RS-JFJC开关柜局放监测装置

1、概述        现阶段，我国电力系统对于电能的质量提出越来越高的要求，不仅要确保供电稳定可靠，而且供电的安全性也是重要要求。电力系统中，金属封闭开关设备得到广泛应用，因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重，电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用，将会使得其绝缘性能降低，会产生局部放电现象，同时又会加速绝缘的恶化情况，会给电力系统造成较大的经济损失。但是，由于开关柜内部空间狭小、零件繁多、结构复杂，绝缘距离小，因此比其它电力设备更容易出现绝缘缺陷，从而对设备安全运行带来巨大隐患。        高压电气设备的绝缘内部如气泡间隙、杂质、尖刺等缺陷，在强电场作用下使得开关柜绝缘内部的电场分布不均匀，在缺陷部位的电场强度会增大，从而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电，即局部放电。        局部放电一般不会引起开关柜内部绝缘的穿透性击穿，但是却会导致绝缘介质的局部损坏。若其长期存在，则会在一定条件下造成绝缘装置电气强度的破坏，最终造成开关柜内部绝缘击穿。因而对于电气设备而言，电气设备发生局部放电现象是导致其绝缘老化或劣化甚至损坏从而引发设备损毁及电力系统事故的重要原因之一，同时局部放电也是设备绝缘完整性退化的标志。因此对电气设备的局部放电进行监检测是评估设备绝缘状况的重要手段，也是发现设备潜伏性故障，最终实现故障预警，避免故障发生的有效措施之一。         高压开关柜局部放电监测装置通过检测伴随局部放电而产生的电磁波辐射并自动确定现场局部放电的实际检测频率，随后将检测的局部放电的放电次数和放电频次上传至服务器。        产品设计参照以下标准：        GB/T 7354-2003局部放电测量；        GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术        GB/T 2423 电工电子产品环境试验        GB 2421 电工电子产品基本环境试验规程        GB 11022 高压开关设备通用技术条件        DL/T 356-2010局部放电测量仪校准规范        DL/T 417-2006电力设备局部放电现场测量导则        DL/T404-1997 户内交流高压开关柜订货技术条件        Q/CSG1 0007-2004 电力设备预防性试验规程2、系统结构        本方案是采用的超高频原理技术进行局部放电在线监测。开关柜局部放电超高频法是开关柜局部放电检测的一种新型方法。由于超高频传感器所接收信号频率高、因此受外界干扰影响小，可以极大地提高开关柜局部放电检测的灵敏度与可靠性。        超高频传感器所检测的信号，经过同轴电缆送往开关柜局部放电在线监测装置（IED），进行放大、滤波、检波，数字脉冲提取、数字滤波、局放特征量计算等数字化处理，并完成局放可视化操作、局放判断、数据存储、数据上送等功能。        UHF局放传感器：安装在开关柜电缆室，起到收集超高频电磁波信号的作用，通过同轴电缆线将采集到的信号传输到局部放电采集器。        局放监测主机：对UHF局放传感器的信息进行滤波、检波、脉冲提取、数字滤波、局放特征量计算等一系列处理，并进行实时展现、历史展现，以及报警功能。        通信方式：UHF局放传感器与局放采集器之间采用同轴电缆线的方式进行数据交互。局部放电主机与后台机之间具有两种通信方式，RS485传输和网线传输。3、工作原理        3.1基本概念和原理        绝缘介质内部含有一个气隙时的放电情况是最简单的，如图下所示。图中c代表气隙，b是与气隙串联部分的介质，a是除了b之外其他部分的介质。假定这一介质是处在平行板电极之中，在交流电场作用下气隙和介质中的放电过程可以用下图所示的等效电路来分析。        假定在介质中的气隙是扁平状而且是与电场方向相垂直，则按电流连续性原理可得式中、分别气隙和介质上的电压, 、分别为气隙和介质的等效电导 。工频电场中若和均小于10－11(W·m)-1，则气隙和b部分绝缘上的电压的数值关系可简化为式中、分别为气隙和绝缘介质的相对介电常数，气隙和介质中的电场强度Ec、Eb 的关系为        (1) 由上式可见：气隙放电在工频电场中气隙中的电场强度是介质中电场强度的倍。通常情况下，而，即气隙中的场强要比介质中的高，而另一方面气体的击穿场强一般都比气体的击穿场强低，因此，在外加电压足够高时，气隙首先被击穿，而周围的介质仍然保持其绝缘特性，电极之间并没有形成贯穿性的通道。       (2) 油隙放电在液体和固体的组合绝缘结构中，如油纸电缆、油纸电容器、油纸套管等，由于在制造中采取了真空干燥浸渍等工艺，可以使绝缘体中基本上不含有气隙，但却不可避免地存在着充满绝缘油的间隙，这些油的介电常数通常也比固体介质为小，而击穿场强又比固体介质为低，因此，在油隙中也会发生局部放电，不过与气隙相比要在高得多的电场强度下才会发生。         (3) 在介质中极不均匀电场分布的情况下，即使在介质中不含有气隙或油隙，只要是介质中的电场分布是极不均匀的，也就可能发生局部放电。例如埋在介质中的针尖电极或电极表面上的毛刺，或其它金属屑等异物附近的电场强度要比介质中其他部位的电场强度高得多。当此处局部电场强度达到介质本征击穿场强时，则介质局部击穿而形成了局部放电。        3.2检测方法        局部放电超高频检测技术是一种非接触的检测方法，依据是“场”的原理，它通过天线传感器接收局部放电过程中辐射的超高频电磁波，从而实现局部放电的检测。        电力设备绝缘体的绝缘强度和击穿场强都很高，当局部放电在很小的范围内发生时，该击穿过程会很快，并且在击穿过程中会产生上升沿很陡的局部放电脉冲电流，其上升时间为ns级，并激发频率高达数GHz的电磁波信号。因此，可以运用超高频传感器监测电气设备内部局放电流激发的电磁波信号对开关柜的局部放电情况进行评估。4、部件说明        4.1 UHF局放传感器       超高频用于接收柜体内部由局部放电所激发的超高频电磁波信号。        其适于开关柜出厂前集成安装或对已投用的高压开关柜进行停电安装。传感器可直接依靠磁吸安装在开关柜电缆室内壁上，安装过程简单快捷。        供电方式：无源，不需要供电。        局放传感器安装位置如下图：表格 1 局放传感器技术参数信号频带300MHz—1.5GHz（UHF）等效高度10.5mm接头类型航空插头GX固定方式磁力吸附产品尺寸长*宽110*70mm，厚度45mm标配线长7米，传感器只引到每个柜子端子排，并柜后端子排另一侧到主机需单独配线。一般采用RVVP 2*0.5即可        4.2 局放监测主机        触摸式局放监测主机是一款集局放监测器工作状态的监测、现场局放显示，报警提示和输出，事件记录及数据记录于一体的现场局放监测仪。主要功能功能介绍基本功能 接收数据接收局放监测器上传的局放频次和幅值等信息显示数据彩色显示接收到的数据，显示效果更直观，背光开关可控，适用多种应用场合时钟显示实时时钟显示，并作为事件记录的时间基准参数设置所有参数灵活可设，操作方便，掉电数据不丢失报警输出当有报警事件发生时，继电器干接点信号输出。   报警记录记录曾发生过报警的局放实践历史曲线可查询每个监测点历史曲线 密码管理采用密码管理方式，设置参数时必须输入密码。        局放监测主机安装在仪表门上，采用嵌入式安装。局放监测主机如下图：        信号灯说明：        运行：正常运行指示灯，闪烁频率1Hz;        电源：工作电源正常是常亮；        故障：当检测到局部放电时故障指示；        通讯：当收到正确报文并返回报文时闪烁；        USB接口：用于U盘波形导出或升级程序。局放监测主机技术参数拓展数量管理局放传感器数量≤16只   通讯参数通讯方式RS485、以太网通讯规约Modbus规约波特率1200、2400、4800、9600 bps 可选继电器干接点参数AC220V/10A（无源）、2路常开1路常闭工作电压AC/DC 110～220V整机功耗≤10VA工作温度-25℃~+55℃工作湿度≤90%RH,不结露，无腐蚀海拔≤2500米绝缘电阻≥100MΩ(温度在10~30℃,相对湿度小于80%)安装方式嵌入式5、产品功能        1)采用7寸高亮触摸显示屏及全中文化显示界面，操作简单。        2)采用高频信号检测与分析技术，对高压开关柜进行分布式在线检测，实时发现开关柜中的局部放电信号。        3)具备精确采集各种现场带电开关柜由于局部放电而引起的超高频电磁波信号的功能。        4)能够显示开关柜内局部放电信息，检测结果显示信号幅值、放电次数等能够反映开关柜局部放电严重程度的特征量。        5)适用于开关柜内放电的带电测试，具有很强的抗干扰能力，增益可调节。        6)能有效地去除噪音信号，即使噪音信号和局放信号在相同相位且幅值大于局部放电信号时，也能成功识别局放信号。        7)装置有较高的缺陷识别准确率。        8)具备单次和连续检测模式，并能对放电严重程度予以报警指示。        9) 具有检测数据的保存和导出功能。        10) 具有智能报警功能，检测到局放信号时及时发出报警信号。        11) 具备自检功能，自检通过后有明确的提示标识。