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CN112910101B - 一种配电变台集成监控系统 - Google Patents

一种配电变台集成监控系统 Download PDF

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CN112910101B
CN112910101B CN202110505230.3A CN202110505230A CN112910101B CN 112910101 B CN112910101 B CN 112910101B CN 202110505230 A CN202110505230 A CN 202110505230A CN 112910101 B CN112910101 B CN 112910101B
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郭亮
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Nanchang Kechen Electric Power Test Research Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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Nanchang Kechen Electric Power Test Research Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种配电变台集成监控系统，包括感知层，所述感知层包括用于获取配电变台运行档位信息的档位传感单元以及用于获取配电变压器运行油位异常信息的油位异常传感单元。采用档位传感单元以及油位传感单元对配电变台的档位状态以及油位状态进行感知，实现了能够对变台的电量和非电量信号进行实时感知和数字化采集，解决运行状态难以感知，从而无法实现主动精准运维检修的问题。

Description

一种配电变台集成监控系统
技术领域
本发明属于配电网技术领域，尤其涉及一种配电变台集成监控系统。
背景技术
作为对用户供电的终端装置,配电变压器及其附属设备构成的一体化配电变台因其结构紧凑、安装方便等优点越来越受到供电公司的认可。传统的一体化配电变台监测只包含出口电压电流等电气量，运行状态难以感知，从而无法实现主动精准运维检修，投诉驱动抢修、以抢修代运维的情况突出，给用户可靠供电和供电公司工作有序开展带来了非常不利的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种配电变台集成监控系统的主要目的是解决配电变台运行状态难以感知，从而无法实现主动精准运维检修的问题。
本发明提供一种配电变台集成监控系统，包括感知层，所述感知层包括用于获取配电变台运行档位信息的档位传感单元以及用于获取配电变压器运行油位异常信息的油位异常传感单元；其中，所述档位传感单元包括：采集卡盘，所述采集卡盘上嵌设有多对的导电半圆环，所述导电半圆环以所述采集卡盘的轴线为轴心环绕设置，任一对所述导电半圆环通过至少两根导线与采集终端连接；以及设置在所述采集卡盘中部的档位旋钮，所述档位旋钮与所述采集卡盘活动连接，使所述档位旋钮能够以所述采集卡盘的轴线为轴心转动，且档位旋钮靠近导电半圆环的一端设置有短接触头，所述短接触头能够与所述导电半圆环接触，使所述导电半圆环短接；所述油位异常传感单元包括：油位浮标；通过连杆与所述油位浮标刚性连接的油位指针，所述油位指针随所述油位浮标的位置变化进行联动；通过导线与采集电路连接的短接柱；以及固定在固定柱上的弹片，所述弹片具有远离所述短接柱的初始状态，以及通过所述油位指针下压所述弹片，所述弹片与所述短接柱接触的短接状态。
在本发明的一些实施方式中，所述配电变台集成监控系统还包括：与所述感知层连接的采集层，所述采集层用于接收所述感知层采集的数据信息，并将所述数据信息基于数据协议进行打包上传；与所述采集层连接的网络层，所述网络层用于将所述数据信息进行传输或对所述数据信息进行分析形成针对配电变台运行状态的分析结果并传输所述分析结果；以及与所述网络层连接的应用层，所述应用层用于接收所述数据信息或分析结果，并基于所述数据信息或所述分析结果形成台区状态异常事件，推送至相应的运维检修人员。
在本发明的一些实施方式中，所述采集层包括数据采集单元，所述数据采集单元分别与档位传感单元、油位异常传感单元连接，接收配电变台运行档位信息和配电变压器运行油位异常信息。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集单元的采集频率至少为1000赫兹，采集周期至少为1分钟。
在本发明的一些实施方式中，所述数据采集单元包括分别与所述档位传感单元、所述油位异常传感单元连接的输入模块，与所述输入模块连接的控制模块以及与所述控制模块连接的输出模块。
