專利名稱：基于iec61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及中低壓開關柜配套智能裝置技術領域，特別是涉及一種基于IEC61850 支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置。
背景技術：
在供電系統(tǒng)的中低壓領域，斷路器技術日趨先進，隨著大電流小型化的趨勢，已能實現(xiàn)400V、6KV、10KV以及35KV的開關柜。通常而言，開關柜上的配套電子裝置包括溫濕度自動調(diào)節(jié)儀、斷路器狀態(tài)指示器、高壓帶電指示器等，這些裝置相互獨立，零散地裝配在開關柜上。它們基本不帶通訊功能，只在柜體本地起指示作用和調(diào)控作用，遠程是無法看到任何狀態(tài)的。開關柜操顯裝置的出現(xiàn)很好地解決了供電系統(tǒng)數(shù)據(jù)從零散到集中，再到遠程可見的問題?，F(xiàn)有技術中，開關柜操顯裝置將溫濕度自動調(diào)節(jié)儀、斷路器狀態(tài)指示器、高壓帶電指示器等零散的裝置集中一體化，并賦予了通訊功能，確實是一大進步，但這還是傳統(tǒng)的智能設備和傳統(tǒng)的通訊理念。我國在2003年引進了 IEC61850標準。近年來，數(shù)字化變電站(應用61850標準) 在越來越多的新建站中得到應用，而且此方向越來越明確在往后的幾年中，數(shù)字化變電站將有可能覆蓋大部分的新建站，并向中低壓擴展。就目前來講，全數(shù)字化61850站的情況為采用數(shù)字CT、PT，每個間隔配一合并單元和一臺保護測控一體化裝置，它們都已支持IEC61850標準。如果是35KV以下站，這些裝置一般被安裝在間隔對應的開關柜上。然而，當保護測控單元已支持IEC61850時，還是使用傳統(tǒng)通訊協(xié)議的操顯裝置就不能融入整個數(shù)字化變電站中，使得一些開關柜信息不能得到實時反映。這些信息可能包括溫度、濕度實時值；開關柜加熱器狀態(tài)；加熱器斷線報警；本柜高壓帶電狀態(tài)；開關柜其它可能的安全檢測報警點狀態(tài)等。因此，如果操顯裝置也能支持IEC61850標準，那么這些信息將能實時在線地反映到各遠程監(jiān)控中心，在異常報警時及時采取必要的措施，在一定程度上減少事故，或降低事故損失。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其使得監(jiān)控裝置能成為數(shù)字化變電站的一部分。本發(fā)明的技術方案如下一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其在對智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎上，設置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。其中，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點和閉鎖觸點邏輯節(jié)點。所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開關室溫濕度及控制邏輯節(jié)點和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點。所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點、第一刀閘位置/小車工作位置節(jié)點、第二刀閘位置/小車實驗位置節(jié)點以及接地開關位置節(jié)點。所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點、三相電壓有效值節(jié)點、三相有功功率節(jié)點、三相無功功率節(jié)點、功率因素節(jié)點以及頻率節(jié)點。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的基于IEC61850的開關柜智能監(jiān)控裝置真正實現(xiàn)了開關柜的在線檢測，能及時反應開關柜狀態(tài)，為變電站的安全運行提供了有效保障。

圖1為開關柜智能監(jiān)控裝置在變電站中的位置示意圖。圖2為系統(tǒng)配置器和IED配置器在IEC61850變電站中的位置示意圖。圖3為面向?qū)ο蟪橄蟪龅淖冸娬灸Ｐ褪疽鈭D。圖4為一個具體實施方式
中系統(tǒng)建模示意圖。圖5為數(shù)據(jù)點的命名格式。圖6為變電站的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構示意圖。圖7為開關柜智能監(jiān)控裝置的連接示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述數(shù)字化變電站的最終設想，應該是將所有電站內(nèi)的信息都通過IEC61850組織在一起，這些信息包括一次供電設備的網(wǎng)絡位置、狀態(tài)，各種測控產(chǎn)品的網(wǎng)絡位置極其測量數(shù)據(jù)，所有設備之間的通訊連接拓撲和連接狀態(tài)等。本開關柜測控裝置作為電站內(nèi)的二次設備，當然也是IEC61850數(shù)字化電站范圍內(nèi)的一個產(chǎn)品，在電站內(nèi)的網(wǎng)絡位置為“間隔層智能IED”，與“保護”、“控制”的位置相同， 它們關心的測控內(nèi)容不同。圖1體現(xiàn)了本開關柜測控裝置在電站IEC61850系統(tǒng)中的網(wǎng)絡位置，如圖1所示，IEC61850系統(tǒng)網(wǎng)絡包含站控層100、間隔層200以及過程層300，本發(fā)明的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其在對智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎上，設置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡位置的間隔層200上，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。其中，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點和閉鎖觸點邏輯節(jié)點。所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開關室溫濕度及控制邏輯節(jié)點和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點。所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點、第一刀閘位置/小車工作位置節(jié)點、第二刀閘位置/小車實驗位置節(jié)點以及接地開關位置節(jié)點。所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點、三相電壓有效值節(jié)點、三相有功功
