变电站二次回路检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及变电站运维领域，特别是一种变电站二次回路检测仪及检测方法。

背景技术

电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配电能的变电所。所以变电站是电力系统中通过其变换电压、接受和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，同时通过变电站将各电压等级的电网联系起来，变电站的作用是变换电压，传输和分配电能。变电站的主要设备分为一次设备和二次设备。

变电站二次设备是对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能，信息与控制系统由各种检测设备、熔断器、控制开关、控制电缆、测量仪表、继电器、控制和信号元件、自动装置、继电保护装置、电流、电压互感器、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。二次设备按一定的要求连接在一起所构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的的电气回路，称为二次回路或二次接线系统。

变电站的正常稳定运行离不开二次回路中各元器件的稳定可靠运行，因此运维人员需要经常对二次回路中各电气节点进行建厂，在平常的检测过程中，通常通过使用万用表对各需要检测的节点进行逐点检查，主要检查电压状况与现行工况是否匹配，在二次回路中，需要检测的节点众多，逐点检测费时费力，也不能进行数据存储，供电气工程师进行参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变电站二次回路检测仪及检测方法，能够在运维人员带电检测时一次性检测所有节点状态参数，并将电气参数进行显示，可通过无线传输模块将检测结果传输至变电站运维终端。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

变电站二次回路检测仪，包括盒体，盒体上设有HMI人机交互显示屏，HMI人机交互显示屏与盒体内的检测控制器通讯连接，检测控制器和电压检测模块通讯连接，电压检测模块的输入端与检测表笔电连接，检测表笔与二次回路上接线端子排电接触，电压检测模块检测二次回路中各节点的电气状态，并将状态参数显示在HMI人机交互显示屏上。

上述的检测控制器与无线传输模块通讯连接，无线传输模块的无线传输天线伸出盒体外，盒体外的无线网关通过无线通讯接收无线传输模块发送的信号，无线网关与PC终端或移动终端通讯连接。

上述的接线端子排上设有测试接点，测试接点与测试插头连接，检测表笔通过插入测试插头实现与测试接点的电接触。

上述的检测表笔设有多个，每个检测表笔上设有一个编号显示七段数码管，编号显示七段数码管与检测控制器的输出端电连接，检测控制器接受HMI人机交互显示屏处的指令控制每个编号显示七段数码管显示二次回路上对应的待检测节点的编号。

上述的检测表笔与检测控制器、电压检测模块的电连接结构为：检测表笔包括表杆，表杆前端设有探针，表杆尾端设有电缆，电缆与测试线插头连接，探针、编号显示七段数码管与测试线插头电连接，测试线插头和盒体侧壁上的测试线插座可拆卸地连接，测试线插座与盒体内的检测表笔转接器电连接，检测表笔转接器与电压检测模块的输入端、检测控制器的输出端电连接。

上述的检测表笔上的编号显示七段数码管采用动态显示控制。

上述的盒体侧壁设有电源插座，电源插座与盒体内的整流模块电连接，整流模块为电压检测模块、检测控制器和无线传输模块提供电源，整流模块输出端与蓄电池电连接。

上述的盒体上设有电源开关，电源开关与整流模块电连接。

上述的无线传输模块和无线网关采用LORA无线传输协议。

使用上述变电站二次回路检测仪的检测方法，具体步骤为：

步骤一、检测仪初始化，根据变电站待检测的二次回路电路结构和电气性，将每路二次回路的待检测端子节点电压、线号、电气元件类型输入检测控制器，编辑HMI人机交互显示屏的图形界面及参数并与检测控制器内参数一一对应；

步骤二、当对二次回路进行检测时，操作人员根据当前所检测的回路在HMI人机交互显示屏选择相应的回路，检测控制器接收到信号后根据内部的线号参数控制每个检测表笔上的编号显示七段数码管显示对应检测节点的端子排线号；

