電網綜合監測裝置
產品簡介
1.概述
YM-Z951系列電網綜合監測裝置是我公司多年從事電力行業、最新推出的智能化、綜合化、平臺化的產品。將以往分散監測獨立運行的產品，通過集成與模塊化組合形成一個系統監測預警、實現監測、診斷、預警一體化裝置。本產品采用電能質量監測+環境控制與感知+開關柜關鍵器件老化預警監測的架構。三層架構設計避免常規產品一個產品監測一個器件一個量的單一監測。簡化設計、現場維護方便具有實用性強、功能多等優點。
裝置采用先進的ARM+DSP組合硬件平臺。即利用ARM的大容量和先進的事件處理能力和DSP的高速數字處理能力。給我們的產品帶來超凡處理速度和準確的判斷能力。產品人機交互界面友好，全中文菜單簡單操作，達到即看即理解即會操作的效果。
1.1開關柜溫升監測的必要性分析：
高壓開關柜中，母線接頭、觸點開關、刀閘開關、等重要設備接頭處由于接觸電阻和長期老化的雙重作用下，容易導致接觸電阻進一步加大導致發熱、溫升嚴重。如不及時發現極易導致設備燒毀故障。影響供電的安全可靠性。
高壓封閉式開關柜運行中不允許打開測量溫度。傳統的紅外手持測溫無法做到24小時的實時監測與報警。解決問題的關鍵是實現溫度的在線監測與預警。及時排除供電隱患。杜絕事故的發生。
《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》國家電網生技[2005]400號文件中明確指出：預防開關設備載流回路過熱定期用測溫設備檢查開關設備的接頭部、隔離開關的導電部分（重點部位：觸頭、出線座等），特別是在重負荷或高溫期間，加強對運行設備溫升的監視，發現問題應及時采取措施。
在線溫度監測對供電的安全性和可靠性不可缺少，但是單純的溫度監測無法做到整體的保護和發生事故的及時自處理。我公司創造性的電弧光技術引入本系統。達到監測溫度和弧光的雙重作用，可以實現故障點的摘除。將故障控制在最小的范圍。
1.2下面就概述下弧光的必要性：
在我國，中、低壓母線短路故障中，重點設備和人員傷害主要由電弧光引起，然而，我國的大多數中低壓母線沒有設置快速母線保護，而只是采用了簡單的后備保護。這些保護智能化較低，預警速度慢，往往會延長故障時間，從而進一步擴大設備損壞程度，甚至會引起“火燒連營”的惡性事故，沖擊變壓器一次運行，影響整個電網的安全運行。
電網綜合監測裝置中的弧光保護單元是我公司根據國內實際情況，吸收國外電弧光保護的特點，結合行業檢測及保護配置相關規程，自主研發出具有獨特創新技術、具有廣泛實用性、高可靠性的新型電弧光保護系統，具有反應速度快、預警靈敏、可靠性高等特點。
1.3電弧光產生的原因：
引起開關柜弧光短路故障的原因很多，一般分為以下五類
1）絕緣故障：主要是柜中絕緣材料爬距不足，未滿足加強絕緣要求，在臟污環境，天氣潮濕下發生絕緣故障。另外，由于絕緣材料材質缺陷，運行年限較長的開關柜，在強電磁場作用下絕緣老化，也可能造成絕緣損壞而導致故障。
2）載流回路不良：由于一些接頭截面不夠，緊固螺栓松動，手車柜觸頭接觸不良，在大電流流過時引起發熱，冒火進而引起相間，相對地擊穿等等。
3）外來物體的進入：如小動物（老鼠等）進入開關柜內部，或維修人員在工作完成后將工具遺留在開關柜內。
4）認為操作錯誤：如走錯間隔，誤操作，未對工作區域進行接地，未對工作區域進行驗電等。
5）系統方面的原因：如系統容量增大，接地方式改變，電纜應用增多，保護及自控裝置配置不當，系統諧振過電壓等。
1.4電弧光的危害
開關柜內的發生短路弧光的功率可高達100MW，電弧燃燒所產生的能量與電弧的燃燒時間及短路電流變化值呈指數倍增長（如下圖所示），燃燒產生的高溫、高壓將會逐步摧毀元器件、銅排以及成列的開關柜，高明亮的弧光和有毒氣體對人體也有巨大的傷害。
