合并單元智能終端運(yùn)維-國(guó)電南自課件

合并單元、智能終端運(yùn)行與維護(hù)

2015-5-20，

七、運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施六、戶外智能控制柜技術(shù)五、合并單元、智能終端信號(hào)釋義三、智能終端工作原理及關(guān)鍵技術(shù)二、合并單元工作原理及關(guān)鍵技術(shù)主要內(nèi)容一、合并單元、智能終端概況四、合并單元與智能終端的功能及應(yīng)用合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況合并單元（MergingUnit，簡(jiǎn)稱MU）是對(duì)一次互感器傳輸過(guò)來(lái)的電氣量進(jìn)行合并和同步處理，并將處理后的數(shù)字信號(hào)按照特定格式轉(zhuǎn)發(fā)給間隔層設(shè)備使用的裝置。智能終端（SmartTerminal）與一次設(shè)備采用電纜連接，與保護(hù)、測(cè)控等二次設(shè)備采用光釬連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備（如：斷路器、刀閘、主變壓器等）的測(cè)量、控制等功能的裝置。智能變電站與傳統(tǒng)變電站的一個(gè)重要區(qū)別就是在過(guò)程層增加了合并單元及智能終端等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備智能化，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。合并單元做為CT/PT電流電壓量的采集設(shè)備，是全站保護(hù)、測(cè)量等功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，智能終端既是開關(guān)、刀閘、變壓器等一次設(shè)備的信號(hào)采集設(shè)備，同時(shí)也是保護(hù)動(dòng)作、控制的執(zhí)行設(shè)備。智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖開關(guān)智能化互感器智能化合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況常規(guī)變電站二次回路示意圖合并單元、智能終端概況1、合并單元、智能終端概況智能變電站二次回路示意圖合并單元智能終端合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端的演變過(guò)程智能終端傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件保護(hù)邏輯(CPU)開入開出組件人機(jī)對(duì)話模件端子箱

IED數(shù)字化保護(hù)SV光纖GOOSE光纖一次設(shè)備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)：1、互感器智能化，將傳統(tǒng)保護(hù)的AD采集與轉(zhuǎn)換集成至合并單元。2、開關(guān)智能化，將開入開出集成至智能終端，保護(hù)裝置發(fā)布命令，由智能終端來(lái)執(zhí)行操作。電纜電纜合并單元合并單元、智能終端概況2、合并單元、智能終端類型2.1合并單元的分類根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，合并單元大致可分為兩大類：1.電壓合并單元：用于采集母線PT、線路PT電壓量；2.間隔合并單元：用于采集CT電流量，同時(shí)級(jí)聯(lián)電壓合并單元采集電壓信號(hào)；2.2智能終端的分類根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，智能終端大致可分為如下四類：1.分相智能終端：用于分相開關(guān)間隔；2.三相智能終端：用于三相開關(guān)間隔；3.PT智能終端：用于PT的信號(hào)采集及控制；4.變壓器智能終端：用于變壓器間隔；注：實(shí)際應(yīng)用中，三相智能終端亦常作為PT智能終端使用。合并單元工作原理及關(guān)鍵技術(shù)1、合并單元的基本工作原理

合并單元的交流模件從互感器采集模擬量信號(hào)，對(duì)一次互感器傳輸?shù)碾姎饬窟M(jìn)行合并和同步處理。母線合并單元稱為一級(jí)合并單元,間隔合并單元稱為二級(jí)合并單元。二級(jí)合并單元接收一級(jí)合并單元級(jí)聯(lián)的數(shù)字量采樣，再通過(guò)插值法對(duì)模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行同步處理。同步處理的作用是消除模擬量采樣與數(shù)字量采樣之間的延時(shí)誤差，從而消除相位誤差。

對(duì)于需要做電壓并列和切換的合并單元，需采集開關(guān)量信號(hào)（斷路器、隔刀位置）。裝置完成并列、切換功能后，將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8格式輸出。在組網(wǎng)模式下，為了使不同合并單元的采樣數(shù)據(jù)能夠同步，還需接入同步信號(hào)。

合并單元原理圖合并單元工作原理及關(guān)鍵技術(shù)2、數(shù)據(jù)同步-插值同步

裝置在接收到上一級(jí)合并單元的數(shù)字量采樣后，首先讀取其額定延時(shí)，根據(jù)額定延時(shí)回推數(shù)據(jù)，再根據(jù)自身的采樣時(shí)間序列進(jìn)行插值。

裝置的采樣時(shí)間序列往往與接收到的數(shù)字量采樣不在一個(gè)節(jié)拍上，裝置按照固定的采樣時(shí)間序列采樣，但接收到的離散數(shù)據(jù)并不與該序列重合。此時(shí)就需要用插值算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，使其每個(gè)采樣點(diǎn)都落在裝置的采樣序列上。采樣插值示意圖線性插值算法示意圖采樣延時(shí)回推示意圖虛線為裝置自身采樣頻率實(shí)點(diǎn)為接收采樣值頻率A、B為已知點(diǎn)，C為線性插值點(diǎn)D為該時(shí)刻實(shí)際點(diǎn)合并單元工作原理及關(guān)鍵技術(shù)3、插值的不足

