電網(wǎng)綜合監(jiān)測裝置
產(chǎn)品簡介
1.概述
YM-Z951系列電網(wǎng)綜合監(jiān)測裝置是我公司多年從事電力行業(yè)、最新推出的智能化、綜合化、平臺化的產(chǎn)品。將以往分散監(jiān)測獨立運行的產(chǎn)品，通過集成與模塊化組合形成一個系統(tǒng)監(jiān)測預(yù)警、實現(xiàn)監(jiān)測、診斷、預(yù)警一體化裝置。本產(chǎn)品采用電能質(zhì)量監(jiān)測+環(huán)境控制與感知+開關(guān)柜關(guān)鍵器件老化預(yù)警監(jiān)測的架構(gòu)。三層架構(gòu)設(shè)計避免常規(guī)產(chǎn)品一個產(chǎn)品監(jiān)測一個器件一個量的單一監(jiān)測。簡化設(shè)計、現(xiàn)場維護方便具有實用性強、功能多等優(yōu)點。
裝置采用先進(jìn)的ARM+DSP組合硬件平臺。即利用ARM的大容量和先進(jìn)的事件處理能力和DSP的高速數(shù)字處理能力。給我們的產(chǎn)品帶來超凡處理速度和準(zhǔn)確的判斷能力。產(chǎn)品人機交互界面友好，全中文菜單簡單操作，達(dá)到即看即理解即會操作的效果。
1.1開關(guān)柜溫升監(jiān)測的必要性分析：
高壓開關(guān)柜中，母線接頭、觸點開關(guān)、刀閘開關(guān)、等重要設(shè)備接頭處由于接觸電阻和長期老化的雙重作用下，容易導(dǎo)致接觸電阻進(jìn)一步加大導(dǎo)致發(fā)熱、溫升嚴(yán)重。如不及時發(fā)現(xiàn)極易導(dǎo)致設(shè)備燒毀故障。影響供電的安全可靠性。
高壓封閉式開關(guān)柜運行中不允許打開測量溫度。傳統(tǒng)的紅外手持測溫?zé)o法做到24小時的實時監(jiān)測與報警。解決問題的關(guān)鍵是實現(xiàn)溫度的在線監(jiān)測與預(yù)警。及時排除供電隱患。杜絕事故的發(fā)生。
《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》國家電網(wǎng)生技[2005]400號文件中明確指出：預(yù)防開關(guān)設(shè)備載流回路過熱定期用測溫設(shè)備檢查開關(guān)設(shè)備的接頭部、隔離開關(guān)的導(dǎo)電部分（重點部位：觸頭、出線座等），特別是在重負(fù)荷或高溫期間，加強對運行設(shè)備溫升的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時采取措施。
在線溫度監(jiān)測對供電的安全性和可靠性不可缺少，但是單純的溫度監(jiān)測無法做到整體的保護和發(fā)生事故的及時自處理。我公司創(chuàng)造性的電弧光技術(shù)引入本系統(tǒng)。達(dá)到監(jiān)測溫度和弧光的雙重作用，可以實現(xiàn)故障點的摘除。將故障控制在最小的范圍。
1.2下面就概述下弧光的必要性：
在我國，中、低壓母線短路故障中，重點設(shè)備和人員傷害主要由電弧光引起，然而，我國的大多數(shù)中低壓母線沒有設(shè)置快速母線保護，而只是采用了簡單的后備保護。這些保護智能化較低，預(yù)警速度慢，往往會延長故障時間，從而進(jìn)一步擴大設(shè)備損壞程度，甚至?xí)?/span>“火燒連營”的惡性事故，沖擊變壓器一次運行，影響整個電網(wǎng)的安全運行。
電網(wǎng)綜合監(jiān)測裝置中的弧光保護單元是我公司根據(jù)國內(nèi)實際情況，吸收國外電弧光保護的特點，結(jié)合行業(yè)檢測及保護配置相關(guān)規(guī)程，自主研發(fā)出具有獨特創(chuàng)新技術(shù)、具有廣泛實用性、高可靠性的新型電弧光保護系統(tǒng)，具有反應(yīng)速度快、預(yù)警靈敏、可靠性高等特點。
1.3電弧光產(chǎn)生的原因：
引起開關(guān)柜弧光短路故障的原因很多，一般分為以下五類
