电缆金属外护套接地环流在线监测系统使用说明

电缆金属外护套接地环流在线监测系统使用说明书JDJY目录第一章系统概述.......................................................................................................................11前言...................................................................................................................................12系统原理...........................................................................................................................13设备特点...........................................................................................................................24设备参数...........................................................................................................................35运行环境条件:..................................................................................................................46抗干扰...............................................................................................................................47执行标准...........................................................................................................................5第二章硬件设计.......................................................................................................................61系统说明...........................................................................................................................62RTU....................................................................................................................................73GPRS无线通讯.................................................................................................................84系统安装.........................................................................................................................101设备安装示意图.............................................................................................................102安装说明.........................................................................................................................103整机配件.........................................................................................................................11修订记录.........................................................................................................................................121/19第一章系统概述1前言电力电缆在线监测及诊断的任务是了解电缆绝缘状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对电缆绝缘状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常状态发出报警，以便运行人员及时处理，并为设备的绝缘评估、合理使用和安全工作提供信息和基础数据。随着电网建设的高速发展，电力电缆的使用越来越广泛，对新建电缆的性能监测和历史数据搜集的需求将会越来越多。同时，早期铺设的电缆现在陆续到了正常使用年限，电缆的绝缘问题将会日益增加，因此电力系统需要一套完善的电缆性能监测系统，接地环流在线监测装置就是其中之一。电力电缆的工作环境复杂，检修起来相当复杂，日常维护开支巨大。而采用电力电缆在线监测系统后，能准确和及时的了解电力电缆的绝缘状态，大幅度减少了日常维护的工作量和开支。同时在线监测的长期运行将会累积宝贵的历史数据，给电力系统工作人员对电网输电线路进行系统评估提供数据资源。2系统原理在正常情况下，电缆金属护套因与缆芯交链存在一定的感应电势，在事故以及系统内部过电压或雷击过电压情况下，感应电势尤为严重。因此，电缆金属护套必须正确接地，利用大地将电缆金属护套限制在允许接地电位上。66KV以上电力电缆多为单芯电缆，敷设时若金属护套两端三相互联后直接接地，则线芯通过电流时，由于导体电流的电磁感应，在金属护套上产生的感应电压使得金属护套上出现感应环流。本系统采用了环流法原理，即：单芯电缆金属护套在正常情况下（即一点接地），金属护套上环流极小，主要是容性电流，而一旦金属护套出现多点接地与大地形成回路后，环流显著增加，严重时可达主电流的90%以上。实时监测金属护套环流及其变化量，即可实现单芯电缆金属护套多点接地故障的2/19在线监测。本设备采集和测量接地线电流及主缆电流有效值，并通过GPRS或光纤的方式，以一定的时间间隔将数据远程传输到计算机后台服务程序，后台服务程序收集数据后建立历史数据文件，并将这些数据绘制成各种曲线，电缆运行维护人员可根据这些曲线提供的信息来了解整条电缆的长期运行状态。同时，后台服务程序对采集的电流数据进行处理，提供电缆电流异常告警及设备状态告警。3设备特点（1）灵活的电源方式：支持电缆感应取电方式支持220V交流电源输入支持直流电源输入（2）灵活的通讯方式GPRS无线通讯：支持专网通讯，支持多后台连接支持心跳包连接指示支持后台数据下传支持任意数据传输间隔设置支持信号网络强度查询（3）超低功耗平均功耗0.5W，最大瞬时功耗≤1.5W采用感应取电方式时，线路电流≤30A时即可启动使用Cortex-M3超低功耗CPU（4）高准确度采用智能校准技术，解决大量程互感器的小电流测量非线性误差采用真有效值检测方案，能够测量各种畸变波形的电流有效值低噪声PCB设计，设备自身噪声极低，并能够抑制来自外部的各种3/19噪声信号（5）多通道宽范围4个0~200A接地电流测量通道1个0~800A主缆运行电流测量通道采用智能校准技术，整个量程内的测量精度优于1%（6）高稳定性采用主流ARM芯片，使用稳定性优秀的Cortex-M3内核CPU设计有具有钳位保护功能的放大电路，能够防止信号过大时对系统产生损坏采用业内最高温度系数（3ppm/°C），基于XFET芯片制造工艺的超低噪声基准芯片作为系统测量基准（7）高集成度使用大规模集成电路作为设计基础，采用小封装贴片制造技术，采用多层板设计技术，使设备以最小的体积完成全部功能优化的结构设计，充分利用内部空间，使得整机体积小巧（8）防水性强具有认证的防水机箱，能够满足IP68的防水要求特殊处理的传感器，能够长期浸泡在水中而不受损坏内部电路板采用三防处理4设备参数（1）电源及功耗系统电源：AC220V/50Hz/电缆感应取电（启动电流≤30A）电源纹波：≤50mVpp功耗：0.5W（峰值功耗≤1.5W）（2）测量通道接地电流：0~200A，4通道，分辨率0.1A，准确度1%主缆电流（选配）：0~800A，1通道，分辨率0.1A，准确度1%4/19绝缘隔离水平：10kVDC/1min（3）通讯方式：GPRS无线网（4）数据发送间隔：15秒~24小时可设，步进1秒（5）设备告警：接地电流阀值报警、突变报警、设备联接失败告警，信号强度弱告警（6）机箱：全封闭式不锈钢外壳，表面防水防锈处理，能长期在潮湿和浸水的情况下正常工作，满足IP68防护等级要求。5运行环境条件:海拔高度：≤1000m运行温度：-40oC～+125oC最大日温差：40oC保证精度温度：-30oC～+80oC湿度：0～99%防护等级：CT、各种传感器可长期浸泡于水中，满足IP68等级防护要求，监测单元箱体满足IP68等级防护要求。6抗干扰监测单元有足够的抗干扰能力，可满足在强电场、强磁场等恶劣的环境下正常工作。尤其在发生雷击过电压、操作过电压及一次设备出现短路故障时，所有设备能正常工作。监测单元满足下列要求：（1）静电放电抗扰度：4级（2）射频电磁场辐射抗扰度：3级（3）电快速瞬变脉冲群抗扰度：4级（4）浪涌(冲击)抗扰度：4级（5）射频场感应的传导骚扰抗扰度：3级（6）工频磁场抗扰度：4级（7）脉冲磁场抗扰度：4级5/19（8）阻尼振荡磁场：4级（9）电压暂降和短时中断抗扰度：60%UT7执行标准GB50150-1991电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB2887-89计算机场地技术条件GB/T9361-1988计算机场地安全要求DL/T720-2000《电力系统继电保护柜、屏通用技术条件》GB/T17626.2静电放电抗扰度试验GB/T17626.3射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.6射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8工频磁场的抗扰度试验IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准6/19第二章硬件设计1系统说明本系统主要由感应取电地电流互感器，主缆电流测量互感器，接地线电流测量互感器，GSM/GPRS通讯网络、后台服务器、客户端软件、调试软件，工程调试设备等件部分组成。系统结构示意图：光纤接收单元RS232光纤接口无线基站后台服务器采集单元：2GPRS模块光纤接口采集单元：NGPRS模块光纤接口光纤采集单元：1GPRS模块光纤接口…………工程调试设备通信方式根据客户要求GPRS，光纤任选其一各部分功能为：感应取电地电流互感器：在现场无法提供方便电源的情况下，可以用于采集主缆上的能量，为提供运行所需电流。