插值算法是對(duì)原始采樣數(shù)據(jù)的重采樣，必然會(huì)造成對(duì)原始采樣的失真。經(jīng)對(duì)線性插值算法的研究，影響插值精度的最主要因素為采樣頻率和插值位置。各次諧波（80點(diǎn)）線性插值后的幅值增益各次諧波（256點(diǎn)）線性插值后的幅值增益各次諧波（80點(diǎn)）線性插值后的相角偏移各次諧波（256點(diǎn)）線性插值后的相角偏移合并單元工作原理及關(guān)鍵技術(shù)4、數(shù)據(jù)同步-序號(hào)同步

由于組網(wǎng)方式下存在較大的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)抖動(dòng)，采樣值報(bào)文到達(dá)時(shí)間不具有確定性，因此插值同步方式不再適用組網(wǎng)方式下的采樣值同步。組網(wǎng)方式下的采樣值同步必須滿足一個(gè)前提條件，即所有間隔合并單元必須保證采樣時(shí)刻一致，且對(duì)應(yīng)整秒時(shí)刻為0采樣序號(hào)。因此所有間隔合并單元需要外接同一個(gè)外同步信號(hào)源，包括IRIG-B、IEEE1588、GPS等。在此前提條件下組網(wǎng)方式采樣值同步可采用采樣序號(hào)同步實(shí)現(xiàn)FIFO（FirstInputFirstOutput）：先進(jìn)先出數(shù)據(jù)緩存器組網(wǎng)序號(hào)同步示意圖智能終端工作原理及關(guān)鍵技術(shù)1、智能終端工作原理智能終端通過(guò)開關(guān)量采集模塊采集開關(guān)、刀閘、變壓器等設(shè)備的信號(hào)量，通過(guò)模擬量小信號(hào)采集模塊采集環(huán)境溫濕度等直流模擬量信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)處理后，以GOOSE報(bào)文形式輸出。智能終端還接收間隔層發(fā)來(lái)的GOOSE命令，這些命令包括保護(hù)跳合閘、閉鎖重合閘、遙控開關(guān)/刀閘、遙控復(fù)歸等。裝置在接收到命令后執(zhí)行相應(yīng)操作。同時(shí)，智能終端還具備操作箱功能，支持就地手動(dòng)的開關(guān)操作。智能終端原理圖1.合并單元功能1.1模擬量信號(hào)輸入功能

合并單元通過(guò)自身的交流模件采集一次互感器的電流、電壓量。根據(jù)接入互感器的不同類型，合并單元的模擬量輸入通道可分為保護(hù)電流、測(cè)量電流、電壓（對(duì)于合并單元而言，一般不必區(qū)分保護(hù)電壓和測(cè)量電壓）、零序電壓等四種。1.2數(shù)字量輸入功能

在作為二級(jí)合并單元時(shí)，裝置需要接收上一級(jí)合并單元發(fā)送的數(shù)字量采樣。通常該采樣以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8（FT3）的報(bào)文格式發(fā)送。裝置對(duì)輸入的數(shù)字量采樣需要做插值同步。1.3開關(guān)量輸入功能

為了完成電壓并列和電壓切換功能，裝置需要接收母聯(lián)/分段開關(guān)及其刀閘的位置信號(hào)、PT道閘位置信號(hào)、母線側(cè)隔刀位置信號(hào)。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用1.4

母線合并單元的電壓并列功能智能站不在獨(dú)立配置電壓并列裝置。以雙母線主接線為例，母線電壓合并單元集成電壓并列邏輯，需采集母聯(lián)斷路器、Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置。同時(shí)配置并列把手。并列把手采用硬電纜接入母線合并單元；斷路器、刀閘位置通過(guò)電纜接入PT智能終端轉(zhuǎn)發(fā)GOOSE報(bào)文，母線合并單元通過(guò)GOOSE報(bào)文接入。此接入方式下母聯(lián)斷路器位置及Ⅰ母、Ⅱ母刀閘位置GOOSE報(bào)文采用雙點(diǎn)信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無(wú)效態(tài)）。并列邏輯：并列把手位置&母聯(lián)斷路器位置，母聯(lián)斷路器位置=斷路器位置&Ⅰ母隔刀位置&Ⅱ母隔刀位置。邏輯真值表如右圖所示。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用1.5

