直流电场感应的非侵入式出口硬压板状态检测.pdf
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1、 年第卷第期 传感器与微系统():()直流电场感应的非侵入式出口硬压板状态检测杨远航,杨桥伟,石恒初,李本瑜,张文斌,游昊(云南电力调度控制中心,云南昆明;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明)摘要:针对现有压板不具备状态监测和测量电量功能,以及接触测量会影响二次回路等问题,提出了一种非接触式在线智能检测方法和监测系统。利用直流电场感应原理,在被测硬压板无工频变化、无电流通过的情况下,根据非接触式测量方式检测硬压板次级触电背部接线电压信息来判断出口压板的投退状态,实现了对压板状态的监测。介绍了该系统组成单元功能和出口硬压板直流电场检测传感器的测量方法,解决了现有检测方式无法识别压板“假投入”的问
2、题,现场实验验证表明,所提检测方法安全、有效。关键词:出口压板;非侵入式;直流电场;智能检测中图分类号:;文献标识码:文章编号:(),(,;,):,:;引言硬压板广泛应用于电力系统继电保护和自动装置等电力二次设备出口回路中,作用是在保护装置出口跳闸或自动装置出口控制回路中增加可人工操作的回路断点,可实现保护或自动装置回路的人工操作,确保保护或自动装置回路可靠断开。随着二次远程运维模式推进,对现场二次设备出口硬压板的远方监视变得愈发迫切,而实现硬压板远方监视的基础在于准确检测其投退状态,。目前,普遍采用通过位置传感器、双联压板等表征压板姿态信息的方式来检测压板投退状态,文献提出一种变电站保护出口
3、压板状态的电量监测技术,通过在操作回路的出口压板两侧并入个电压型继电器,并基于设定的判别逻辑,实现出口压板状态的综合判断。文献 提出了智能变电站继电保护系统的构成,给出了软件总体结构以及各个主要功能模块,并完成了系统各个分界面的设计。文献设计了断路器操作回路的智能化监测系统,其中涉及回路压板状态监控。文献 研究了继电保护和自动装置压板回路远方控制技术。以上文献分别从压板状态监测、压板状态控制和压板状态识别等角度进行了分析,在一定程度上解决了传统方式中依靠人工巡检方式对压板状态实时监收稿日期:基金项目:中国南方电网有限责任公司创新资助项目()传 感 器 与 微 系 统第卷视的困境,但是各方案归根
4、到底,仍然只是一种“姿态”的监视,未能真正实现压板“投退”对应回路“通断”的本质监视,无法规避由于人员误操作、压板质量问题、回路松动等原因导致的压板虽在“投入”但回路却处“断开”状态的“假投入”检测盲区。鉴于此,本文提出了一种新的出口压板非侵入式在线检测方法与智能监测系统,该方法利用压板“投退”状态下对应的出口回路直流电位变化特征,通过直流电场感应原理,在被测硬压板次级触点接线中,利用非侵入方式检测硬压板次级触点背部接线电压信息,判断硬压板的投退状态以及出口回路通断状态,从根本上解决了上述所遇到的问题,进一步消除电力二次设备出口压板“假投入”隐患。压板在线状态监测系统的结构与工作原理压板在线状
5、态监测系统结构本文设计的出口压板状态在线智能监测系统主要由传感层、汇聚层、网络层、应用层构成,如图所示:)传感层:在硬压板次级触点背部接线位置安装直流电场检测传感器;)汇聚层:安装数据采集终端压板状态汇聚单元;)网络层:安装压板状态管理单元,集中监测多个出口压板状态,通过通信交换机与保信子站单向通信;)应用层:保信子站单向实时接收压板位置信息,并上送到各级调控机构保信主站。传感器 N传感器 1传感层汇聚单元 N屏柜 N汇聚层通信单元以太网61850/103 规约网络层安全区传统子站调度数据网应用层各级调控机构保信主站RS-485以太网以太网屏柜 1汇聚单元 1RS-485传感器 1 传感器 N
6、图压板在线状态监测系统结构压板投退状态检测原理在传统的各种电力二次设备中,以继电保护设备为例,压板用以接通或断开某个二次回路,压板两端的接线一端将连接负电位,一端为悬空接线,连接保护装置动作接点。本文提出了非侵入式压板状态监测传感器,其原理是伴随着压板的投退状态,悬空接线的一端将出现“得电”或“失电”,主要表现为直流电压的通断(非电流),来表征为电学参量电场(电荷)的有无,具体为:当压板退时,下端子电压为;压板投切时,下端子电压为,因此,传感器需安装在下端子位置,实现直流电场的非接触测量。非侵入式硬压板在线状态监测传感器直流电场传感器工作原理基于静电场中的高斯定理珝珝()式中 为真空中的任意闭
7、合曲面;珗为真空中的电场强度;为真空介电常数;为该曲面中的自由电荷。图为场磨式电场传感器的结构示意。场磨式电场传感器应片上产生周期性的感应电流(),感应电流的幅值大小和被测的电场具有线性关系()()()()式中()为感应片暴露于被测电场中的总面积;为空气介电常数;珝为被测电场强度。电机光电码盘感应片屏蔽片E图场磨式直流电场传感器测量原理 如图所示,传感器的屏蔽片接地,在激励电压驱动下带动屏蔽片周期性屏蔽、暴露感应片,感应片表面的感应电荷量周期性改变,产生感应电流,此电流幅值与被测电场幅值成正比,测量此电流值即可达到测量被测电场的目的。传感器单元安装位置传感器通信接口端子通过 平屏蔽线缆与压板状
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