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CN108111347A - 一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统 - Google Patents

一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统 Download PDF

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CN108111347A CN201711381292.8A CN201711381292A CN108111347A CN 108111347 A CN108111347 A CN 108111347A CN 201711381292 A CN201711381292 A CN 201711381292A CN 108111347 A CN108111347 A CN 108111347A
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傅铭
徐友刚
方祺
徐萍
陆敏安
顾华
曹基南
于学洋
张佳栋
赵斯伟
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State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统；包括云计算平台、通信管理单元、在线监测终端以及智能终端，所述在线监测终端位于变配电站低压侧的低压回路上；所述云计算平台包括Web服务器、数据库服务器和接口服务器，所述Web服务器连接至少一台数据库服务器，每台数据库服务器连接至少一台接口服务器；每台接口服务器连接至少一个通信管理单元，每个通信管理单元对应一个变配电站，所述通信管理单元与对应变配电站内的在线监测终端进行通信；所述Web服务器用于建立所述智能终端与对应数据库服务器的通信。其技术效果是：可在发生故障跳闸时第一时间通知运维人员，可精确获取故障发生前后各电气量的实时曲线，同时给出可能发生的故障建议。

Description

一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统
技术领域
本发明涉及电网安全领域的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统。
背景技术
在变配电网运行中经常发生用户380V侧开关跳闸导致的停电。由于用户侧,即低压侧负荷特性千差万别，而且10kV变配电站低压侧一般不安装监测仪表。因此当低压侧出线发生故障跳闸后，往往不能及时判断故障原因是由于开关本体故障还是线路故障。目前为了便于及时抢修往往需要多个班组到达现场，同时还要携带备用开关，工作量大，响应速度慢。
此类事件的频繁发生极大地增加了电网运行维护人员的工作压力，不能及时分析查找故障原因也会引起用户的满意度下降，从而影响供电企业的形象。
低压配电系统中一旦发生开关跳闸，由于缺乏监测诊断手段，往往等用户拨打客服电话后才能派人到现场进行处理，造成用户停电时间长。上述现象的发生都会增加运维人员工作量，降低客户满意度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其可在发生故障跳闸时刻第一时间通知运维人员，可精确获取故障发生前后各电气量的实时曲线，同时给出可能发生的故障建议。
实现上述目的的一种技术方案是：一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统；
包括云计算平台、通信管理单元、在线监测终端以及智能终端，
所述在线监测终端位于变配电站低压侧的低压回路上；
所述云计算平台包括Web服务器、数据库服务器和接口服务器，所述Web服务器连接至少一台数据库服务器，每台数据库服务器连接至少一台接口服务器；
每台接口服务器连接至少一个通信管理单元，每个通信管理单元对应一个变配电站，所述通信管理单元与对应变配电站内的在线监测终端进行通信；
所述Web服务器用于建立所述智能终端与对应数据库服务器的通信。
进一步的，所述Web服务器与所述智能终端通过Internet或3G网络或4G网络进行通信，所述接口服务器与对应的通信管理单元通过GPRS网络进行通信。
进一步的，所述通信管理单元内置存储器。
进一步的，所述通信管理单元通过WIFI与维护终端通信。