6、技术参数适用范围35kV及以上电压等级高压设备环境温度-40℃~+65℃海拔高度≤4500m工作电源电压 AC/DC 110-220V安装位置主机按照于仪表门、传感器安装于开关柜内壁传感器类型UHF传感器最小检测信号强度 5pC测量范围0pC – 15000pC(局放) 使用寿命>8年监测模式技术实时采集模式记录数据类型放电幅值、放电频次可扩展技术采用总线拓扑结构，可加装传感器传感器数量≤16个数据总线长度<100米保护技术装置具备过电压保护技术，防止设备被过电压损坏7、操作界面8、通讯规约        本设备采用RS-485总线, 波特率默认为9600BPS（波特率可调），1位起始位，8位数据位，无校验位，1位停止位，共10位,下发报文最少间隔时间100ms。        注：出厂时站址和通讯波特率已设好了，默认站址为01，波特率为9600。        CRC校验权值为CRC-16=X16+X15+X5+1        其中，本装置Modbus通信使用了如下三种功能码：        01H: 读遥信量；        03H：读遥测量；        06H：设置遥控量。        注：单条报文的长度不超过256个字节。        8.1通讯点表说明        遥控点表及说明        8.2报文格式说明        读状态量（遥信）        使用命令01H作为读取状态量的功能码，状态量固定为32位，占用地址0001H，0002H。报文格式如下：        读取状态量（主机下发）        地址+功能码+起始地址+字长度+16 位 CRC 校验码地址功能码起始地址数据字长度CRC 校验码ADD01H00H01H00H02HCRC 低CRC 高        读取状态量（装置上传）        地址+功能码+字长度+数据长度+16 位 CRC 校验码地址功能码字节长度数据CRC 校验码ADD01H04H4 字节数据CRC 低CRC 高        读模拟量（遥测）        使用03作为遥测的功能码，读取装置的三相相电压及线电压，PT开口电压。        模拟量读取（主机下发）        地址+功能码+起始地址+字长度+16 位 CRC 校验码地址功能码起始地址数据字长度CRC 校验码ADD03H00H20H00H07HCRC 低CRC 高        模拟量读取（装置上传）        地址+功能码+字长度+数据长度+16 位 CRC 校验码地址功能码字节长度数据CRC 校验码ADD03H0EH14 字节数据CRC 低CRC 高        远程控制（遥测）        使用06作为遥控的功能码，控制装置故障复位。        遥控操作（主机下发）        地址+功能码+起始地址+字长度+16 位 CRC 校验码地址功能码寄存器地址寄存器数据CRC 校验码ADD06H00H20H00H07HCRC 低CRC 高        遥控操作（装置上传）        地址+功能码+字长度+数据长度+16 位 CRC 校验码地址功能码字节长度数据CRC 校验码ADD06H02H2字节数据CRC 低CRC 高9、端子定义及开孔尺寸         9.1 背后端子接线图接线端子图端子定义说明：端子序号定义功能说明工作电源、报警输出、通讯接口AA1~A3RS485通讯接口TGND为RS485地A8~A9接地报警无源常开A10~A11局放报警无源常开A12~A13失电报警无源常闭A14~A16工作电源输入AC/DC 110`220V局放传感器接口BB1~B161~8路局放传感器输入信号例如JF1*和JF1是第一个传感器的接头，传感器红线接JF1*，绿色接JF1局放传感器接口CC1~C169~16路局放传感器输入信号同上        9.2 开孔尺寸        主控单元采用嵌入式安装于屏(柜)上。插件为后插导轨式，插紧后上下有锁紧螺丝。机箱安装开孔尺寸图如下:        前面板尺寸为240*180mm，深度100mm10、运输与贮存        本装置运输和拆封不应受到剧烈冲击，应根据GB/T15464《仪器仪表包装通用技术条件》的规定运输和储存。保存本装置应在原包装内，保存的地方环境温度为-20℃～＋70℃，相对湿度不超过90％，空气中无腐蚀性气体。本装置在仓库里保存，应放在台架上，叠放高度不超过5箱，拆箱后，单只包装的叠放高度不超过3只。11、保修期限及订货说明        本装置自发货之日起18个月或设备投运之日起12个月内（以二者先发生者为准），在用户遵守说明书规定要求进行操作和使用时（除去人为的破坏和操作失误以外造成的损坏）发现有功能、外观缺陷和不符合各项技术指标时，我公司给予免费修理或更换。订货时，请详细写明所需型号及功能要求等相关内容，以便能为您提供更精确之产品。