間隔合并單元的電壓切換功能智能變電站保護(hù)裝置不再集成電壓切換，由間隔合并單元集成切換邏輯。如右圖所示：母線合并單元通過(guò)光纖級(jí)聯(lián)，將兩段母線電壓傳遞給間隔合并單元，間隔合并單元接收電壓數(shù)字信號(hào)，同時(shí)采集Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置，完成切換功能。數(shù)字信號(hào)級(jí)聯(lián)采用（IEC9-2報(bào)文格式或IEC60044-7/8格式）。Ⅰ母隔刀、Ⅱ母隔刀位置通過(guò)電纜接入間隔智能終端，轉(zhuǎn)發(fā)GOOSE報(bào)文，間隔合并單元通過(guò)GOOSE報(bào)文接入，此接入方式下Ⅰ母、Ⅱ母隔刀位置GOOSE報(bào)文采用雙點(diǎn)信息（00:中間態(tài)、01:分位、10:合位、11:無(wú)效態(tài)）。邏輯真值表如右圖所示。1.6

數(shù)字量輸出功能

在完成對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理后，裝置將采樣數(shù)據(jù)以IEC61850-9-2或IEC60044-7/8形式輸出。

為滿足采樣數(shù)字信號(hào)離散性要求，發(fā)送的采樣報(bào)文間的間隔時(shí)間應(yīng)是基本固定的，以4kHz采樣頻率為例，采樣報(bào)文幀與幀間的時(shí)間間隔應(yīng)為250μs，誤差不超過(guò)±10μs。

合并單元采樣響應(yīng)時(shí)間不大于1ms，兩級(jí)級(jí)聯(lián)母線合并單元的間隔合并單元采樣響應(yīng)時(shí)間不大于2ms。1.7同步信號(hào)輸入及守時(shí)功能

裝置能接收外部同步信號(hào)完成同步功能，目前最常用的同步信號(hào)為IRIG-B碼，其它常見的同步信號(hào)有IEEE1588及PPS。

同時(shí)，裝置在滿足守時(shí)條件后（通常是對(duì)時(shí)時(shí)間達(dá)到一定要求后）應(yīng)能進(jìn)行守時(shí)，守時(shí)的指標(biāo)要求為時(shí)鐘信號(hào)丟失后10min內(nèi)時(shí)鐘誤差不超過(guò)±4μs。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用注：采樣頻率為每周波80點(diǎn)。推算兩點(diǎn)間時(shí)間間隔20mS/80點(diǎn)=250μS2智能終端功能2.1開關(guān)量輸入功能

智能終端支持接入從開關(guān)、變壓器等引來(lái)的強(qiáng)電信號(hào)，并能在自身日志中對(duì)這些開入信號(hào)的動(dòng)作時(shí)間等信息進(jìn)行記錄。開入功能主要的幾個(gè)性能指標(biāo)如下：（1）開入消抖：為防止因干擾等因素造成的信號(hào)抖動(dòng)、誤報(bào)，裝置需對(duì)開入進(jìn)行消抖處理，未達(dá)到消抖時(shí)間的開入信號(hào)認(rèn)為是無(wú)效信號(hào)，不記錄、不上送。通常消抖時(shí)間默認(rèn)設(shè)置為5ms。（2）開入動(dòng)作時(shí)間：為了保證信號(hào)能快速上送，須保證開入信號(hào)從硬接點(diǎn)動(dòng)作到GOOSE報(bào)文輸出總時(shí)間不超過(guò)10ms。（3）開入分辨率：裝置應(yīng)能區(qū)別不同時(shí)間到來(lái)的開入信號(hào)，嚴(yán)格區(qū)分其動(dòng)作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時(shí)間1ms以上的開入信號(hào)。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用2.2模擬量小信號(hào)輸入功能

智能終端一般安裝在智能戶外柜中，對(duì)于戶外設(shè)備需要監(jiān)視其環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號(hào)通過(guò)傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測(cè)控等裝置。對(duì)于變壓器，同時(shí)還需監(jiān)視其油溫等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)亦通過(guò)傳感器接入到智能終端。以上這些信號(hào)通常采用4-24mA和0-5V的弱電信號(hào)傳輸，對(duì)于模擬量小信號(hào)，其主要考核采樣精度，合格指標(biāo)為誤差不超過(guò)滿量程的千分之五。2.3GOOSE輸入功能

智能終端需接收保護(hù)、測(cè)控等裝置發(fā)送的GOOSE信號(hào)，并根據(jù)GOOSE命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，同時(shí)裝置應(yīng)能記錄接收的GOOSE命令。（1）開出動(dòng)作時(shí)間：為了保證信號(hào)能快速上送，須保證開入信號(hào)從硬接點(diǎn)動(dòng)作到GOOSE報(bào)文輸出總時(shí)間不超過(guò)10ms。（2）開入分辨率：裝置應(yīng)能區(qū)別不同時(shí)間到來(lái)的開入信號(hào)，嚴(yán)格區(qū)分其動(dòng)作先后順序；為此，要求裝置能區(qū)分間隔時(shí)間1ms以上的開入信號(hào)。2.4GOOSE輸出功能

智能終端采集到的開入信號(hào)、模擬量小信號(hào)以及自身告警信號(hào)等都需要上送給間隔層裝置，以供保護(hù)、測(cè)控等裝置使用監(jiān)控。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用2.5