1）絕緣故障：主要是柜中絕緣材料爬距不足，未滿足加強絕緣要求，在臟污環(huán)境，天氣潮濕下發(fā)生絕緣故障。另外，由于絕緣材料材質(zhì)缺陷，運行年限較長的開關(guān)柜，在強電磁場作用下絕緣老化，也可能造成絕緣損壞而導(dǎo)致故障。
2）載流回路不良：由于一些接頭截面不夠，緊固螺栓松動，手車柜觸頭接觸不良，在大電流流過時引起發(fā)熱，冒火進(jìn)而引起相間，相對地?fù)舸┑鹊取?/span>
3）外來物體的進(jìn)入：如小動物（老鼠等）進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)部，或維修人員在工作完成后將工具遺留在開關(guān)柜內(nèi)。
4）認(rèn)為操作錯誤：如走錯間隔，誤操作，未對工作區(qū)域進(jìn)行接地，未對工作區(qū)域進(jìn)行驗電等。
5）系統(tǒng)方面的原因：如系統(tǒng)容量增大，接地方式改變，電纜應(yīng)用增多，保護及自控裝置配置不當(dāng)，系統(tǒng)諧振過電壓等。
1.4電弧光的危害
開關(guān)柜內(nèi)的發(fā)生短路弧光的功率可高達(dá)100MW，電弧燃燒所產(chǎn)生的能量與電弧的燃燒時間及短路電流變化值呈指數(shù)倍增長（如下圖所示），燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓將會逐步摧毀元器件、銅排以及成列的開關(guān)柜，高明亮的弧光和有毒氣體對人體也有巨大的傷害。
電弧光危害示意圖
要保障設(shè)備不受結(jié)構(gòu)性損傷，必須盡量縮短切除時間。
以下為國外資料介紹的各種燃弧時間長短和對設(shè)備造成的損壞程度的評估：
燃弧時間
設(shè)備損壞程度
35 ms
沒有顯著的損壞，一般可以在檢驗絕緣電阻后投入使用
100ms
損壞較小，在開關(guān)柜再次投入運行以前需要進(jìn)行清潔或某些小的修理
500ms
設(shè)備損壞很嚴(yán)重，在現(xiàn)場的人員也受到嚴(yán)重的傷害，必須更換部分設(shè)備才可以再投入運行。
1.5電纜在線絕緣監(jiān)測的原理如下：
電纜絕緣在線監(jiān)測單元是一種在電力設(shè)備運行狀態(tài)下，利用系統(tǒng)運行電壓進(jìn)行的電力設(shè)備特性參量的測量。測量可以是連續(xù)的，也可以是間斷的。在線監(jiān)測是一種非破壞性測量，由于測量是在設(shè)備運行過程中進(jìn)行的，大大提高了試驗的真實性與有效性，有助于及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備潛在的缺陷和故障。
而對于高壓電力電纜絕緣的在線監(jiān)測，目前的方法有很多種，但是各種監(jiān)測方法均有不足之處，每種都很難整體表征電纜的絕緣狀況。
我司研發(fā)電纜絕緣監(jiān)測模塊，是針對中性點不接地高壓系統(tǒng)，以監(jiān)測泄露電流、介質(zhì)損耗角正切、等值電容等絕緣指標(biāo)為基礎(chǔ)的技術(shù)手段，綜合多種監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)點，有效地消除了諧波、傳感器零漂等帶來的測量誤差，提高了測量的精度和穩(wěn)定性。硬件上采用高精度微電流傳感器檢測高壓電力電纜的泄露電流，從電壓互感器二次側(cè)抽取電壓信號，采用整形濾波放大技術(shù)進(jìn)行信號處理；軟件上綜合采用了*值測量和相對值比較兩種技術(shù)，有效地解決了現(xiàn)場干擾環(huán)境下介質(zhì)損耗及阻性電流的精確測量問題，具備較高的測量精度和較強的抗干擾性能。
1.6開關(guān)柜局部放電監(jiān)測的必要性分析：
局部放電是指在電場的作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電，但沒有貫穿施加電壓導(dǎo)體之間的區(qū)域即尚未擊穿，這種現(xiàn)象叫局部放電。