步骤三、根据检测表笔上显示的待检测节点的端子排线号，在接线端子排上对应线号的端子的测试接点插入测试插头，然后将检测表笔的探针一一对应地插入相应的测试插头中；

步骤四、电压检测模块对每个检测表笔处的电压进行检测，并将检测结果传送至检测控制器，检测控制器将检测值与预设的标准值进行比较，并将检测结果传送至HMI人机交互显示屏和无线传输模块，HMI人机交互显示屏根据检测结果在显示屏上进行结果显示和参数显示，符合标准的节点以绿色节点进行显示，超出预设标准范围的以红色节点进行显示；

步骤五、无线网关接收各个二次回路处无线传输模块发送的检测结果数据，并将数据发送至PC终端、移动终端，所有二次回路的检测结果在PC终端和移动终端上进行汇总。

本发明提供的一种变电站二次回路检测仪及检测方法，通过在盒体上设置多个测试线插座，实现二次回路带电检测，将检测表笔处连接的电气节点状态通过电压检测模块进行检测，并在HMI人机交互显示屏上显示出来，可方便运维人员一次性查看所有节点状态，还可通过无线传输将检测结果传输至变电站内的PC终端或者手持终端存储，供电气工程人员进行查阅，且可以内置不同回路的标准参数，将每个表笔对应的回路线号显示在检测表笔上的七段数码管上，表笔和检测端子一一对应，不用准备多套表笔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为检测表笔与接线端子排的连接示意图；

图3为二次回路检测仪的结构示意图；

图4为图3的前视图；

图5为图4中A-A的剖视图；

图6为本发明的电气原理示意图；

图7为检测表笔的结构示意图；

图8为编号显示七段数码管的控制电路图；

图9为整流模块与蓄电池模块的连接示意图；

图10为实施例中其中一个二次回路支路示意图。

图中：二次回路检测仪1、接线端子排2、测试插头21、检测表笔3、表杆31、探针32、编号显示七段数码管33、电缆34、盒体4、电源插座5、HMI人机交互显示屏6、无线传输模块7、电源开关8、电压检测模块9、整流模块10、蓄电池11、测试线插座12、无线网关13、PG终端14、移动终端15、测试线插头16、检测控制器17、检测表笔转接器18。

具体实施方式

如图1-4中所示，变电站二次回路检测仪，包括盒体4，盒体4上设有HMI人机交互显示屏6，HMI人机交互显示屏6与盒体内的检测控制器17通讯连接，检测控制器17和电压检测模块9通讯连接，电压检测模块9的输入端与检测表笔3电连接，检测表笔3与二次回路上接线端子排2电接触，电压检测模块9检测二次回路中各节点的电气状态，并将状态参数显示在HMI人机交互显示屏6上，通过电压检测模块9检测各节点处的电气参数，并通过通讯接口传输到检测控制器17上与预设值进行比较，比较结果传送至HMI人机交互显示屏6上进行显示，方便运维人员在检测现场直观地进行观察。

如图6中所示，上述的检测控制器17与无线传输模块7通讯连接，无线传输模块7的无线传输天线伸出盒体4外，盒体4外的无线网关13通过无线通讯接收无线传输模块7发送的信号，无线网关13与PC终端14或移动终端15通讯连接，检测控制器17的检测结果可通过接口传输至无线传输模块7，无线传输模块7再通过无线网络传输至无线网关13，无线网关13将信息传输至PC终端14或移动终端15进行存储，可供电气工程人员进行查阅。

如图2中所示，上述的接线端子排2上设有测试接点，测试接点与测试插头21连接，检测表笔3通过插入测试插头21实现与测试接点的电接触，通过测试插头21实现检测时不需要对接线端子进行额外的拆卸工作，专用的检测插孔使得检测过程安全快捷。

如图1、5和7中所示，上述的检测表笔3设有多个，并与二次回路上待检测的节点一一对应，每个检测表笔3上设有一个编号显示七段数码管33，编号显示七段数码管33与检测控制器17的输出端电连接，检测控制器17接受HMI人机交互显示屏6处的指令控制每个编号显示七段数码管33显示二次回路上对应的待检测节点的编号。