操作箱功能

智能終端集成傳統(tǒng)變電站中的操作箱的功能。對(duì)于斷路器智能終端，應(yīng)具備分合閘回路、分合刀閘回路、合后監(jiān)視、事故總信號(hào)、閉鎖重合閘、操作電源監(jiān)視、控制回路斷線監(jiān)視、三相不一致和直跳信號(hào)監(jiān)視等斷路器操作箱功能。對(duì)于本體智能終端應(yīng)具備合（分）刀閘，升檔（降檔、急停），閉鎖調(diào)壓，啟動(dòng)風(fēng)冷等功能。2.6

本體保護(hù)功能

變壓器智能終端通常還可集成本體保護(hù)功能。裝置在收到本體重瓦斯、冷控失電等非電量跳閘信號(hào)后，非電量保護(hù)應(yīng)能立即或延時(shí)出口動(dòng)作。

為防止非電量保護(hù)誤動(dòng)作，非電量保護(hù)的啟動(dòng)繼電器動(dòng)作功率應(yīng)不低于5W；動(dòng)作電壓應(yīng)在55~70%直流額定電壓范圍內(nèi)。2.7

對(duì)時(shí)功能

智能終端需要具備對(duì)時(shí)功能。開入時(shí)間記錄等功能的實(shí)現(xiàn)依賴于對(duì)時(shí)功能。目前實(shí)際使用中最常見的對(duì)時(shí)信號(hào)為IRIG-B碼，另外有少量變電站使用IEEE1588對(duì)時(shí)。合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用2.8、三相不一致告警三相不一致保護(hù)功能以及各種壓力閉鎖功能宜在斷路器本體操作機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。智能終端具備告警功能。邏輯如下圖所示。分為軟件合成方式和硬開入方式。硬開入方式：智能終端具備三相不一致開入。機(jī)構(gòu)及操作回路完成繼電器搭接。軟合成方式：由智能終端輔助接點(diǎn)按照三相不一致邏輯合成。2.9、事故總智能終端事故總邏輯：KKJ&TWJ。TWJ采用硬開入方式和軟合成方式。硬開入方式：智能終端具備事故總開入。KKJ與TWJ輔助接點(diǎn)串接后直接接入該開入點(diǎn)。軟合成方式：KKJ采硬開入，TWJ采用開關(guān)機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)，內(nèi)部按照事故總邏輯合成。事故總邏輯示意圖（分相）事故總邏輯示意圖（三相）三相不一致告警邏輯示意圖合并單元、智能終端的功能及應(yīng)用2.10控制回路斷線閉鎖另一套智能終端重合閘邏輯示意圖閉鎖本套保護(hù)重合閘邏輯示意圖2.11閉鎖重合閘控制回路斷線邏輯示意圖（三相）控制回路斷線邏輯示意圖（分相）合并單元、智能終端信號(hào)釋義序號(hào)信號(hào)名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯(cuò)裝置內(nèi)部配置解析錯(cuò)誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對(duì)時(shí)異常GPS對(duì)時(shí)不成功6GOOSE接收中斷合并單元接收測(cè)控、智能終端等GOOSE中斷合并單元公用信號(hào)：序號(hào)信號(hào)名稱釋義1SV接收中斷間隔合并單元接收母線電壓合并單元SV中斷2PT切換刀閘位置無(wú)效刀閘位置存在00或11無(wú)效狀態(tài)3切換于Ⅰ母/Ⅱ母該間隔PT切換至Ⅰ/Ⅱ母運(yùn)行4同時(shí)動(dòng)作PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為合位5同時(shí)返回PT切換中Ⅰ、Ⅱ母刀閘均為分位間隔合并單元信號(hào)：合并單元、智能終端信號(hào)釋義序號(hào)信號(hào)名稱釋義1Ⅰ母并Ⅱ母I母和II母均使用I母電壓2Ⅱ母并Ⅰ母I母和II母均使用II母電壓3Ⅰ、Ⅱ母不并I、II母分別使用各自電壓4Ⅱ母并Ⅲ母三段母線PT并列時(shí)使用，II母和III母均使用II母電壓5Ⅲ母并Ⅱ母三段母線PT并列時(shí)使用，II母和III母均使用III母電壓6Ⅱ、Ⅲ母不并三段母線PT并列時(shí)使用，II母和III母分別使用各自電壓7PT并列異常PT并列條件出現(xiàn)異常，如把手位置矛盾，PT并列中母聯(lián)斷路器與刀閘位置出現(xiàn)00或11等無(wú)效態(tài)。8PT并列指示燈異常母聯(lián)/分段斷路器等相關(guān)位置異常，需檢查報(bào)文中位置是否存在00或11等無(wú)效狀態(tài)。母線PT合并單元信號(hào)：合并單元、智能終端信號(hào)釋義序號(hào)信號(hào)名稱釋義1檢修指示裝置是否處于檢修狀態(tài)2配置錯(cuò)裝置內(nèi)部配置解析錯(cuò)誤3光耦異常裝置開入模件正電源消失4模塊異常裝置模件故障5對(duì)時(shí)異常GPS對(duì)時(shí)不成功6GOOSE接收中斷智能終端接收保護(hù)、測(cè)控等裝置GOOSE中斷7位置指示信號(hào)間隔智能終端斷路器（A、B、C分相及三相）、隔刀、地刀；PT智能終端PT刀閘、地刀位置；本體智能終端中性點(diǎn)刀閘、地刀位置8保護(hù)用GOOSE信號(hào)閉鎖重合閘、開關(guān)壓力低禁止重合閘、KKJ合后位置、SHJ、STJ、TJR、TJF等智能終端信號(hào)：合并單元、智能終端信號(hào)釋義序號(hào)信號(hào)名稱釋義9監(jiān)視信號(hào)控回?cái)嗑€、操作電源失電、事故總、另一套合并單元閉鎖（告警）、另一套智能終端閉鎖（告警）燈10間隔層五防閉鎖狀態(tài)間隔五防滿足條件，測(cè)控裝置五防節(jié)點(diǎn)閉合，通過(guò)GOOSE發(fā)送智能終端，智能終端收到命令后轉(zhuǎn)發(fā)閉鎖狀態(tài)GOOSE信號(hào)。11命令確認(rèn)信號(hào)智能終端收到GOOSE命令時(shí)，相應(yīng)確認(rèn)命令置位，通過(guò)GOOSE發(fā)送給測(cè)控等裝置。12繼電器反校信號(hào)智能終端接收到保護(hù)跳合閘命令，跳合閘繼電器動(dòng)作后，相應(yīng)反校信號(hào)置位，通過(guò)GOOSE發(fā)送給測(cè)控等裝置。13溫濕度信號(hào)監(jiān)視戶外柜內(nèi)環(huán)境溫度和環(huán)境濕度，這些信號(hào)通過(guò)傳感器接入到裝置終端中，再由智能終端上送給測(cè)控等裝置。14本體智能終端中非電量跳閘、告警信號(hào)非電量跳閘、告警信號(hào)動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)GOOSE信號(hào)置位。智能終端信號(hào)：戶外智能控制柜一、目的和意義