電弧光危害示意圖
要保障設備不受結構性損傷，必須盡量縮短切除時間。
以下為國外資料介紹的各種燃弧時間長短和對設備造成的損壞程度的評估：
燃弧時間
設備損壞程度
35 ms
沒有顯著的損壞，一般可以在檢驗絕緣電阻后投入使用
100ms
損壞較小，在開關柜再次投入運行以前需要進行清潔或某些小的修理
500ms
設備損壞很嚴重，在現場的人員也受到嚴重的傷害，必須更換部分設備才可以再投入運行。
1.5電纜在線絕緣監測的原理如下：
電纜絕緣在線監測單元是一種在電力設備運行狀態下，利用系統運行電壓進行的電力設備特性參量的測量。測量可以是連續的，也可以是間斷的。在線監測是一種非破壞性測量，由于測量是在設備運行過程中進行的，大大提高了試驗的真實性與有效性，有助于及時發現電力設備潛在的缺陷和故障。
而對于高壓電力電纜絕緣的在線監測，目前的方法有很多種，但是各種監測方法均有不足之處，每種都很難整體表征電纜的絕緣狀況。
我司研發電纜絕緣監測模塊，是針對中性點不接地高壓系統，以監測泄露電流、介質損耗角正切、等值電容等絕緣指標為基礎的技術手段，綜合多種監測技術的優點，有效地消除了諧波、傳感器零漂等帶來的測量誤差，提高了測量的精度和穩定性。硬件上采用高精度微電流傳感器檢測高壓電力電纜的泄露電流，從電壓互感器二次側抽取電壓信號，采用整形濾波放大技術進行信號處理；軟件上綜合采用了*值測量和相對值比較兩種技術，有效地解決了現場干擾環境下介質損耗及阻性電流的精確測量問題，具備較高的測量精度和較強的抗干擾性能。
1.6開關柜局部放電監測的必要性分析：
局部放電是指在電場的作用下，絕緣系統中只有部分區域發生放電，但沒有貫穿施加電壓導體之間的區域即尚未擊穿，這種現象叫局部放電。
局部放電是絕緣劣化的重要表征現象，是高壓絕緣絕緣故障重要隱患的前期預警信號。及時發現局部放電對高壓電器設備的絕緣故障意義重大，是避免重大事故的重要手段。
高壓開關柜是使用極廣且數量最多的開關設備。是電力系統的重要供配電設備，它的安全可靠運行是基礎。高壓開關柜中引起局部放電的主要原因有：導體、外殼內表面上的金屬突起，常常是由于制造和安裝時造成金屬表面有較尖的毛刺；絕緣介質的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內部或表面出現局部放電；高壓母線連接處、開關電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電；高壓設備里的可以移動的金屬微粒，主要在制造、裝配和運行中產生，當靠近高壓導體并未接觸時，就很可能導致放電。
各類絕緣缺陷發展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經過局部放電階段，局部放電的強弱能夠及時反映絕緣狀態，因此通過在線監測局部放電來判斷絕緣狀態是實現開關柜絕緣在線監測和診斷的有效手段。
高壓開關柜發生局部放電時，將會產生納秒級陡度的電流脈沖。激發出頻帶很寬的電磁波。特高頻檢測傳感器（即UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器）檢測其中的高頻電磁波頻帶在（300MHz-2000MHz），這個頻段可以有效的避開開關柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強。對各種局部放電類型均比較敏感，靈敏度可到幾個PC。
UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器采用非接觸式監測，不影響設備的正常運行、安全可靠。我司研發的UHF傳感器采用一體式設計即接收、采集、計算與一體，避免高頻信號傳輸的損耗。局放采集裝置采用窄帶濾波技術 、模糊算法、快速傅里葉變換、周期分組、類數據庫匹配等算法可以排除現場各種干擾。
裝置功能與特點
實時監測開關柜全電能參數監測與測量如：電流、電壓、功率、頻率、相角，實時記錄電能參數告警事件，開關柜環境監測與控制 如：環境溫度、環境濕度、斷路器動態指示、人體感應、語音防誤、高壓帶電顯示等，特別添加了開關柜內部壓力監測當壓力超過預定值及時告警，柜內關鍵元器件老化程度預先感知告警如：避雷器、絕緣子、電纜絕緣程度。實時監測主要電氣接觸點實時溫度，實現超溫報警、溫度趨勢分析、溫度實時曲線。實時監測電纜絕緣水平、柜體局部放電異常、柜體壓力變化。實現立體化、多方位監測。
主要特點
安全可靠：電壓輸入采用高電壓隔離模塊,電流輸入采用高精度電流變器使輸入信號和測量系統安全隔離。觸點溫度監測采用無線連接、大大提高了儀器的抗干擾能力。
監測參數多：可以監測常規的電量如：頻率、電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、基波視在功率、2-63次諧波、真功率因數等全部電能質量五大國標規定的參數，
精度高：電量監測器件均采用A級器件精度高。非電量采用全數字化傳感器。
通訊方式多樣：通訊接口支持RS-232、485、工業以太網。物聯網模塊可以上傳至云計算。多種通訊方式可選。
大容量存儲：內置512M內存，以5分鐘為單位存儲數據，每通道可以連續存儲4個月的歷史數據。
1、 裝置采用全鋁合金機箱設計，外觀新穎。簡化了開關柜體的二次設計、讓開關柜柜體面板開孔簡約大方。
2、 功能實現了集成化
取代傳統單一的如智能操控、溫濕度控制器、無線測溫、微機消諧、避雷器計數器、裝置新增加了電弧光保護功能、局放功能……。
3、 智能化
采用全觸摸7寸彩屏設計人機界面友好，實現無人值守。
4、 定制化系統監測方案
客戶提供系統圖及相關資料 ，我公司根據系統情況設計出不同模塊組合方案，為每一面柜體設計出方案圖供客戶選擇。實現系統的監測方案。
5、 遠程監控與無人值守
我司根據裝置收集的數據，開發了一套專家分析系統實現遠程分析與監控。客戶可以遠程查看監測量、告警信息。系統實現信息的二次數字化分析對監測對象作出預判和趨勢分析。
1. 裝置正面效果圖
指示燈說明：
l 運行：裝置正常運行時，指示燈閃爍。指示正常工作。
l 通訊：裝置和上位機通訊是有數據發送 接收時指示燈閃爍。
l 告警：裝置運行中出現故障點亮。
l 復位：單片機重啟。
2. 裝置顯示效果圖
界面說明：
l 1：裝置功能模塊查看快捷鍵。
l 2：主要參數顯示欄根據液晶屏所顯示的菜單項標號向下選擇相應的功能；所要調整的參數值減1。
l 3：各模塊當前狀態滾動顯示區域根據液晶屏所顯示的菜單項標號選擇相應的功能。
l 4：裝置設置主菜單。
l 5：斷路器實時狀態顯示。
l 復位：單片機重啟。
指示燈說明：
l 運行：裝置正常運行時，指示燈閃爍。指示正常工作。
l 通訊：裝置和上位機通訊是有數據發送 接收時指示燈閃爍。
l 故障：裝置自檢或運行中出現故障點亮。
裝置操作與說明
一、 操作說明
1. 裝置通電開機后液晶屏顯示如下界面，時鐘逐秒跳動表示裝置正在運行。如果顯示的并不是當前日期和時間，請參考下面提及的步驟進行設置。
裝置顯示面板采用7寸觸摸屏顯示，點擊圖形聽到滴聲表示點擊響應。裝置初始密碼：1234 。備注：不建議客戶更改密碼，密碼只是防止誤操作的手段，更改密碼遺忘只能返廠刷機。
開機主界面如下：
2.裝置操作框圖如下：
3.裝置告警處理：