在本发明的一些实施方式中，网络层包括与所述数据采集单元连接的无线传输终端，所述无线传输终端用于将数据信息进行传输。
在本发明的一些实施方式中，网络层包括与所述数据采集单元连接的智慧融合终端，所述智慧融合终端用于对数据信息进行分析形成针对配电变台运行状态的分析结果并传输所述分析结果。
在本发明的一些实施方式中，所述短接触头通过弹性结构与所述档位旋钮固定连接，所述短接触头能够在所述档位旋钮中沿竖直方向移动。
本申请的一种配电变台集成监控系统采用档位传感单元以及油位异常传感单元对配电变台的档位状态以及油位状态进行感知，实现了能够对变台的电量和非电量信号进行实时感知和数字化采集，解决运行状态难以感知，从而无法实现主动精准运维检修的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种配电变台集成监控系统的档位传感单元的结构图；
图2为本发明一实施例提供的一种配电变台集成监控系统的油位异常传感单元的结构图；
图3为本发明一实施例提供的一种配电变台集成监控系统的数据采集单元的结构框图；
图4为本发明一实施例提供的一种配电变台集成监控系统的结构图；
图5为本发明一实施例提供的一种配电变台集成监控系统的配电台区事件状态的工单关联图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
11、采集卡盘；12、档位旋钮；13、短接触头；14、导电半圆环；21、油位浮标；22、油位指针；23、固定柱；24、弹片；25、短接柱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，其示出了本申请的一种配电变台集成监控系统中的各个单元的结构图，其中，一种配电变台集成监控系统包括感知层，所述感知层包括用于获取配电变台运行档位信息的档位传感单元以及用于获取配电变压器运行油位异常信息的油位异常传感单元；其中，所述档位传感单元包括：采集卡盘，所述采集卡盘上嵌设有多对的导电半圆环，所述导电半圆环以所述采集卡盘的轴线为轴心环绕设置，任一对所述导电半圆环14通过至少两根导线与采集终端连接；以及设置在所述采集卡盘11中部的档位旋钮12，所述档位旋钮12与所述采集卡盘11活动连接，使所述档位旋钮12能够以所述采集卡盘11的轴线为轴心转动，且档位旋钮12靠近导电半圆环14的一端设置有短接触头13，所述短接触头13能够与所述导电半圆环14接触，所述导电半圆环14短接；所述油位异常传感单元包括：油位浮标21；通过连杆与所述油位浮标21刚性连接的油位指针22，使所述油位指针22随所述油位浮标21的位置变化进行联动；通过导线与采集电路连接的短接柱25；以及固定在固定柱23上的弹片24，所述弹片24具有远离所述短接柱25的初始状态，以及通过所述油位指针22下压所述弹片24，所述弹片24与所述短接柱25接触的短接状态。
应用本实施例的技术方案，采集卡盘11上设置多对相互之间绝缘的导电半圆环14，每对导电半圆环14对应一个档位，一对导电半圆环14通过耐高温的导线连接至采集终端，形成一对无源节点，档位旋钮12与配电变压器的档位旋杆刚性连接，档位旋钮12上包含短接触头13，当档位旋钮12旋动到某一档位时，短接触头13与采集卡盘11上的导电半圆环14接触，使该对导电半圆环14短接，从而指示该导电半圆环14对应档位。方案实施中，将档位传感单元的档位旋钮12替换配电变压器原有档位旋钮，与配电变压器的档位旋杆刚性连接，扭动档位旋钮12的同时带动档位旋杆的旋转在配电变压器内部切换不同的档位绕组。方案实施仅对配电变压器原有档位旋钮这一非核心组件进行简单替换，档位传感单元的安装并不破坏配电变压器的其他结构，因此实现了在不改变变台本体结构的情况下对配电变台的运行档位信息的传递。
而且油位指针22通过连杆与油位浮标21刚性连接，与油位浮标21位置联动，短接柱25通过耐高温的导线与采集电路连接，形成一对包含开路和短路两种状态的无独立工作电源的无源节点，可直接与常规数字量采集装置的输入相连接，由采集装置提供电源转换成高、低电平实现油位异常、正常两种状态的采集。当油位正常时，弹片24未受到油位指针22压力，短接柱25与固定柱23之间未导通，无源节点为开路状态，指示油位正常；油位降低至超过最低限值时，油位浮标21重力联动油位指针22将弹片24下压，使短接柱25通过弹片24与固定柱23相互导通，无源节点为短路状态，指示油位异常。
综上描述，采用档位传感单元以及油位异常传感单元对配电变台的档位状态以及油位状态进行感知，实现了能够对变台的电量和非电量信号进行实时感知和数字化采集，解决运行状态难以感知，从而无法实现主动精准运维检修的问题。
在一些可选的实施例中，所述短接触头通过弹性结构与所述档位旋钮固定连接，所述短接触头能够在所述档位旋钮中沿竖直方向移动。这样，通过弹性结构的一端固定在档位旋钮12的内壁中，弹性结构的另一端与部分伸入档位旋钮12中的短接触头13固定连接，使得短接触头13的下端面与采集卡盘11表面接触时，短接触头13处于收缩至档位旋钮12中的状态，当短接触头13移动至导电半圆环14上方时，由于弹性结构的弹力，使得短接触头13伸出档位旋钮12，与导电半圆环14接触，从而实现了在档位旋钮12转动时，短接触头13与采集卡盘11能够保持良好接触。