合并單元、智能終端需就地安裝在戶外智能控制柜內(nèi)。戶外溫度、濕度、日照、雨水等大氣環(huán)境及一次設(shè)備電磁干擾因素均會(huì)對(duì)智能設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不利影響。戶外智能控制柜技術(shù)要求柜體本身能承擔(dān)和消除這些不利影響,為設(shè)備提供接近室內(nèi)的工作環(huán)境,提供全方位的防護(hù),從而保證智能設(shè)備在戶外條件下正常穩(wěn)定運(yùn)行。二、主要標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)1、機(jī)柜外殼防護(hù)等級(jí)達(dá)到GB4208外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）IP56的要求。2、環(huán)境等級(jí)達(dá)到GB/T19183的環(huán)境等級(jí)2的氣候條件要求。3、EMC性能達(dá)到GB18663.3中的2級(jí)。4、抗生物侵害能力達(dá)到GB/T19183生物試驗(yàn)等級(jí)2要求。5、抗化學(xué)活性能力達(dá)到GB/T19183抗化學(xué)活性試驗(yàn)2要求。6、機(jī)械動(dòng)載荷能力達(dá)到GB/T19183振動(dòng)與沖擊等級(jí)2要求戶外智能控制柜三、關(guān)鍵技術(shù)

戶外控制柜需具備的關(guān)鍵技術(shù)包括：1、控制柜冷卻技術(shù)；2、防水設(shè)計(jì)；3、空氣濾網(wǎng)的自動(dòng)除塵技術(shù)；4、完備的信息交互技術(shù)。1、控制柜冷卻技術(shù)控制柜冷卻技術(shù)包括空調(diào)冷卻技術(shù)和強(qiáng)迫風(fēng)冷技術(shù)。1.1空調(diào)冷卻技術(shù)右圖顯示的是空調(diào)在控制柜內(nèi)的降溫原理與效果?？照{(diào)的優(yōu)點(diǎn)是溫控效果好，可有效的將柜內(nèi)溫度控制在相對(duì)溫度的狀態(tài)。但其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴、能耗高，不符合當(dāng)前綠色環(huán)保的科技主題。同時(shí)，空調(diào)有一定的損壞率，一般空調(diào)廠家對(duì)戶外空調(diào)的質(zhì)保承諾均為1年，如空調(diào)發(fā)生故障，不僅現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)困難，且由于沒(méi)有冗余設(shè)計(jì)，會(huì)使柜內(nèi)溫控系統(tǒng)失效，產(chǎn)生重大安全隱患。圖

