0引言

高壓開關柜作為直接面向用戶供電的設備,其可靠性直接關系到供電質量和可靠性。開關柜的內部過熱現(xiàn)象已成為開關柜使用中的常見問題,由于開關柜體的密閉性,在一些負荷較重的地區(qū),存在開關柜的溫升超標問題^[1]。開關柜的溫升超標,直接影響設備的安全穩(wěn)定運行,而且過熱問題是一個不斷發(fā)展的過程,文獻[2]指出,如果不加以控制,過熱程度會不斷加劇,并對絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響,嚴重威脅著開關設備的安全。為推動數(shù)字化電網轉型、保障電網開關設備的安全穩(wěn)定運行,在線測溫裝置應運而生,且愈發(fā)重要,其可以及時發(fā)現(xiàn)溫度異常、發(fā)出報警信號,有效防止開關設備發(fā)熱造成故障^[3]。

按照《廣東電網有限責任公司提高開關柜運行可靠性工作方案》要求,珠海供電局已經基本完成全部變電站開關柜測溫裝置安裝工作,并把溫度上送至調度端,進行24 h監(jiān)盤,以便珠海供電局運行及檢修單位及時獲得觸頭溫度異常信息,及時開展異常巡視及檢修工作。

由于溫度涉及調度的運行方式,當測溫數(shù)據(jù)異常時,需要安排運行人員現(xiàn)場監(jiān)盤,這就造成了人員緊張^[4]。

另外,測溫系統(tǒng)涉及傳感器、采集器、防火墻、規(guī)約等很多元器件,出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障時,難以判斷哪個元器件存在問題,如等待廠家人員來檢查,不但需要時間,還會因為廠家的手提電腦給網絡安全帶來風險。因此,急需一種專用數(shù)據(jù)檢測工具來提高缺陷處理的效率。

1檢測儀工作原理

1.1 溫度數(shù)據(jù)傳輸過程

10 kv高壓開關柜測溫裝置采集斷路器觸頭溫度后,將溫度數(shù)據(jù)通過RS485總線傳輸至測溫管理裝置,測溫管理裝置將信息同步傳輸至測溫系統(tǒng)主站及變電站內交換機,交換機獲取數(shù)據(jù)后逐級上送,通過站內綜合處理模塊、二次安防交換機、縱向加密裝置后傳輸至路由器,路由器發(fā)送數(shù)據(jù)至調度中心數(shù)據(jù)網,上報至省公司電科院采集服務器。在線測溫系統(tǒng)組網拓撲圖如圖1所示。

1.2檢測儀工作原理

針對測溫裝置數(shù)據(jù)上送流程,開關柜測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀有兩種檢測方式,如圖2所示。

方式一:在變電站交換機處接入網線,通過RJ45網口連接61850終端,調用IEC 61850通信協(xié)議,讀取測溫管理裝置內對應ICD數(shù)據(jù)文件,獲得站內溫度實時數(shù)據(jù)及各開關設備運行狀態(tài)O此方式兼容各個廠家ICD文件,若存在異常數(shù)據(jù)便可即時判定,以維護系統(tǒng)安全。

方式二:在RS485總線接入測溫管理裝置處連接檢測儀,根據(jù)不同廠家的不同通信協(xié)議,檢測儀可選取相應通信協(xié)議讀取站內開關柜觸頭實時溫度,判斷數(shù)據(jù)是否異常,設備通信是否正常,連接線路是否出現(xiàn)故障,具有較高的通用性與適配性。

2檢測儀結構及功能

2.1檢測儀結構

開關柜測溫數(shù)據(jù)專用檢測儀由核心板、底板、顯示屏、觸控屏、串口模組、網口模組、電源模組組成, 如圖3所示。

2.2檢測儀設計界面與功能介紹

檢測儀軟件操作界面如圖4所示,含客戶端、站點IP、串口通信、站點設備、系統(tǒng)參數(shù)模塊,供檢測功能實現(xiàn)。

對點設定數(shù)據(jù)采集時間,讀取連接設備數(shù)據(jù),并解析設備溫度數(shù)據(jù),判斷設備數(shù)據(jù)是否實時更新及設備狀態(tài),如圖5所示。

在站點IP模塊,管理裝置內部站點信息,方便運維人員查看,可通過“增加”“刪除”“編輯”,實時更新各個站點信息;“導入”可通過u盤方式將Excel文件記錄的站點信息直接導進裝置,方便管理和客戶端調用,如圖6所示。