进一步的，所述在线监测终端包括微处理器，以及对所述变配电站的低压回路上的开入点的开入量进行扫描并将扫描结果输入所述微处理器的开入量模件、用于将微处理器的开出量输出的开出量模件，以及用于对变配电站的低压回路的各相电流电压进行采集并输入所述微处理器的交流采样模件。
再进一步的，所述微处理器上设有信号开入接口，所述开入量模件上设有开入前置滤波单元以及连接在所述信号开入接口和所述开入前置滤波单元之间开入量输入单元。
更进一步的，所述微处理器上设有UART1接口，所述开入量模件上设有连接所述UART1接口的光耦隔离单元以及连接所述光耦隔离单元的RS485协议转换单元；所述通信管理单元上设有RS485接口；RS485协议转换单元连接所述通信管理单元上的RS485接口。
再进一步的，所述微处理器包括用于完成继电保护逻辑运算和故障录波并生成开出量的遥控量闭锁逻辑单元，所述开出量模件包括连接所述遥控量闭锁逻辑单元的遥控输出驱动器，以及连接所述遥控输出驱动器的开出继电器。
再进一步的，所述微处理器上设有模数转换单元，所述交流采样模件包括对变配电站低压侧的低压回路的各相电压和电流进行采样的交流采样单元以及连接在所述交流采样单元和所述微处理器的模数转换单元之间的交流采样前置滤波单元。
进一步的，所述智能终端为智能手机或平板电脑。
采用了本发明的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统；包括云计算平台、通信管理单元、在线监测终端以及智能终端，所述在线监测终端位于变配电站低压侧的低压回路上；所述云计算平台包括Web服务器、数据库服务器和接口服务器，所述Web服务器连接至少一台数据库服务器，每台数据库服务器连接至少一台接口服务器；每台接口服务器连接至少一个通信管理单元，每个通信管理单元对应一个变配电站，所述通信管理单元与对应变配电站内的在线监测终端进行通信；所述Web服务器用于建立所述智能终端与对应数据库服务器的通信。其技术效果是：可对配电系统设备进行实时在线监测，当发生故障跳闸时刻第一时间通知运维人员，系统可精确获取故障发生前后各电气量的实时曲线，同时给出可能发生的故障建议，运维人员通过智能终端的APP即可访问这些数据，可快速进行故障原因判断和事故处理。
附图说明
图1为本发明的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统的示意图。
图2为本发明的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统的在线监测终端的示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本发明的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统包括云计算平台4,与变配电站一一对应的通信管理单元2，每个变配电站内均设有若干在线监测终端1，与对应的通信管理单元2进行通信。
在线监测终端1可以在线采集对应变配电站内低压侧的低压回路的电气运行参数，并提供故障录波功能。
在线监测终端1包括微微处理器11，以及开入量模件12、开出量模件13和交流采样模件14。
微处理器11上设有UART1接口111、信号开入接口112、UART0系统维护接口113、键盘操作接口114、指示信号灯115、液晶显示接口116、硬件看门狗117、存储器、扩展卡119、模数转换单元11a、板内温度测量单元11b以及遥控量闭锁逻辑单元11c。存储器包括容量为512K的静态存储器1181，以及容量为1M、2M或4M的FLASH存储器1182，扩展卡119为SD扩展卡。
开入量模件12包括多个开入前置滤波单元121、开入量输入单元122，光耦隔离单元123、RS485协议转换单元124和电源转换回路125。其中开入前置滤波单元121连接对应的开入量输入单元122，开入量输入单元122连接微处理器11的信号开入接口112。光耦隔离单元123的输入端连接微处理器11的UART1接口112，光耦隔离单元123的输出端连接RS485协议转换单元124。电源转换回路125连接电源和微处理器11。
开出量模件13包括与微处理器11的遥控量闭锁逻辑单元11c连接的遥控输出驱动器131、连接在变配电站低压侧的低压回路和遥控输出驱动器131之间的开出继电器132、连接微处理器11的时钟单元133，连接微处理器11的模数转换单元11a的额定量前置滤波单元134以及连接额定量前置滤波单元134的额定数据输入单元135。
交流采样模件14包括对变配电站低压侧的低压回路的各相电压和电流进行采样的交流采样单元141以及连接在交流采样单元141和微处理器11的模数转换单元11a之间的交流采样前置滤波单元142。