空調(diào)冷卻技術(shù)示意圖戶外智能控制柜1.2熱交換器技術(shù)右圖顯示的是熱交換器技術(shù)的降溫原理與效果。采用熱交換器來(lái)進(jìn)行對(duì)機(jī)柜內(nèi)部工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，防護(hù)等級(jí)可做到IP66。但該方案的價(jià)格較高，能耗低，但其熱交換散熱效率低、熱傳遞方向不受控。特別是如果調(diào)試時(shí)空氣濕度較大，則當(dāng)柜門關(guān)閉后，潮濕的空氣將始終在柜內(nèi)循環(huán)，導(dǎo)致濕氣無(wú)法散出柜外，當(dāng)白天溫度較高時(shí)，水蒸氣溶解在空氣中，而夜晚溫度較低的情況下，潮濕的空氣極易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，對(duì)柜內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生不利影響。圖

強(qiáng)迫風(fēng)冷技術(shù)示意圖戶外智能控制柜1.3強(qiáng)迫風(fēng)冷技術(shù)右圖顯示的是強(qiáng)制風(fēng)冷散熱技術(shù)的降溫原理與效果。強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱技術(shù)是屬于直接散熱技術(shù)，他是將柜外冷空氣直接輸送到柜內(nèi)，再將發(fā)熱設(shè)備進(jìn)行冷卻后形成的熱空氣直接排除柜外。強(qiáng)迫風(fēng)冷技術(shù)最關(guān)鍵的是保證機(jī)柜進(jìn)出空氣的通風(fēng)孔的防水和防塵設(shè)計(jì)上，同時(shí)還要做到空氣過(guò)濾裝置的自動(dòng)除塵和免維護(hù)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在環(huán)境溫度為40℃時(shí)，空調(diào)冷卻技術(shù)可使柜內(nèi)溫度達(dá)到30℃，使用強(qiáng)制風(fēng)冷散熱技術(shù)的柜內(nèi)頂部溫度最高大約為45℃，底部溫度最低約為空氣外部環(huán)境溫度。圖

強(qiáng)迫風(fēng)冷技術(shù)示意圖戶外智能控制柜2防水設(shè)計(jì)

戶外智能控制柜如采用迷宮式多重防水戶外機(jī)柜技術(shù)，防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IP56。該技術(shù)是利用同為流體的空氣與水特性上的差異，設(shè)計(jì)出阻止水通過(guò)而允許空氣通過(guò)的通道。由于空氣與水受重力影響的不同特性，采用多重插指型防水結(jié)構(gòu)，使得外部的水經(jīng)過(guò)多次折射后無(wú)法流入柜頂?shù)耐L(fēng)口，而是自機(jī)柜四周的泄水槽排除柜外。同時(shí)由于空氣不受該結(jié)構(gòu)的影響，仍可自由的排除柜外，從而達(dá)到防水的效果，經(jīng)試驗(yàn)防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP56，即可防止下圖所示角度的猛烈噴水進(jìn)入柜內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)沙大，冰雪顆粒細(xì)小等極端氣候條件時(shí)也可為柜內(nèi)裝置提供可靠的防護(hù)。圖

多重插指型防水結(jié)構(gòu)技術(shù)戶外智能控制柜3

空氣濾網(wǎng)的自動(dòng)除塵技術(shù)

為防止進(jìn)氣口的通風(fēng)防塵濾網(wǎng)被沙塵堵塞，造成空氣流通不暢，戶外智能控制柜可采用了空氣濾網(wǎng)積塵的自動(dòng)除塵系統(tǒng),利用可自動(dòng)控制的振動(dòng)馬達(dá)，對(duì)防塵濾網(wǎng)進(jìn)行定期的除塵處理，免去了人工現(xiàn)場(chǎng)開門拆卸濾網(wǎng)進(jìn)行除塵的工作，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和現(xiàn)場(chǎng)的工作效率。自動(dòng)除塵技術(shù)工作原理如右圖所示。圖

風(fēng)扇反吹震動(dòng)落灰狀態(tài)圖

正常工作狀態(tài)控制信號(hào)戶外智能控制柜4、完備的信息交互技術(shù)控制柜內(nèi)安裝智能溫控裝置，對(duì)柜體內(nèi)部環(huán)境溫度、環(huán)境濕度，溫控電源、風(fēng)扇狀態(tài)、加熱除濕狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息上傳，保證運(yùn)行人員在后臺(tái)能隨時(shí)了解和記錄柜體內(nèi)部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜及柜內(nèi)工作環(huán)境及工作狀態(tài)的后臺(tái)可視化。智能溫控裝置工作原理圖如下圖所示。圖