裝置監測到系統故障告警動作時，客戶可先點擊觸屏，在相應告警模塊查看采集數據、裝置運行參數。此時若故障仍然存在，裝置在返回主界面時將再次告警。客戶需要排除系統故障再查看。系統狀態恢復正常，告警輸出可以自行解除告警，記錄故障信息。
產品型號與選型表
YM-Z951產品選型與功能配置表
功能
Ⅳ型
Ⅲ型
Ⅱ型
Ⅰ型
備注
硬件配置
LORA通信模塊
√
√
√
√
以太網接口
√
觸屏屏尺寸
√
√
√
√
內存空間
8G
2G
2G
2G
工作電源
AC220V,DC110V~220V
√
√
√
√
RS485
√
√
√
√
操控功能
動態模擬圖指示
√
√
√
√
帶電顯示及閉鎖
√
√
√
√
高壓帶電顯示自檢
√
√
√
√
語音防誤及照明控制
√
√
√
√
人體紅外感應
√
√
√
√
分合閘次數統計
√
溫濕度控制
√
√
√
√
無線測溫功能
無線觸點溫度監測
√
√
√
√
電力參數
電力參數監測與告警
√
√
╳
╳
避雷器監測
避雷器計數監測與告警
√
╳
╳
╳
避雷器老化監測與告警
√
╳
╳
╳
避雷器綜合監測狀態上傳告警
√
√
╳
╳
環境控制
柜體抽濕干燥
√
╳
╳
╳
電纜監測
電纜絕緣狀態監測
√
√
√
√
電纜頭局部放電監測
√
√
╳
╳
柜內異常放電監測
復合型柜體局部放電監測
√
√
╳
╳
電弧光保護
柜體弧光放電監測
√
╳
╳
╳
產品尺寸及端子定義
裝置安裝尺寸圖
外形尺寸及挖孔尺寸圖
u 開孔圖如下，開孔尺寸為220*178。
u 機箱深度：180mm；
機箱深度：180mm。
裝置端子示意圖（端子定義詳見CAD圖）
配套傳感器尺寸及端子定義
1. 環境監測傳感器（導軌式安裝）
2. 觸點溫度監測傳感器（捆綁式安裝）
特點及參數：
a.耐溫(-180℃～+250℃)阻燃材料制作塑膠表帶殼體，防水。
b.體內的熱敏傳感器與接點體緊密接觸，能準確測量實時溫度。
c.內模塊發射距離為20～30米。
d.測溫范圍-25℃～150℃。
3. 弧光傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：將光信號轉換成4-20ma模擬量信號，監測方便抗干擾能力強
二線制電纜結構現場安裝與維護方便，不易折斷。接入裝置時二線制不用區分正負極
4. 局部放電監測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：檢測其中的高頻電磁波頻帶在（300MHz-2000MHz），這個頻段可以有效的避開開關柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強。對各種局部放電類型均比較敏感，靈敏度可到幾個PC。
5. 電纜絕緣監測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：采用高精度零磁通傳感器，保障測量的可靠性
傳感器完成濾波、放大、整形輸出驅動能力強
6. 避雷器（保護器）監測傳感器（安裝示意見CAD圖）
特點：采用高精度零磁通傳感器，保障測量的可靠性
7. 避雷器（保護器）監測轉接換器（安裝示意見CAD圖）
安裝、調試、維護
如用戶需要，本公司可負責現場安裝指導及調試服務，用戶提供必要的配合與協調；用戶在遵守保管及使用規則的情況下，從安裝使用之日起12個月，產品由于非人為原因而不能工作，廠家無償為用戶更換或維修。
訂貨須知
訂貨時需要提供產品準確型號或要實現的功能，必要時配文字說明，用戶有特殊要求應在貨時提出；需增加本裝置外的其他附件或備件，在訂貨時應注明其名稱及數量；訂貨時請詳細寫明收貨單位、郵編、詳細地址。