微处理器11通过交流采样模件14对变配电站低压侧的低压回路的各相的电流和电压进行采样并通过模数转换单元11a获取采样结果，通过开入量模件12对变配电站低压侧的低压回路上的开入点的开入量进行扫描，并在扫描后通过信号开入接口112输入微处理器11。每周波内交流采样模件14完成72次采样，开入量模件12完成72次扫描。微处理器11可以计算得到对应低压回路的功率、电量、功率因数、需量等电气量指标，以及电压暂升、暂降、谐波、异常波动等电能质量信息。
微处理器11根据交流采样模件14的采样结果以及开入量模件12的扫描结果，每周波完成一次谐波分量计算、功率计算和电度计量，并通过遥控量闭锁逻辑单元11c完成每周波12次的继电保护逻辑运算和故障录波，并通过开出量模件12完成开出量的输出，对变配电站的低压回路进行操作。
UART1接口111用于与通信管理单元2进行通信，并完成报文组帧、报文收发和报文解析。
微处理器11通过UART0系统维护接口113连接硬件自检模块和软件监视模块：实时进行硬件各模块的自诊断，并监视每个软件模块的正常运行。
通信管理单元2通过RS485接口连接在线监测终端1的RS485协议转换单元124，实现与在线监测终端1的通信，通信管理单元2与变配电站内的所有在线监测终端1通信，采集变配电站内各低压回路的数据信息。通信管理单元2可以与直接安装在变配电站的开关柜上。通信管理单元2内置了大缓存存储器，可就地存储在线监测终端1上传的数据。当与云计算平台4的通信中断恢复后，可以向云计算平台4续传数据。通信管理单元2支持WIFI，就地与维护终端3进行通信，对变配电站内通信管理单元2以及各个在线监测终端1进行维护，维护简单方便。
云计算平台4包括与对应的若干个变配电站的通信管理单元2进行通信的接口服务器41，连接对应接口服务器41的数据库服务器42，以及连接各个数据库服务器42的Web服务器43。各个变配电站的通信管理单元2通过GPRS移动网络与云计算平台4内对应的接口服务器41通信。考虑到系统规模，每个接口服务器41与多个通信管理单元2进行通信。接口服务器41汇总各变配电站数据后存储到对应的数据库服务器42。在硬件上各数据库服务器42相对独立。而接口服务器41和数据库服务器42的数量均是可以扩充的，但是单台接口服务器41和单台数据库服务器42接入量的上限确定，因此系统性能不会随系统总体规模扩大而受到影响。
Web服务器43作为智能终端5的访问入口。Web服务器43根据智能终端5的登录客户信息判断其对应的数据库服务器42，从对应的数据库服务器42中查询数据返回智能终端5的浏览器界面。
Web服务器43采用PHP作为服务器端开发工具，应用HTML5/CSS3/JavaScript作为前端开发工具，具有以下功能：
和各个通信管理单元2进行通信：自动采集各个变配电站400V低压柜内低压回路的进出线的电压、电流、功率、电量、需量、功率因数、温度数据，将采集到的数据定时保存到数据库服务器42中，保存周期为5分钟；采集各个变配电站的低压回路的开关变位和停电并提供SOE记录；进行各个变配电站的电压暂升、暂降次数统计并提供COMTRADE格式的录波曲线，记录各个变配电站的电流异常波动如跌落、短路等并提供COMTRADE格式的录波曲线。
在其人机界面上显示各个变配电站的电气接线图和实时运行参数；以图表形式显示任意一个变配电站内指定设备的参数，如三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、谐波等的实时趋势和历史曲线；支持柱状图、饼图等显示方式；支持越限参数闪烁、变色动态显示；支持语音报警；支持越限或者停电告警可通过微信、APP等向智能终端5推送。
各个变配电站历史运行参数查询，通过曲线，表格方式显示；对任一变配电站进行数据对比，任意时段、任意数据对象进行在同一曲线坐标系内显示，对比分析；任一变配电站故障录波查询，发生故障跳闸后可调阅故障录波曲线进行故障分析；任一变配电站的变压器和回路负载率统计查询，以百分比饼状图显示变压器负载率分布区间；任一变配电站的历史告警查询，历史发生的告警和事件查询。
按变配电站、区域统计负荷日报、月报、年报；按变配电站、区域、单位统计电量日报、月报、年报；系统维护区域管理；变配电站管理；开关柜管理；回路管理；告警设置；用户管理；角色管理；权限管理。
智能终端5通过3G、4G或者互联网与Web服务器43进行通信。智能终端5采用Andriod系统，具有以下功能：
用户和系统管理；登录与注销；版本查询；在线升级；告警管理，告警推送，智能终端5在线监测的变配电站产生的越限、跳闸、通信故障信息通过APP向智能终端5实时推送，智能终端5的用户通过APP打开告警信息查看详细告警内容，智能终端5的用户可对告警内容进行“确认”或“复归”操作。告警持续一定时间未获得“确认”，可根据预定义层级逐级推送告警。
