【文章內(nèi)容簡介】 間隔層保護測控裝置之間通過面向通用對象的變電站事件 ( GOOSE)實時傳送信號量。間隔層保護裝置的跳閘命令以及測控裝置的跳合閘命令 ,按不同的 GOOSE 優(yōu)先級傳送到智能控制單元 ,由智能控制單元通過硬接線輸出到一次設(shè)備 ,達(dá)到取消屏間硬連接線的要求?，F(xiàn)階段保護測控裝置的開入和開出部分 ,按數(shù)字化變電站系統(tǒng)的要求進行設(shè)計。 ZNK1系列開關(guān)控制單元（控制功能單元） 開關(guān)智能控制單元外形圖 ZNK系列智能開關(guān)控制單元作為數(shù)字化變電站三層結(jié)構(gòu)中過程層的典型設(shè)備，主要擔(dān)負(fù)一個間隔內(nèi)一次設(shè)備位置和狀態(tài)告警信息的采集和監(jiān)視，對設(shè)備的智能控制，并具有防誤操作功能。按照不同類型的一次設(shè)備，可配合我公司 的斷路器產(chǎn)品使用。 ZNK系列斷路器智能控制單元（以下簡稱 ZNK或裝置）適用于一個完整的單跳閘線圈的斷路器間隔 —— 最大容量雙母線帶旁母接線形式： 1 個斷路器和 6 個刀閘。 ZNK系列智能開關(guān)控制單元的應(yīng)用，光纜徹底取代了電纜，各類信息全部通過光纜交互，將傳統(tǒng)斷路器改造為滿足數(shù)字化需求的智能一次設(shè)備。 1) 適用范圍 ZNK系列開關(guān)智能控制器 ZNK系列開關(guān)智能控制器應(yīng)用連接圖 2) 裝置功能詳細(xì)介紹 a 開入功能 裝置開入功能提供 32路經(jīng)光電隔離的空觸點開入，用于本間隔內(nèi)斷路器、刀閘的位置和一次設(shè)備告警信息的采集和監(jiān)視。信號采集回路具有防止接點抖動的能力。 裝置除了硬接點開入外，還支持符合 DL/T 標(biāo)準(zhǔn)的 GOOSE 服務(wù)，滿足過程層和間隔層智能設(shè)備之間開關(guān)量和控制數(shù)據(jù)交換。簡稱 GOOSE 開入。 b 開出功能 裝置提供 15 路硬開出接點。其中第 DO DO2 路作為保護用斷路器的分合控制，第 DO3DO15 路作為通用控制。 為了保證控制出口的安全性，裝置除了提供具有公共端的合閘分閘接點外，還提供獨立的接點控制開出的電源，有確保裝置異常時，分合開出的可靠性。 裝置除了硬接點開出外，而且還通過 GOOSE 機制采集的信息或自身通過邏輯判斷出的信息傳送給過程層網(wǎng)絡(luò)，供需要這些信息的智能設(shè)備選用。簡稱 GOOSE 開出。 c機構(gòu)操作箱控制回路功能 操作回路適用于具有單跳閘線圈三相的斷路器控制操作，包含分合閘回路、分合閘保持回路、防斷路器跳躍回路、壓力閉鎖回路、SF6 及其他閉鎖回路、位置監(jiān)視回路、 信號回路。 其中防斷路器跳躍回路和閉鎖回路可根據(jù)用戶的選擇靈活取消。 c 邏輯閉鎖功能 防誤措施是保證刀閘操作正確實施的重要措施之一， 不但操作人員的安全意識加強，必要的設(shè)備防誤措施也是非常重要的。目前電力系統(tǒng)使用的防誤閉鎖裝置主要有：機械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖、機械程序鎖、微機式。本裝置內(nèi)部可實現(xiàn)可靠的硬 件邏輯閉鎖功能。 d 對時功能 支持 SNTP對時方式。 對時精度： ≤1 ms。 e 通訊功能 裝置適用于符合 IEC 61850 規(guī)范的全數(shù)字化變電站， 開關(guān)量數(shù)據(jù)和控制命令以 GOOSE機制在過程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間雙向傳遞，通過定制服務(wù)，實現(xiàn)過程層網(wǎng)絡(luò)中智能設(shè)備之間的信息共享。 f 智能開關(guān)控制單元 GOOSE報文配置功能 如上圖所示， ZNK系列開關(guān)智能控制器除提供用于操作斷路器的 GOOSE服務(wù)外，按照 IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，還提供從外部進行配置的通訊服務(wù)，可以通過以太網(wǎng)對智能斷路器控制器內(nèi)部GOOSE收發(fā)參數(shù)進行配置。部分可配置參數(shù)如： 以太網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)識（ APPID）、控制塊標(biāo)記（ GoCBRef）、數(shù)據(jù)集標(biāo)記（ DatSet）應(yīng)用標(biāo)記（ GoID）、源 MAC地址、目的 MAC地址、配置版本號（ ConfRev），測試模式（ Test）、通道數(shù)（ NumDatSetEntry）等。 下圖即為 GOOSE配置界面圖： ZNK開關(guān)智能控制器 GOOSE配置界面 g 記錄功能 (1)事件順序記錄，按時間順序記錄通用開入變位、來自過程層網(wǎng)絡(luò)的 GOOSE 開入信息。 (2)異常告警記錄，詳細(xì)記錄裝置自檢告警信息。 (3)記錄容量，可循環(huán)記錄 200 次事件和告警信息。 h 裝置自檢功能 裝置自檢功能包括開出回路、定值、程序、電源等自檢項目。