400V供電裝置智能監測系統研制

王明江++李準++王清華++吳紅艷

摘 要

本論文解決的技術問題是：提供一種針對400V供電系統中變、配、輸、用各環節設備性能狀態及供電質量的智能監測系統，主要解決400V供電系統短路故障、變壓器環網故障的檢測，總斷路器自動合閘以及負載斷路器分合閘狀態的監測問題。運用電壓測量技術、電流測量技術、開關量測量技術、PID計算方法、計算機技術、網絡傳輸技術、數據端口協議技術等，整合集成各功能部件，以實現如下功能：變壓器出線側三相電壓在線監測；輸出回路斷路器跳閘在線監測；輸出回路供電電纜短路檢測；末端用電器狀態檢測；總閘自動合閘送電；故障指示、報訊；利用以太網實現遠程操控，為精細化管理和物聯網提供電力系統的基礎數據等。該智能監測系統結構簡單、操作方便、監測結果可靠、降低故障帶來的安全隱患，提高工作效率。

【關鍵詞】短路故障檢測 400V供電系統 自動合閘 環網故障

1 引言

近年來，隨著規范化、精細化管理的要求以及物聯網技術的發展，對自動化、智能化的要求越來越高，結合目前箱式變電站的使用情況。我站組織技術力量，對現有供電系統進行技術改造，研制一套400V供電系統智能監測系統，提供400V供電系統的各項基礎數據，作為管理、維護工作中的重要依據；同時降低安全隱患，提高工作效率，降低工作強度，并實現對400V供電系統中變壓器、供電電纜以及末端用電器等設備工作狀態的遠程實時監測控制功能。

2 諧波檢測系統硬件平臺實現

2.1 系統硬件結構

包括用于總體控制的中樞控制器模塊，用于負責以太網通訊的以太網模塊，用于檢測短路故障的短路檢測器及其末端模塊，用于檢測環網故障以及提示停電、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，用于本地監控的人機交互模塊，用于遠程實時監控的上位機，用于停電時給裝置供電的UPS電源模塊。結構如圖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壓芯片組成，所述開關量單元由達林頓管、分壓電阻以及插針組成。

2.3 以太網模塊

以太網模塊由以太網控制器與以太網接口單元組成，所述以太網控制器選用ENC28J60，以太網接口使用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、運算放大器構成。所述信號發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

由中間繼電器構成，當無故障時，中樞控制器發出接通指令，中間繼電器線圈通電，常開開關閉合，使總斷路器開關通電三秒，總斷路器合閘。

2.6 分合狀態檢測模塊

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

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碼管組成。

3 結語

與現有技術相比，本論文專門針對400V供電系統的短路故障、環網故障、負載端斷路器分合狀態以及自動合閘而設計的。通過本裝置能夠準確地知道供電系統的狀態，操作和使用情況，結構簡單，檢測結果可靠，并且具有更強的針對性、更加實用、穩定的優勢，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。不僅能確定電纜是否有短路故障，更能夠確定出現故障的具體設備。并且能夠通過中樞控制器將數據和結果上傳至上位機服務器，并進行web發布，配合人機交互模塊，在遠程和本地都能對供電系統進行監控。從而實現對整個400V低壓配電系統網絡化，智能化的實時監控。

專利申請： 北京路浩知識產權代理有限公司 案號：KHP161210918.2Q

注明：

《400V供電裝置智能監測系統研制》論文成果已申報國家專利申請，國家知識產權局已受理，于2016年6月27日發出專利申請受理通知書，相關信息如下： 申請號或專利號：201620639072.5 發文序號：2016062700551610 申請人或專利權人：貴州中煙工業有限責任公司 發明創造名稱：針對400V供電系統的監測裝置

作者簡介

王明江（1967-），男，貴州省安龍縣人。大學專科學歷。現為貴州中煙工業有限責任公司工程師。研究方向為生產設備技術改進和管理工作。

李淮（1967-），男，貴州省貞豐縣人。大學專科學歷。現為貴州中煙工業有限責任公司助理工程師。研究方向為生產設備技術改進和管理工作。

作者單位

貴州中煙工業有限責任公司 貴州省貴陽市 550001