运行分析：查询低压回路的历史运行曲线，曲线类型包括日、月、年等，可按区域、站、低压回路进行查询；可选择曲线类型，包括有功、无功、电流、电压、功率因素、需量等；可显示曲线的最大值、最小值、最大值时间、最小值时间。可在同一坐标系上显示多条曲线，显示低压回路的总电压谐波和电流谐波量；按日、月、年统计查询低压回路的电压和电流谐波概率分布曲线；从变配电站的在线监测终端1召唤谐波记录文件明细，显示各次谐波含量统计数据。显示变配电站及低压回路发生过的故障列表；从变配电站的在线监测终端1召唤故障录波明细，显示故障录波动作曲线、以及设备管理、设备模型定义、设备参数查询等。
智能终端5可以为智能手机或平板电脑。
本发明的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，可对配电系统设备进行实时在线监测，当发生故障跳闸时刻第一时间通知运维人员，系统可精确获取故障发生前后各电气量的实时曲线，同时给出可能发生的故障建议。运维人员通过智能终端5的APP即可访问这些数据，可快速进行故障原因判断和事故处理。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：
包括云计算平台、通信管理单元、在线监测终端以及智能终端，
所述在线监测终端位于变配电站低压侧的低压回路上；
所述云计算平台包括Web服务器、数据库服务器和接口服务器，所述Web服务器连接至少一台数据库服务器，每台数据库服务器连接至少一台接口服务器；
每台接口服务器连接至少一个通信管理单元，每个通信管理单元对应一个变配电站，所述通信管理单元与对应变配电站内的在线监测终端进行通信；
所述Web服务器用于建立所述智能终端与对应数据库服务器的通信。
2.根据权利要求1所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述Web服务器与所述智能终端通过Internet或3G网络或4G网络进行通信，所述接口服务器与对应的通信管理单元通过GPRS网络进行通信。
3.根据权利要求1所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述通信管理单元内置存储器。
4.根据权利要求1所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述通信管理单元通过WIFI与维护终端通信。
5.根据权利要求1所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述在线监测终端包括微处理器，以及对所述变配电站的低压回路上的开入点的开入量进行扫描并将扫描结果输入所述微处理器的开入量模件、用于将微处理器的开出量输出的开出量模件，以及用于对变配电站的低压回路的各相电流电压进行采集并输入所述微处理器的交流采样模件。
6.根据权利要求5所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述微处理器上设有信号开入接口，所述开入量模件上设有开入前置滤波单元以及连接在所述信号开入接口和所述开入前置滤波单元之间开入量输入单元。
7.根据权利要求6所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述微处理器上设有UART1接口，所述开入量模件上设有连接所述UART1接口的光耦隔离单元以及连接所述光耦隔离单元的RS485协议转换单元；所述通信管理单元上设有RS485接口；RS485协议转换单元连接所述通信管理单元上的RS485接口。
8.根据权利要求5所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述微处理器包括用于完成继电保护逻辑运算和故障录波并生成开出量的遥控量闭锁逻辑单元，所述开出量模件包括连接所述遥控量闭锁逻辑单元的遥控输出驱动器，以及连接所述遥控输出驱动器的开出继电器。
9.根据权利要求5所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述微处理器上设有模数转换单元，所述交流采样模件包括对变配电站低压侧的低压回路的各相电压和电流进行采样的交流采样单元以及连接在所述交流采样单元和所述微处理器的模数转换单元之间的交流采样前置滤波单元。
10.根据权利要求1所述的一种变配电站低压侧故障在线监测诊断系统，其特征在于：所述智能终端为智能手机或平板电脑。
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