當(dāng)在出現(xiàn)異常時，設(shè)備輸出告警燈點亮， 同時發(fā)送 GOOSE 告警信號， 并根據(jù)其嚴(yán)重程度決定是否閉鎖裝置功能，防止事故的進一步擴大。 變電站全數(shù)字化改造后，光纖網(wǎng)絡(luò)報文取代了傳統(tǒng)電纜。復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)報文給調(diào)試維護工作帶來了不便，因此裝置提供了詳盡 GOOSE 報文記錄和網(wǎng)絡(luò)自檢機制。根據(jù)告警信息可快速定位故障，提高維護效率。 斷路器設(shè)備在線監(jiān)測裝置（狀態(tài)監(jiān)測功能單元） 斷路器在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)國網(wǎng)導(dǎo)則要求，我們將各個不同監(jiān)測功能匯總到一臺 IED裝置。如圖示， ZNK系列開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測裝置由主控制器和傳感器組成。每臺斷路器都配有一個主控器，每個主控器通過后端的電纜分別和傳感器相連接。主控制器都通過光纖以太網(wǎng)和站控層進行數(shù)據(jù)交換，本主控器以 IEC61850服務(wù)器模式來為站控層服務(wù)器提供服務(wù)，保證站內(nèi)監(jiān)控服務(wù)器能夠?qū)⒏髦骺仄鞯臄?shù)據(jù)以及判斷結(jié)果收集起來方便站內(nèi)管理人員的查看。 1) 在線監(jiān)測裝置功能介紹 通過安裝的各種傳感器和輔助觸點的在線測量，得到開關(guān)的機械部件運動的位移信號和電氣操動器件的電流信號，具體包括： 分閘、合閘過程中動觸頭的行程 — 時間曲線 分 /合閘線圈電流波形 儲能電機的電流波形 輔助觸點的開關(guān)狀態(tài)量 離線試驗開關(guān)斷口狀態(tài)量 溫濕度告警狀態(tài)檢測 SF6氣體的密度、微水的參量 2) 分合閘線圈電流實時監(jiān)測 監(jiān)測操作線圈電流，繪制電流 — 時間曲線，有效地分析判斷操動機構(gòu)的狀態(tài)。通過對線圈電流的監(jiān)測可以了解斷路器操動機構(gòu)的情況。根據(jù)測得的電流波形計算操動機構(gòu)啟動時間、線圈通電時間等。根據(jù)斷路器自身參數(shù)范圍，比較判斷操動機構(gòu)是否出現(xiàn)鐵芯空行程、彈簧卡澀、匝間短路等故障。 采用彈簧儲能傳感器將彈簧儲能量轉(zhuǎn)換為電信號。儲能傳感器是由金屬彈性體、電阻應(yīng)變片和檢測電路構(gòu)成。它具有較高的精度、較好的線性特性以及可靠的抗干擾能力。其厚度很小 (912mm)，安裝在彈簧底座上。 檢測電路使用惠斯登電橋，可以抑制溫度變化的影響和干擾，比較方便的解決補償平衡加權(quán)問題等，工藝采用獨特的電路屏蔽技術(shù)，使其具有較強的抗干擾能力和較高的可靠性，可在電磁干擾環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。 3) 彈簧 儲能 在線監(jiān)測 圖 214彈簧狀態(tài)監(jiān)測傳感器原理圖 4) SF6氣體微水、密度實時監(jiān)測 監(jiān)測 SF6氣體的密度、微水、溫度、壓力、露點、監(jiān)測是否有氣體泄露或者壓力變小。通過帶有變送裝置的傳感器把斷路器的 SF6狀態(tài)引入系統(tǒng)進行監(jiān)測。 氣體密度溫度監(jiān)測裝置 氣體微水監(jiān)測裝置 儲能狀態(tài)，氣體密度監(jiān)測顯示 ZNK系列開關(guān)設(shè)備智能控制器中的的隔離開關(guān)在線監(jiān)測裝置可以對隔離開關(guān)使用過程中的幾個關(guān)鍵的模擬量進行測量，如通過測量電機輸出軸的扭矩，獲得連桿機構(gòu)的扭矩，通過無線測量溫度模塊，測量觸頭溫度等。裝置將這些信號匯總后，以基于 IEC61850的接口的報文的形式通過光纖以太網(wǎng)發(fā)送給站控層主機。 扭矩測量曲線圖 1) 隔離開關(guān)與操作機構(gòu)的連桿扭矩的實時在線監(jiān)測 通過 ZNK系列開關(guān)設(shè)備智能控制器附帶的隔離開關(guān)在線監(jiān)測裝置可以對隔離開關(guān)連桿扭矩實時在線監(jiān)測。裝置通過在驅(qū)動電機的輸出軸上安裝一臺扭矩傳感器的方式來測量系統(tǒng)扭矩，同時傳送信號到控制箱內(nèi)部進行處理，最后通過 RS485或以太網(wǎng)線將扭矩測量值輸出到上位監(jiān)測系統(tǒng)。如圖所示，通過系統(tǒng)的測量隔離開關(guān)與操作機構(gòu)的連桿扭矩可以發(fā)現(xiàn)任何情況下顯現(xiàn)的連桿故障。根據(jù)特定型號的隔離開關(guān)，設(shè)定一從開位到關(guān)位和從關(guān)位到開位的扭矩正常范圍。對實時測量的扭矩曲線進行判斷，當(dāng)高于或低于正常扭矩范圍則認(rèn)為連桿系統(tǒng)異常，同時發(fā)出報警信息。這樣就降低了 隔離開關(guān)維護成本，方便了后期維護，真正實現(xiàn)了在線檢修。 2) 隔離開關(guān) 設(shè)備在線監(jiān)測裝置（狀態(tài)監(jiān)測功能單元）