局部放電是絕緣劣化的重要表征現(xiàn)象，是高壓絕緣絕緣故障重要隱患的前期預(yù)警信號。及時發(fā)現(xiàn)局部放電對高壓電器設(shè)備的絕緣故障意義重大，是避免重大事故的重要手段。
高壓開關(guān)柜是使用極廣且數(shù)量最多的開關(guān)設(shè)備。是電力系統(tǒng)的重要供配電設(shè)備，它的安全可靠運行是基礎(chǔ)。高壓開關(guān)柜中引起局部放電的主要原因有：導(dǎo)體、外殼內(nèi)表面上的金屬突起，常常是由于制造和安裝時造成金屬表面有較尖的毛刺；絕緣介質(zhì)的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內(nèi)部或表面出現(xiàn)局部放電；高壓母線連接處、開關(guān)電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電；高壓設(shè)備里的可以移動的金屬微粒，主要在制造、裝配和運行中產(chǎn)生，當(dāng)靠近高壓導(dǎo)體并未接觸時，就很可能導(dǎo)致放電。
各類絕緣缺陷發(fā)展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經(jīng)過局部放電階段，局部放電的強弱能夠及時反映絕緣狀態(tài)，因此通過在線監(jiān)測局部放電來判斷絕緣狀態(tài)是實現(xiàn)開關(guān)柜絕緣在線監(jiān)測和診斷的有效手段。
高壓開關(guān)柜發(fā)生局部放電時，將會產(chǎn)生納秒級陡度的電流脈沖。激發(fā)出頻帶很寬的電磁波。特高頻檢測傳感器（即UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器）檢測其中的高頻電磁波頻帶在（300MHz-2000MHz），這個頻段可以有效的避開開關(guān)柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強。對各種局部放電類型均比較敏感，靈敏度可到幾個PC。
UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器采用非接觸式監(jiān)測，不影響設(shè)備的正常運行、安全可靠。我司研發(fā)的UHF傳感器采用一體式設(shè)計即接收、采集、計算與一體，避免高頻信號傳輸?shù)膿p耗。局放采集裝置采用窄帶濾波技術(shù) 、模糊算法、快速傅里葉變換、周期分組、類數(shù)據(jù)庫匹配等算法可以排除現(xiàn)場各種干擾。
裝置功能與特點
實時監(jiān)測開關(guān)柜全電能參數(shù)監(jiān)測與測量如：電流、電壓、功率、頻率、相角，實時記錄電能參數(shù)告警事件，開關(guān)柜環(huán)境監(jiān)測與控制 如：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、斷路器動態(tài)指示、人體感應(yīng)、語音防誤、高壓帶電顯示等，特別添加了開關(guān)柜內(nèi)部壓力監(jiān)測當(dāng)壓力超過預(yù)定值及時告警，柜內(nèi)關(guān)鍵元器件老化程度預(yù)先感知告警如：避雷器、絕緣子、電纜絕緣程度。實時監(jiān)測主要電氣接觸點實時溫度，實現(xiàn)超溫報警、溫度趨勢分析、溫度實時曲線。實時監(jiān)測電纜絕緣水平、柜體局部放電異常、柜體壓力變化。實現(xiàn)立體化、多方位監(jiān)測。
主要特點
安全可靠：電壓輸入采用高電壓隔離模塊,電流輸入采用高精度電流變器使輸入信號和測量系統(tǒng)安全隔離。觸點溫度監(jiān)測采用無線連接、大大提高了儀器的抗干擾能力。
監(jiān)測參數(shù)多：可以監(jiān)測常規(guī)的電量如：頻率、電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、基波視在功率、2-63次諧波、真功率因數(shù)等全部電能質(zhì)量五大國標(biāo)規(guī)定的參數(shù)，