智能溫控裝置工作原理運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施一、異常告警報(bào)文處理措施1合并單元SV接收中斷：檢查SV級(jí)聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。PT切換刀閘同時(shí)動(dòng)作/返回：確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)刀閘位置是否與報(bào)文一致。PT刀閘位置異常：確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)刀閘位置是否正確，檢查報(bào)文中隔刀位置是否存在00或11等無(wú)效狀態(tài)。對(duì)時(shí)異常:檢查對(duì)時(shí)裝置是否運(yùn)行正常，對(duì)時(shí)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。檢修壓板狀態(tài)：確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)是否需要處于檢修狀態(tài)，對(duì)于與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)不一致的應(yīng)確認(rèn)影響。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施2智能終端GOOSE接收中斷：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。跳合閘命令確認(rèn)：檢查跳合閘命令與實(shí)際是否一致。閉鎖重合閘/壓力低閉鎖重合閘:檢查信號(hào)狀態(tài)是否與現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)一致?？鼗厥щ?控回?cái)嗑€：確認(rèn)操作電源是否正常，跳合閘回路有無(wú)斷線、脫落現(xiàn)象。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施1合并單元SV級(jí)聯(lián)斷鏈

SV接收狀態(tài)指示燈異常：檢查SV級(jí)聯(lián)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。二級(jí)合并單元對(duì)級(jí)聯(lián)光纖通訊狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，通訊狀態(tài)異常時(shí)SV接收狀態(tài)指示燈閃爍。合并單元級(jí)聯(lián)示意圖如下圖所示。合并單元SV采樣級(jí)聯(lián)回路示意圖二、信號(hào)指示燈異常處理措施運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施2合并單元GOOSE斷鏈GOOSE接收狀態(tài)指示燈異常：檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。

以雙母線間隔合并單元為例，其接收的GOOSE信息較少，一般為從組網(wǎng)口接收智能終端刀閘位置，需檢查四個(gè)點(diǎn)的光功率。合并單元GOOSE接收回路示意圖運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施3智能終端GOOSE斷鏈GOOSE斷鏈時(shí)GOOSE接收狀態(tài)指示燈異常。檢測(cè)GOOSE通訊鏈路。智能終端的GOOSE數(shù)據(jù)集可能有多個(gè)，每個(gè)GOOSE數(shù)據(jù)集均有對(duì)應(yīng)的中斷告警信號(hào)，如右圖所示。智能終端GOOSE中斷，需要根據(jù)后臺(tái)信號(hào)名稱，依據(jù)裝置背面標(biāo)簽所示，找到通訊異常的端口，進(jìn)行通訊故障排查。檢測(cè)故障光纖回路。檢查GOOSE通訊光纖連接是否正常，是否出現(xiàn)斷線、脫落、松動(dòng)、光口發(fā)送、接收功率是否異常。

運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施4斷鏈檢測(cè)方法

合并單元級(jí)聯(lián)通訊狀態(tài)異常的本質(zhì)原因是光纖傳輸衰耗大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)通訊中斷。衰耗過(guò)大的原因包括：光纖折損、光纖曲率半徑過(guò)大、光纖熔接質(zhì)量不合格、光纖與裝置光口連接松動(dòng)等。

光纖彎曲過(guò)大是光衰耗大的常見原因，光纖常規(guī)要求不大于45°的彎曲走線，禁止折疊或大于45°的彎曲走線。

級(jí)聯(lián)光纖斷線、折損的檢測(cè)方法可在光纖一端強(qiáng)光射入，另一端人工肉眼觀察是否有光源來(lái)判斷，但有時(shí)光纖衰耗過(guò)大也會(huì)造成鏈路中斷或通訊時(shí)好時(shí)斷，另外光器件也有一定故障幾率，這是肉眼無(wú)法判斷的，此時(shí)就需要光功率計(jì)來(lái)測(cè)試級(jí)聯(lián)光纖兩端的光功率。

實(shí)際接收光功率=發(fā)送光功率-光傳輸距離*衰耗系數(shù)/km-衰耗裕度。

光纖的衰耗系數(shù)：1310nm波長(zhǎng)0.4dB/km，衰耗裕度：一般每個(gè)法蘭頭衰耗

為0.5dB，經(jīng)過(guò)法蘭頭個(gè)數(shù)N*0.5dB即為衰耗裕度。

規(guī)范中近一步明確了具體參數(shù)要求，發(fā)送端光功率：-20dBm~-14dBm，接收端光功率接收靈敏度：-31dBm~-14dBm。在發(fā)送端與接收端測(cè)試光功率均應(yīng)能在上述范圍內(nèi)。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施5PT切換燈異常

PT切換邏輯是根據(jù)間隔刀閘位置判斷的，主要是在雙母線接線時(shí)間隔對(duì)所在母線的識(shí)別。刀閘1.刀閘2位置用雙點(diǎn)表示，智能終端同時(shí)采集刀閘的合位和分位，根據(jù)合位和分位共同判斷出刀閘實(shí)際位置。在倒閘操作中，兩把刀閘同時(shí)掛在母線上，裝置報(bào)警“同時(shí)動(dòng)作”，兩把刀閘同時(shí)分開，裝置報(bào)警“同時(shí)返回”，兩把隔刀位置任一出現(xiàn)00或11狀態(tài)時(shí)，裝置報(bào)警“位置異?！?。