在串口通信模塊,使用裝置提供的RS485接口與現(xiàn)場485總線連接,根據(jù)“站點”“設備地址”和“對應廠家設備協(xié)議”,讀取溫度數(shù)據(jù),并解析溫度數(shù)據(jù),通過柱狀圖和表格形式直觀顯示設備數(shù)據(jù)的實時狀態(tài)。通過總線判斷連接設備是否存在通信異常,如圖7所示。

在站點設備界面,管理裝置內部站點設備地址信息,方便運維人員查看,可通過“增加”“刪除”“編輯”,實時更新各個站點設備地址信息;“導入”可通過u盤方式將Excel文件記錄的站點設備地址信息直 接導進裝置,可直觀查看站點設備數(shù)量、站點設備地址信息,可與后臺廠家一一對應,也方便串口通信調用,如圖8所示。

3檢測儀試驗

3.1 網絡接口通信測試

以110 kv某站為測試對象,該站在線測溫裝置規(guī) 約 轉 換 器IP 為 192 . 168 . 17 .99 , 子 網 掩 碼IP 為 HYPERLINK "255.255.255.0" ,網關IP為 HYPERLINK "192.168.17.1" ,將以太網線通過測控屏背后網口連接測溫檢測儀與110 kv該站測溫裝置規(guī)約轉換器LAN口1,點擊系統(tǒng)參數(shù),設置IP 與規(guī)約轉換器IP一致,為 HYPERLINK "192.168.17.99" ,子網掩碼 HYPERLINK "255.255.255.0" ,網關 HYPERLINK "192.168.17.1" ,保存后返回主界面。選擇站點IP進入IP輸入界面,輸入IP HYPERLINK "192.168.17.171" ,設置站名,保存后返回主界面,如圖9所示。

點擊客戶端,在IP處選擇192.168.17.171,點擊“連接”,如通信失敗則顯示連接異常,可以判斷故障點在規(guī)約轉換器,因防火墻安全訪問策略配置,該檢測儀無法在防火墻處讀取溫度數(shù)據(jù)。如正常通信則顯示設備溫度信息,如圖10所示。

3.2RS485串口測試

點擊站點輸入站名、設備地址,該站6面開關柜安裝對應6臺設備,依次類推,輸入時中間用“;”隔開,保存后返回主界面,如圖11所示。

波特率通常為9600 b/s,數(shù)據(jù)位默認8位,無校驗位,停止位1,點擊“打開”按鈕,站點選擇剛保存的站點,地址可以選擇1~6對應6臺開關柜(通常從高壓室入 口由近及遠排列);協(xié)議目前有測溫裝置GXKJ前綴、西安西拓電氣新規(guī)約裝置(2020年版)XAXT前綴,西安西拓電氣舊規(guī)約裝置(2018年版)、深圳特發(fā)廠家規(guī)約裝置目前不支持,后續(xù)將嘗試開發(fā)完善。點擊“發(fā)送”,若通信正常則會顯示溫度柱狀圖,圖12為該站10 kv分段500開關測溫裝置溫度數(shù)據(jù)柱狀圖;若無顯示,則為數(shù)據(jù)未通,可以判斷故障在規(guī)約轉換器與開關柜采集器之間。

4 結束語

本文通過對所研制開關柜測溫數(shù)據(jù)檢測儀工作原理、結構及功能的詳盡分析,介紹了檢測儀查找測溫裝置數(shù)據(jù)缺陷的功能,本裝置已試用于某站10 kv 在線測溫裝置,效果良好。

在電網負荷不斷增長、數(shù)字化電網不斷建設以及10 kv開關柜測溫裝置普及的背景下^[5],本文研制了一種用于開關柜測溫數(shù)據(jù)的檢測儀,為在線測溫裝置數(shù)據(jù)的診斷及實時檢測提供了可靠保障,能實現(xiàn)測溫數(shù)據(jù)故障的預防和高效檢測,為保障開關柜設備安全穩(wěn)定運行打下堅實基礎,實現(xiàn)堅強電網;同時,該檢測儀減少了運行人員工作量,可為企業(yè)減員增效作出貢獻,具有一定的經濟效益和推廣價值。

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2024年第21期第2篇