精度高：電量監(jiān)測器件均采用A級器件精度高。非電量采用全數(shù)字化傳感器。
通訊方式多樣：通訊接口支持RS-232、485、工業(yè)以太網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)模塊可以上傳至云計算。多種通訊方式可選。
大容量存儲：內(nèi)置512M內(nèi)存，以5分鐘為單位存儲數(shù)據(jù)，每通道可以連續(xù)存儲4個月的歷史數(shù)據(jù)。
1、 裝置采用全鋁合金機箱設(shè)計，外觀新穎。簡化了開關(guān)柜體的二次設(shè)計、讓開關(guān)柜柜體面板開孔簡約大方。
2、 功能實現(xiàn)了集成化
取代傳統(tǒng)單一的如智能操控、溫濕度控制器、無線測溫、微機消諧、避雷器計數(shù)器、裝置新增加了電弧光保護功能、局放功能……。
3、 智能化
采用全觸摸7寸彩屏設(shè)計人機界面友好，實現(xiàn)無人值守。
4、 定制化系統(tǒng)監(jiān)測方案
客戶提供系統(tǒng)圖及相關(guān)資料 ，我公司根據(jù)系統(tǒng)情況設(shè)計出不同模塊組合方案，為每一面柜體設(shè)計出方案圖供客戶選擇。實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)測方案。
5、 遠(yuǎn)程監(jiān)控與無人值守
我司根據(jù)裝置收集的數(shù)據(jù)，開發(fā)了一套專家分析系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程分析與監(jiān)控。客戶可以遠(yuǎn)程查看監(jiān)測量、告警信息。系統(tǒng)實現(xiàn)信息的二次數(shù)字化分析對監(jiān)測對象作出預(yù)判和趨勢分析。
1. 裝置正面效果圖
指示燈說明：
l 運行：裝置正常運行時，指示燈閃爍。指示正常工作。
l 通訊：裝置和上位機通訊是有數(shù)據(jù)發(fā)送 接收時指示燈閃爍。
l 告警：裝置運行中出現(xiàn)故障點亮。
l 復(fù)位：單片機重啟。
2. 裝置顯示效果圖
界面說明：
l 1：裝置功能模塊查看快捷鍵。
l 2：主要參數(shù)顯示欄根據(jù)液晶屏所顯示的菜單項標(biāo)號向下選擇相應(yīng)的功能；所要調(diào)整的參數(shù)值減1。
l 3：各模塊當(dāng)前狀態(tài)滾動顯示區(qū)域根據(jù)液晶屏所顯示的菜單項標(biāo)號選擇相應(yīng)的功能。
l 4：裝置設(shè)置主菜單。
l 5：斷路器實時狀態(tài)顯示。
l 復(fù)位：單片機重啟。
指示燈說明：
l 運行：裝置正常運行時，指示燈閃爍。指示正常工作。
l 通訊：裝置和上位機通訊是有數(shù)據(jù)發(fā)送 接收時指示燈閃爍。
l 故障：裝置自檢或運行中出現(xiàn)故障點亮。
裝置操作與說明
一、 操作說明
1. 裝置通電開機后液晶屏顯示如下界面，時鐘逐秒跳動表示裝置正在運行。如果顯示的并不是當(dāng)前日期和時間，請參考下面提及的步驟進(jìn)行設(shè)置。
裝置顯示面板采用7寸觸摸屏顯示，點擊圖形聽到滴聲表示點擊響應(yīng)。裝置初始密碼：1234 。備注：不建議客戶更改密碼，密碼只是防止誤操作的手段，更改密碼遺忘只能返廠刷機。
開機主界面如下：
2.裝置操作框圖如下：
3.裝置告警處理：
裝置監(jiān)測到系統(tǒng)故障告警動作時，客戶可先點擊觸屏，在相應(yīng)告警模塊查看采集數(shù)據(jù)、裝置運行參數(shù)。此時若故障仍然存在，裝置在返回主界面時將再次告警。客戶需要排除系統(tǒng)故障再查看。系統(tǒng)狀態(tài)恢復(fù)正常，告警輸出可以自行解除告警，記錄故障信息。
產(chǎn)品型號與選型表
YM-Z951產(chǎn)品選型與功能配置表
功能
Ⅳ型
Ⅲ型
Ⅱ型
Ⅰ型
備注
硬件配置
LORA通信模塊
√
√
√
√
以太網(wǎng)接口
√
觸屏屏尺寸
√
√
√
√