裝置報(bào)警“位置異?！睍r(shí)，PT切換邏輯仍按上一正常位置狀態(tài)邏輯保持，此時(shí)不可對(duì)合并單元斷電，因斷電后因初始上電不能獲取正確的位置狀態(tài)，發(fā)送的電壓值品質(zhì)無(wú)效，保護(hù)裝置有失壓危險(xiǎn)，必須將“位置異常”信號(hào)消除后，才可對(duì)合并單元進(jìn)行斷電操作。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施6PT并列指示燈異常PT并列功能是在PT一次設(shè)備檢修時(shí)，在一次設(shè)備并列情況下，二次電壓共用使用運(yùn)行PT采集到的電壓，PT并列邏輯在PT合并單元中實(shí)現(xiàn)。PT并列使用手動(dòng)并列方式，由現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)一次設(shè)備檢修情況，選擇并列方式。母聯(lián)或分段斷路器和刀閘同時(shí)為合位時(shí)并列，母聯(lián)或分段及其刀閘1、刀閘2使用雙點(diǎn)來(lái)表示，三者均為合位時(shí)才可并列，任一分位即解列。三者位置出現(xiàn)無(wú)效態(tài)時(shí)，不可對(duì)PT合并單元進(jìn)行斷電操作，PT合并單元初始上電不能獲得正確的位置狀態(tài)，不能完成并列功能，對(duì)PT檢修的母線上間隔有失壓危險(xiǎn)。7對(duì)時(shí)指示燈異常

檢查對(duì)時(shí)裝置是否運(yùn)行正常，對(duì)時(shí)光纖連接是否正常，是否有出現(xiàn)斷線、脫落現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)光纖連接問(wèn)題，更換備用光纖。保護(hù)采樣采用直采方式時(shí)，對(duì)時(shí)異常不會(huì)影響保護(hù)功能。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施狀態(tài)合并單元不檢修合并單元檢修保護(hù)裝置不檢修正常判別檢修異常，閉鎖保護(hù)保護(hù)裝置檢修檢修異常，閉鎖保護(hù)正常判別，報(bào)文置檢修合并單元與保護(hù)檢修判別機(jī)制狀態(tài)智能終端不檢修智能終端檢修保護(hù)裝置不檢修正常判別檢修異常，閉鎖保護(hù)保護(hù)裝置檢修檢修異常，閉鎖保護(hù)正常判別，報(bào)文置檢修智能終端與保護(hù)檢修判別機(jī)制8檢修異常

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)是否需要處于檢修狀態(tài)，對(duì)于與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)不一致的應(yīng)確認(rèn)影響。智能變電站檢修的含義有了很大的改變，檢修不一致會(huì)閉鎖保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)不能輕易投退檢修壓板。合并單元、智能終端的檢修判別機(jī)制如下表所示。運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機(jī)制判別原理分析。1.1誤投入母線合并單元檢修壓板對(duì)本合并單元的影響發(fā)送的報(bào)文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報(bào)文對(duì)間隔合并單元的影響級(jí)聯(lián)后的電壓值為檢修態(tài)對(duì)線路保護(hù)裝置的影響線路保護(hù)按PT斷線處理，閉鎖縱聯(lián)和距離保護(hù)，開放復(fù)壓閉鎖對(duì)母差保護(hù)的影響母差保護(hù)按PT斷線處理，開放兩段母線電壓復(fù)壓閉鎖三、合并單元、智能終端檢修及安措運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機(jī)制判別原理分析。1.2誤投入間隔合并單元檢修壓板對(duì)本合并單元的影響發(fā)送的報(bào)文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報(bào)文對(duì)母線合并單元的影響將收到的正常母線電壓置檢修位對(duì)線路保護(hù)裝置的影響閉鎖線路保護(hù)所有保護(hù)功能對(duì)母差保護(hù)的影響閉鎖母差差動(dòng)保護(hù)思考：此時(shí)能否退出母差裝置該間隔SV接收軟壓板？跨間隔保護(hù)裝置，一次設(shè)備停運(yùn)后后，才可退出對(duì)應(yīng)SV接收軟壓板運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施1檢修案例分析選取線路典型間隔，如右圖所示。按照檢修機(jī)制判別原理分析。1.3誤投入間隔智能終端檢修壓板對(duì)本智能終端的影響發(fā)送的報(bào)文為檢修態(tài)，只處理檢修態(tài)報(bào)文對(duì)間隔合并單元的影響保持PT切換狀態(tài)對(duì)線路保護(hù)裝置的影響線路保護(hù)裝置收到的位置信息保持為檢修前狀態(tài)，線路保護(hù)邏輯正常動(dòng)作，但不能跳開斷路器對(duì)母差保護(hù)的影響母差保護(hù)裝置收到的位置信息保持為檢修前狀態(tài)，保護(hù)邏輯正常動(dòng)作，但不能跳開該間隔斷路器運(yùn)維中的常見缺陷及處理措施2

檢修安措選取線路典型間隔，如右圖所示。分