在一些可选的实施例中，所述配电变台集成监控系统还包括：与所述感知层连接的采集层，所述采集层用于接收所述感知层采集的数据信息，并将所述数据信息基于数据协议进行打包上传；与所述采集层连接的网络层，所述网络层用于将所述数据信息进行传输或对所述数据信息进行分析形成针对配电变台运行状态的分析结果并传输所述分析结果；以及与所述网络层连接的应用层，所述应用层用于接收所述数据信息或分析结果，并基于所述数据信息或所述分析结果形成台区状态异常事件，推送至相应的运维检修人员。
具体地，所述采集层包括数据采集单元，所述数据采集单元分别与档位传感单元、油位异常传感单元连接，以使接收配电变台运行档位信息和配电变压器运行油位异常信息，其中，所述数据采集单元的采集频率至少为1000赫兹，采集周期至少为1分钟。
在一个具体的实施例中，如图4所示，其示出的一种配电变台集成监控系统的结构包括：
(1)感知层
感知层包括各种对低压台区配电变压器、计量补偿柜运行状态及环境进行感知的传感器和互感器，对变压器进行监测的传感器和互感器包括油位传感器、油温传感器、油压传感器、档位传感器、高低压桩头温度传感器、电压互感器、电流互感器；对计量补偿柜运行状态进行监测的传感器和互感器包括门禁行程传感器、漏电流传感器、断路器分合状态传感器；环境感知传感器包括环境温度传感器、环境湿度传感器、水浸传感器、烟雾传感器。
(2)采集层
采集层主要包含采集终端，如图3所示，主要包括信号采集电路、信号调理电路、模数转换电路、DSP控制核心、液晶输入及显示模块、485通讯模块、控制电路、光耦电路、调试接口、4G通讯模块和LORA通讯模块。采集终端的主要功能是对各种传感器和互感器的信号进行采集、调理和模数转换，并将采集到的数据按照一定的数据协议打包。同时采集层还具备一定的数据传输功能，可通过485通讯、LORA通讯或4G通讯将采集数据上传给融合终端或集中器等网络层设备以实现数据的集中、转发和上传。
采集层采用实时采集(采集频率1000赫兹及以上)定时上传(采集周期1分钟及以上)方式对采集数据进行上传，具备事件触发全参量(即集成监控系统能采集到的所有电量及非电量数据)录波及上传功能，实现事中事后对故障原因的深入分析，主要触发事件如下表1所示。
表1触发事件清单
Figure GDA0003137545920000071
(3)网络层
网络层主要是融合终端或数据传输终端，对所有的电气量和非电气量采集终端的数据包上传至后台主站或经过一定的处理和分析，形成针对配电变台运行状态的分析结果，形成预警、告警、故障的上送数据包，上传至后台主站。
(4)应用层
应用层主要是系统后台，针对直接采集数据或上传的分析结果，形成台区状态异常事件，推送至相应的运维检修人员，以工单方式驱动主动运维检修。
上述四个层级主要以功能划分，在实际中可能存在跨层级设备，如智能漏保开关既能感知开关分合状态，又能将分合状态形成数据包，实际上包含感知层和采集层。
针对供电公司、配售电公司、企业用户对配电变台集成监控系统不同的应用量级，采用不同的应用方案和模式设计。
针对配售电公司(台区数量在百台以内)和企业用户(台区数量十台以内)，可在采集终端基础上配置集中器或无线传输终端，将采集数据直接上传至数据后台，由数据后台进行汇总分析和处理，通过WEB服务器或工作站下派至相关运维检修人员。
针对市县一级供电公司，台区数量在万台以上，可在采集终端基础上，配置具备一定边缘计算和分析功能的融合终端、台变成套装置监测终端，对采集层数据进行状态预警、故障分析和治理方案制定，形成分析结论后上传配电自动化主站或用电信息采集系统，然后汇总至数据中台等数据中心，通过收集APP工单等方式下派至相关运维检修人员。
针对配电变台集成监控系统的不同应用量级及其数据处理所需要的计算资源，采用不同的应用模式，能够更好适应应用需求，平衡各层级计算任务，降低系统配置成本。
在另一具体实施例中，配电变台集成监控系统除满足常规电压电流功率等电量监测外，新增配变本体状态监测、低压馈线停电事件、低压出口漏电流等10项监测指标，通过算法模块分析形成9项工单，监测指标、事件或状态、工单三者之间的主要关联关系如图5所示，监控系统首先对油温、油位等监测指标进行分析，根据确定的阈值判断是否发生某种事件或正处于某种状态，然后根据这些事件或状态的组合触发条件生成特定工单。
配电变台集成监控系统通过事件和状态组合触发的方式形成工单，即以遥信采集量的越限形成各种事件、以遥测采集量形成各种状态，通过各种事件和状态的关联组合形成各类精准工单，指导运维检修人员开展工作。
其中，事件、状态及相关工单触发事件及时长如下表2-表5所示，主要包括以下内容：
表2事件名称及定义
事件名称 事件定义
油温越限事件 变压器油温超过限定值(默认限值为95℃)
油位越限事件 变压器油位低于限定值(默认限值为绕组上方2cm)
油压越限事件 变压嚣油压超过限定值(默认限值为25kPa)
电压越高限事件 低压侧任意一相电压超过限定值(默认值为235V)
电压越低限事件 低压侧任意一相电压低于限定值(默认值为198V)