內(nèi)存空間
8G
2G
2G
2G
工作電源
AC220V,DC110V~220V
√
√
√
√
RS485
√
√
√
√
操控功能
動態(tài)模擬圖指示
√
√
√
√
帶電顯示及閉鎖
√
√
√
√
高壓帶電顯示自檢
√
√
√
√
語音防誤及照明控制
√
√
√
√
人體紅外感應(yīng)
√
√
√
√
分合閘次數(shù)統(tǒng)計
√
溫濕度控制
√
√
√
√
無線測溫功能
無線觸點溫度監(jiān)測
√
√
√
√
電力參數(shù)
電力參數(shù)監(jiān)測與告警
√
√
╳
╳
避雷器監(jiān)測
避雷器計數(shù)監(jiān)測與告警
√
╳
╳
╳
避雷器老化監(jiān)測與告警
√
╳
╳
╳
避雷器綜合監(jiān)測狀態(tài)上傳告警
√
√
╳
╳
環(huán)境控制
柜體抽濕干燥
√
╳
╳
╳
電纜監(jiān)測
電纜絕緣狀態(tài)監(jiān)測
√
√
√
√
電纜頭局部放電監(jiān)測
√
√
╳
╳
柜內(nèi)異常放電監(jiān)測
復(fù)合型柜體局部放電監(jiān)測
√
√
╳
╳
電弧光保護
柜體弧光放電監(jiān)測
√
╳
╳
╳
產(chǎn)品尺寸及端子定義
裝置安裝尺寸圖
外形尺寸及挖孔尺寸圖
u 開孔圖如下，開孔尺寸為220*178。
u 機箱深度：180mm；
機箱深度：180mm。
裝置端子示意圖（端子定義詳見CAD圖）
配套傳感器尺寸及端子定義
1. 環(huán)境監(jiān)測傳感器（導(dǎo)軌式安裝）
2. 觸點溫度監(jiān)測傳感器（捆綁式安裝）
特點及參數(shù)：
a.耐溫(-180℃～+250℃)阻燃材料制作塑膠表帶殼體，防水。
b.體內(nèi)的熱敏傳感器與接點體緊密接觸，能準(zhǔn)確測量實時溫度。
c.內(nèi)模塊發(fā)射距離為20～30米。
d.測溫范圍-25℃～150℃。
3. 弧光傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：將光信號轉(zhuǎn)換成4-20ma模擬量信號，監(jiān)測方便抗干擾能力強
二線制電纜結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝與維護方便，不易折斷。接入裝置時二線制不用區(qū)分正負(fù)極
4. 局部放電監(jiān)測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：檢測其中的高頻電磁波頻帶在（300MHz-2000MHz），這個頻段可以有效的避開開關(guān)柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強。對各種局部放電類型均比較敏感，靈敏度可到幾個PC。
5. 電纜絕緣監(jiān)測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：采用高精度零磁通傳感器，保障測量的可靠性
傳感器完成濾波、放大、整形輸出驅(qū)動能力強
6. 避雷器（保護器）監(jiān)測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：采用高精度零磁通傳感器，保障測量的可靠性
7. 避雷器（保護器）監(jiān)測轉(zhuǎn)接換器（安裝示意見CAD圖）
安裝、調(diào)試、維護
如用戶需要，本公司可負(fù)責(zé)現(xiàn)場安裝指導(dǎo)及調(diào)試服務(wù)，用戶提供必要的配合與協(xié)調(diào)；用戶在遵守保管及使用規(guī)則的情況下，從安裝使用之日起12個月，產(chǎn)品由于非人為原因而不能工作，廠家無償為用戶更換或維修。
訂貨須知
訂貨時需要提供產(chǎn)品準(zhǔn)確型號或要實現(xiàn)的功能，必要時配文字說明，用戶有特殊要求應(yīng)在貨時提出；需增加本裝置外的其他附件或備件，在訂貨時應(yīng)注明其名稱及數(shù)量；訂貨時請詳細(xì)寫明收貨單位、郵編、詳細(xì)地址。