低压开关设备智能化提供了多种技术手段，目前，在中低压开关设备安装传感器阵列，基本实现了开关设备的在线状态监测，但仅仅实现在线状态监测不足以保证中低压开关设备的安全运行。众所周知，中低压开关设备内部弧光短路是一种非常严重的故障，电弧燃烧所产生的巨大能量会严重烧毁开关设备，短路冲击电流会损坏主变压器，造成长时间停电，更严重的是，它会造成附近工作人员的人身伤亡事故。加强中低压开关设备弧光监测具有巨大的社会和经济效益。

文献一《整流柜电弧光保护装置》（中国专利号CN101141061）公开了一种整流柜电弧光保护装置，该发明包括用于给整个电弧光保护装置提供电源的电源模块、用于管理和控制整个电弧光保护装置的弧光检测主单元、用于采集来自弧光传感器的光信息的弧光检测辅助单元、用于生成跳闸逻辑功能的过流检测单元和弧光检测探头。文献二《DPR360ARC弧光保护系统设计》（电力系统保护与控制2010年6月16号第38卷第12期第125页）阐述了一种弧光保护系统，由主控单元、弧光（扩展）单元、电流单元和弧光传感器组成。主控单元对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸指令；弧光（扩展）单元接入弧光传感器；电流单元采集电流模拟信号，并执行跳闸指令。文献三《中低压开关柜内电弧光综合保护系统》（中国专利号CN102280863A）公开了一种中低压开关柜电弧光综合保护系统，其包括主控制器和若干从控制器，主控制器置于进线柜内，从控制器置于各出线柜内，主控制器和各个从控制器构成主从式结构；主、从控制器之间采用光纤通信；主控制器设485通信串口，与远程计算机终端通信；主、从控制器均设有与之连接的电流传感器CT、弧光传感器OT和声波传感器ST。

上述文献的弧光监测保护技术方案存在以下问题：一是采用电缆铺设的方式将电流模拟信号接入电流采样单元，不符合智能变电站数字化采样的要求；二是跳闸方式不满足智能变电站GOOSE网跳或GOOSE直跳的要求；三是系统各组成部分的逻辑接口采用私有通信协议，接口兼容性差，不满足智能变电站智能设备互操作的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变电站中低压开关设备弧光监测智能组件系统，能够充分利用智能变电站交流采样SV网和GOOSE网，实现中低压开关设备弧光监测的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种智能变电站中低压开关设备弧光监测智能组件系统，包括由弧光传感器、传感器IED（IED，智能电子设备）、合并单元、智能终端和主IED，其特征在于：传感器IED负责对各中低压开关间隔的弧光信号进行采样，并将采样数据以标准FT3数据格式传输至主IED；合并单元将SV（SV，交流采样）网的中低压系统进线电流数字采样信号传输至主IED；智能终端执行来自主IED的GOOSE跳闸命令跳开中低压系统进线开关；主IED是整个智能组件系统的“中枢”，负责弧光和进线电流采样数据的分析、处理及逻辑运算。

前述的智能变电站中低压开关设备弧光监测智能组件系统的监测方法，其特征在于：智能组件系统各组成部分协同工作，实现中低压开关设备的弧光监测、保护与控制，包括以下步骤：

1） 弧光传感器接收中低压开关间隔发生故障时产生的弧光信号，通过光纤传输至传感器IED；

2）传感器IED的光电转换模块将光信号转换成电信号，经AD采样，数据预处理，以标准FT3数据格式将数据整理成帧，通过光纤传输至主IED；

3）合并单元实现进线电流模拟信号采样的就地数字化，以IEC61850-9-2标准组网或点对点方式通过光纤将采样值传输至主IED；

4）主IED 的FT3数据接收模块将弧光FT3数据解码，提取弧光动作信息，定位故障位置；主IED 的SV接收模块将合并单元传输来的进线电流原始采样进行重采样，并进行软件频率跟踪，调整重采样间隔以保证重采样准确，并计算出进线电流的幅值；主IED 的数据关联模块，将弧光信号与进线电流关联属性进行解析，得到弧光与电流信号分布式采样的逻辑关联；主IED 的应用逻辑模块，在同时检测到相关联的弧光动作信号和进线过流时，发出GOOSE跳闸命令；GOOSE模块主要转发GOOSE跳闸命令；