4率節(jié)點、三相無功功率節(jié)點、功率因素節(jié)點以及頻率節(jié)點。本開關柜測控裝置1.將實時測量開關柜開關室和母線室的溫度、濕度，根據(jù)溫濕度情況控制加熱器的投入和退出。2.測量本間隔回路的帶電狀況，根據(jù)帶電狀況控制閉鎖觸點分合，該觸點可串接在操作回路中，在閉鎖時斷開回路。3.測量本間隔回路的電流、電壓、有功、無功、功率因素等電量。4.測量本間隔回路斷路器位置、刀閘/小車位置、接地刀閘位置、彈簧儲能情況等。本開關柜測控裝置作為IEC61850數(shù)字化電站的IED(智能電子裝置)，能自我描述，無縫自動掛接到系統(tǒng)。使開關柜的上述信息融入電站IEC61850體系。通過了解IEC61850可知，變電站中測控裝置IED的信息大致可歸納為開關量輸入DIGITAL INPUT——合/分、有/無等兩種狀態(tài)表示的測量量，如斷路器位置。模擬量輸入ANALOG INPUT——由數(shù)值大小來表示的測量量，如當前電流數(shù)值。開關量輸出DIGITAL OUTPUT——可控的繼電器觸點，如控制合閘繼電器的常開觸點閉合3秒，通過設計好的控制回路就能將斷路器合閘。模擬量輸出ANALOG OUTPUT——數(shù)值(或其他數(shù)值量)可控的輸出量，如發(fā)電機出力是由電壓量控制的。IED的功能是將INPUT量通過傳感器件SENSOR、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC等采集、計算后得出現(xiàn)場運行的實際數(shù)值，以通訊的方式與站內(nèi)其他設備或遠控中心交換信息。這種信息交換一般通過標準的通訊協(xié)議完成，如IEC870-5-101遠動協(xié)議、IEC870-5-103繼電保護用協(xié)議等。這些傳統(tǒng)的通訊協(xié)議都是規(guī)定了上述各類量用什么樣的幀格式傳送，量點在幀中的具體字節(jié)位置；這樣的通訊協(xié)議比較直觀，但其拓展性、延用性很差。隨著技術的發(fā)展，新的采樣、控制量不斷出現(xiàn)，就要求制定出新的通訊協(xié)議來傳送這些信息。采用新的協(xié)議也意味著重新開發(fā)通訊部分的軟件，甚至硬件，帶來很多重復勞動。IEC61850顛覆了以往通訊協(xié)議的概念，主要體現(xiàn)在以下兩點上從只定義通訊幀格式，提升為定義一個變電站系統(tǒng)。采用“系統(tǒng)配置器”定義整個電站的網(wǎng)絡拓撲。IED設備通過“IED配置器”向“系統(tǒng)配置器”報告“自我能力描述”，與系統(tǒng)協(xié)商其配置，使系統(tǒng)認知新成員的加入，知道新成員的網(wǎng)絡位置，所處通訊總線、其通訊接點以及其基本功能。如圖2所示，可見IED、系統(tǒng)配置器410、IED配置器420在系統(tǒng)中的關系，系統(tǒng)包括工程環(huán)境400和變電站自動化系統(tǒng)500。參見圖3所示，為變電站系統(tǒng)的抽象模型，信息點的種類和傳送格式不在協(xié)議中定死，而采用面向?qū)ο蟮母拍?、自我描述的方法告知系統(tǒng)本IED將傳送的信息，將信息按 “邏輯設備I邏輯節(jié)點I節(jié)點數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)屬性”描述本IED的信息內(nèi)容、信息格式等。參照圖4所示建模方式，包含電壓等級10、間隔20、IED30、存取點Sl以及變電站總線40。開關柜測控裝置(IED30)作為一個獨立的設備SB1包括包含以下幾個邏輯節(jié)點高壓帶電指示，包括邏輯節(jié)點帶電指示閉鎖觸點溫濕度調(diào)節(jié)，包括邏輯節(jié)點開關室溫濕度及控制母線室溫濕度及控制模擬顯示屏功能，包括邏輯節(jié)點斷路器位置刀間1位置/小車工作位置
刀間2位置/小車實驗位置接地開關位置多功能電表功能，包括邏輯節(jié)點三相電流有效值三相電壓有效值三相有功功率三相無功功率功率因素頻率如圖5所示，為數(shù)據(jù)量點的命名格式。表1為按標準格式和標準命名得到的建模結(jié)果。表1:
權利要求
1.一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，將智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進行IEC61850數(shù)據(jù)建模，所述智能監(jiān)控裝置設置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述高壓帶電指示模塊包括帶電指示邏輯節(jié)點和閉鎖觸點邏輯節(jié)點。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述溫濕度調(diào)節(jié)模塊包括開關室溫濕度及控制邏輯節(jié)點和母線室溫濕度及控制邏輯節(jié)點。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述模擬顯示模塊包括斷路器位置節(jié)點、第一刀間位置/小車工作位置節(jié)點、第二刀閘位置/小車實驗位置節(jié)點以及接地開關位置節(jié)點。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其特征在于，所述電表功能模塊包括三相電流有效值節(jié)點、三相電壓有效值節(jié)點、三相有功功率節(jié)點、三相無功功率節(jié)點、功率因素節(jié)點以及頻率節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于IEC61850支持智能電網(wǎng)的開關柜智能監(jiān)控裝置，其在對智能電網(wǎng)中的電量數(shù)據(jù)進行IEC61850數(shù)據(jù)建模的基礎上，設置于智能電網(wǎng)中網(wǎng)絡位置的間隔層，所述智能監(jiān)控裝置包含高壓帶電指示模塊、溫濕度調(diào)節(jié)模塊、模擬顯示模塊以及電表功能模塊。本發(fā)明真正實現(xiàn)了開關柜的在線檢測，為變電站的安全運行提供了有效保障。
文檔編號H02J13/00GK102280930SQ20101020224
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者崔大勇, 張志成, 張楓, 張穎業(yè), 潘運平, 范志杰, 邱錫為, 陳漫紅, 高軍 申請人:上海致達智利達系統(tǒng)控制有限責任公司