三相电压不平衡事件 低压侧任意两相电压差值超过限定值(默认值为15V)
过载事件 低压侧任意一相电流超过额定值
功率因数越低限事件 低压侧三相总功率因数大于0低于0.8
功率因数越高限事件 低压侧三相总功率因数小于0
漏电流越限事件 低压侧任意一相漏电流高于限值(默认值为300mA)
漏保开关分闸事件 漏保开关状态从合位(1)变化至分位(0)
熔断器跌落事件 熔断嚣状态从合位(1)变化至分位(0)
环境温度越限事件 环境温度超过限定值(默认值为45摄氏度)
环境湿度越限事件 环境湿度超过限定值(默认值为85％)
烟雾浓度越限事件 烟雾浓度超过限定值
表3状态名称及定义
状态名称 状态定义
档位状态 当前档位所在状态(默认值分别为1、2、3、4、5档)
油位状态 当前油位所在状态(默认值分别为正常、过低)
熔断器状态 当前高压熔断嚣运行状态(默认值分别为正常、跌落)
表4智能算法触发名称及定义
Figure GDA0003137545920000091
表5事件及状态触发的工单及定义
Figure GDA0003137545920000101
相关工单可通过数据后台工作站或手机APP实现预/告警和直接下派至对应设备主人，实现主动精准运维检修。
相对于传统的以单一事件形成工单的机制，事件+状态的工单触发模式有效的丰富了配电变压器运行情况的判断条件，定位异常事件或状态发生的原因或部位，能够为检修人员提供精准检修策略，在检修前做好故障预期和检修工具及材料的准备，大幅提高检修效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种配电变台集成监控系统，包括感知层，其特征在于，所述感知层包括用于获取配电变台运行档位信息的档位传感单元以及用于获取配电变压器运行油位异常信息的油位异常传感单元；
其中，所述档位传感单元包括：
采集卡盘，所述采集卡盘上嵌设有多对的导电半圆环，所述导电半圆环以所述采集卡盘的轴线为轴心环绕设置，任一对所述导电半圆环通过至少两根导线与采集终端连接；以及
设置在所述采集卡盘中部的档位旋钮，所述档位旋钮与所述采集卡盘活动连接，使所述档位旋钮能够以所述采集卡盘的轴线为轴心转动，且档位旋钮靠近导电半圆环的一端设置有短接触头，所述短接触头能够与所述导电半圆环接触，使所述导电半圆环短接；
所述油位异常传感单元包括：
油位浮标；
通过连杆与所述油位浮标刚性连接的油位指针，所述油位指针随所述油位浮标的位置变化进行联动；
通过导线与采集电路连接的短接柱；以及
固定在固定柱上的弹片，所述弹片具有远离所述短接柱的初始状态，以及通过所述油位指针下压所述弹片，所述弹片与所述短接柱接触的短接状态。
2.根据权利要求1所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，所述配电变台集成监控系统还包括：
与所述感知层连接的采集层，所述采集层用于接收所述感知层采集的数据信息，并将所述数据信息基于数据协议进行打包上传；
与所述采集层连接的网络层，所述网络层用于将所述数据信息进行传输或对所述数据信息进行分析形成针对配电变台运行状态的分析结果并传输所述分析结果；以及
与所述网络层连接的应用层，所述应用层用于接收所述数据信息或分析结果，并基于所述数据信息或所述分析结果形成台区状态异常事件，推送至相应的运维检修人员。
3.根据权利要求2所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，所述采集层包括数据采集单元，所述数据采集单元分别与档位传感单元、油位异常传感单元连接，接收配电变台运行档位信息和配电变压器运行油位异常信息。
4.根据权利要求3所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，所述数据采集单元的采集频率至少为1000赫兹，采集周期至少为1分钟。
5.根据权利要求3所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，所述数据采集单元包括分别与所述档位传感单元、所述油位异常传感单元连接的输入模块，与所述输入模块连接的控制模块以及与所述控制模块连接的输出模块。
6.根据权利要求3所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，网络层包括与所述数据采集单元连接的无线传输终端，所述无线传输终端用于将数据信息进行传输。
7.根据权利要求3所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，网络层包括与所述数据采集单元连接的智慧融合终端，所述智慧融合终端用于对数据信息进行分析形成针对配电变台运行状态的分析结果并传输所述分析结果。
8.根据权利要求1所述的一种配电变台集成监控系统，其特征在于，所述短接触头通过弹性结构与所述档位旋钮固定连接，所述短接触头能够在所述档位旋钮中沿竖直方向移动。
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