400V供電裝置智能監(jiān)測系統(tǒng)研制

王明江++李準(zhǔn)++王清華++吳紅艷

摘 要

本論文解決的技術(shù)問題是：提供一種針對400V供電系統(tǒng)中變、配、輸、用各環(huán)節(jié)設(shè)備性能狀態(tài)及供電質(zhì)量的智能監(jiān)測系統(tǒng)，主要解決400V供電系統(tǒng)短路故障、變壓器環(huán)網(wǎng)故障的檢測，總斷路器自動合閘以及負載斷路器分合閘狀態(tài)的監(jiān)測問題。運用電壓測量技術(shù)、電流測量技術(shù)、開關(guān)量測量技術(shù)、PID計算方法、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)端口協(xié)議技術(shù)等，整合集成各功能部件，以實現(xiàn)如下功能：變壓器出線側(cè)三相電壓在線監(jiān)測；輸出回路斷路器跳閘在線監(jiān)測；輸出回路供電電纜短路檢測；末端用電器狀態(tài)檢測；總閘自動合閘送電；故障指示、報訊；利用以太網(wǎng)實現(xiàn)遠程操控，為精細化管理和物聯(lián)網(wǎng)提供電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。該智能監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、監(jiān)測結(jié)果可靠、降低故障帶來的安全隱患，提高工作效率。

【關(guān)鍵詞】短路故障檢測 400V供電系統(tǒng) 自動合閘 環(huán)網(wǎng)故障

1 引言

近年來，隨著規(guī)范化、精細化管理的要求以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對自動化、智能化的要求越來越高，結(jié)合目前箱式變電站的使用情況。我站組織技術(shù)力量，對現(xiàn)有供電系統(tǒng)進行技術(shù)改造，研制一套400V供電系統(tǒng)智能監(jiān)測系統(tǒng)，提供400V供電系統(tǒng)的各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，作為管理、維護工作中的重要依據(jù)；同時降低安全隱患，提高工作效率，降低工作強度，并實現(xiàn)對400V供電系統(tǒng)中變壓器、供電電纜以及末端用電器等設(shè)備工作狀態(tài)的遠程實時監(jiān)測控制功能。

2 諧波檢測系統(tǒng)硬件平臺實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

包括用于總體控制的中樞控制器模塊，用于負責(zé)以太網(wǎng)通訊的以太網(wǎng)模塊，用于檢測短路故障的短路檢測器及其末端模塊，用于檢測環(huán)網(wǎng)故障以及提示停電、來電的電壓檢測變送模塊，用于負載端斷路器跳閘檢測的分和狀態(tài)檢測模塊，用于控制總斷路器合閘的總的自動合閘模塊，用于本地監(jiān)控的人機交互模塊，用于遠程實時監(jiān)控的上位機，用于停電時給裝置供電的UPS電源模塊。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 中樞控制器模塊

中樞控制器模塊由控制器單元連接電源單元、開關(guān)量單元。所述控制器單元由TMS320F2812組成，所述電源單元由電源變換模塊與穩(wěn)壓芯片組成，所述開關(guān)量單元由達林頓管、分壓電阻以及插針組成。

2.3 以太網(wǎng)模塊

以太網(wǎng)模塊由以太網(wǎng)控制器與以太網(wǎng)接口單元組成，所述以太網(wǎng)控制器選用ENC28J60，以太網(wǎng)接口使用RJ45。

2.4 短路檢測器及其末端模塊

由短路檢測器連接末端檢測器組成，二者通過電流信號通訊。所述短路檢測器由控制器單元連接電源單元、信號采集單元與信號發(fā)送單元。所述控制器單元TMS320F28335組成，所述電源單元由電壓變換模塊與穩(wěn)壓芯片組成，所述信號采集單元由電壓互感器、電流互感器、運算放大器構(gòu)成。所述信號發(fā)送單元由交流變壓器與水泥電阻組組成，所述末端檢測器由1：500電流互感器與1：10電流互感器組成。

2.5 自動合閘模塊

由中間繼電器構(gòu)成，當(dāng)無故障時，中樞控制器發(fā)出接通指令，中間繼電器線圈通電，常開開關(guān)閉合，使總斷路器開關(guān)通電三秒，總斷路器合閘。

2.6 分合狀態(tài)檢測模塊

中間繼電器組成，中間繼電器線圈接負載斷路器A、C兩相，當(dāng)斷路器合閘時，常開閉合使中樞控制器開關(guān)量單元插針接通，從而完成負載端斷路器分和狀態(tài)的檢測。

2.7 電壓檢測變送模塊

由信號采集單元連接顯示單元。所述信號采集單元依次由電壓互感器連接運算放大器組成，所述顯示單元由四個八位共陽極數(shù)碼管組成。

3 結(jié)語

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本論文專門針對400V供電系統(tǒng)的短路故障、環(huán)網(wǎng)故障、負載端斷路器分合狀態(tài)以及自動合閘而設(shè)計的。通過本裝置能夠準(zhǔn)確地知道供電系統(tǒng)的狀態(tài)，操作和使用情況，結(jié)構(gòu)簡單，檢測結(jié)果可靠，并且具有更強的針對性、更加實用、穩(wěn)定的優(yōu)勢，降低了故障帶來的安全事故，控制器模塊采用DSP芯片，具有強大的數(shù)字信號處理能力，能夠保證本裝置快速、精確對電流巨變進行檢測，從而快速判斷電纜是否處于短路狀態(tài)。不僅能確定電纜是否有短路故障，更能夠確定出現(xiàn)故障的具體設(shè)備。并且能夠通過中樞控制器將數(shù)據(jù)和結(jié)果上傳至上位機服務(wù)器，并進行web發(fā)布，配合人機交互模塊，在遠程和本地都能對供電系統(tǒng)進行監(jiān)控。從而實現(xiàn)對整個400V低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，智能化的實時監(jiān)控。

專利申請： 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 案號：KHP161210918.2Q

注明：

《400V供電裝置智能監(jiān)測系統(tǒng)研制》論文成果已申報國家專利申請，國家知識產(chǎn)權(quán)局已受理，于2016年6月27日發(fā)出專利申請受理通知書，相關(guān)信息如下： 申請?zhí)柣驅(qū)＠枺?01620639072.5 發(fā)文序號：2016062700551610 申請人或?qū)＠麢?quán)人：貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 發(fā)明創(chuàng)造名稱：針對400V供電系統(tǒng)的監(jiān)測裝置

作者簡介

王明江（1967-），男，貴州省安龍縣人。大學(xué)專科學(xué)歷。現(xiàn)為貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司工程師。研究方向為生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)改進和管理工作。

李淮（1967-），男，貴州省貞豐縣人。大學(xué)專科學(xué)歷。現(xiàn)為貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司助理工程師。研究方向為生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)改進和管理工作。

作者單位

貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 貴州省貴陽市 550001