如图5-7中所示，上述的检测表笔3与检测控制器17、电压检测模块9的电连接结构为：检测表笔3包括表杆31，表杆31前端设有探针32，表杆31尾端设有电缆34，电缆34与测试线插头16连接，探针32、编号显示七段数码管33与测试线插头16电连接，测试线插头16和盒体4侧壁上的测试线插座12可拆卸地连接，测试线插座12与盒体4内的检测表笔转接器18电连接，检测表笔转接器18与电压检测模块9的输入端、检测控制器17的输出端电连接，通过检测表笔转接器18与测试线插座12、检测控制器17的输出端的一一对应，相应测试线插座12连接的检测表笔3上显示的编号受检测控制器17控制，所有检测表笔3完全相同，根据接到不同的测试线插座12显示不同的线号编号。

如图8中所示，上述的检测表笔3上的编号显示七段数码管33采用动态显示控制，检测控制器17通过输出端的PE0-PE7信号发出显示的数码编号，通过PD1-PD2N信号控制相应三极管接通进行位选，每个时刻接通不同的七段码数码管，通过人眼的视觉暂留效果实现同时多根检测表笔3的编号显示，通过动态显示控制可以减少检测控制器17所需的输出IO点，减少成本。

如图5和9中所示，上述的盒体4侧壁设有电源插座5，电源插座5与盒体4内的整流模块10电连接，整流模块10为电压检测模块9、检测控制器17和无线传输模块7提供电源，整流模块10输出端与蓄电池11电连接，通过整流模块10和蓄电池11，检测仪既可以通过电源插座5供电，也可蓄电池11自供电，防止有些二次回路控制箱内没有电源插座的情况。

上述的盒体4上设有电源开关8，电源开关8与整流模块10电连接，通过电源开关8控制仪器的上下电。

上述的无线传输模块7和无线网关13采用LORA无线传输协议，现有LORA无线传输协议可以传输到千米级以上，能够满足大型变电站内各个二次回路控制箱距离较远的需求。

上述的检测控制器17可采用PLC，例如SIEMENS公司生产的6ES7214-1AG40-0XB0型PLC。

上述的电压检测模块9为市售的产品，例如深圳中创智合科技公司生产的ZH-44241-34F2 全隔离直流电压采集器，采用以太网接口。

上述的无线传输模块7为市售的产品，例如深圳金鸽科技有限公司生产的WT100点对多点无线传输模块，通过LORA无线网络进行数据传输。

上述的无线网关13为市售的产品，例如深圳金鸽科技有限公司生产的S281 4GLORA网关，可与PC端，数据云端以及移动端连接。

使用上述变电站二次回路检测仪的检测方法，具体步骤为：

步骤一、检测仪初始化，根据变电站待检测的二次回路电路结构和电气性，将每路二次回路的待检测端子节点电压、线号、电气元件类型输入检测控制器17，编辑HMI人机交互显示屏6的图形界面及参数并与检测控制器17内参数一一对应；

步骤二、当对二次回路进行检测时，操作人员根据当前所检测的回路在HMI人机交互显示屏6选择相应的回路，检测控制器17接收到信号后根据内部的线号参数控制每个检测表笔3上的编号显示七段数码管33显示对应检测节点的端子排线号；

步骤三、根据检测表笔3上显示的待检测节点的端子排线号，在接线端子排2上对应线号的端子的测试接点插入测试插头21，然后将检测表笔3的探针32一一对应地插入相应的测试插头21中；

步骤四、电压检测模块9对每个检测表笔3处的电压进行检测，并将检测结果传送至检测控制器17，检测控制器17将检测值与预设的标准值进行比较，并将检测结果传送至HMI人机交互显示屏6和无线传输模块7，HMI人机交互显示屏6根据检测结果在显示屏上进行结果显示和参数显示，符合标准的节点以绿色节点进行显示，超出预设标准范围的以红色节点进行显示；

步骤五、无线网关13接收各个二次回路处无线传输模块7发送的检测结果数据，并将数据发送至PC终端14、移动终端15，所有二次回路的检测结果在PC终端14和移动终端15上进行汇总。

如图10中所示，以110kV LW36-126户外高压SF6断路器二次回路中的合闸回路举例说明，正常情况该开关处于分位时候，合闸回路三相操作箱上端链接公共正电压+110V，75号节点带+110V对地电压，三相操作箱下端选择开关、中间继电器、辅助啊开关、行程开关、选择开关为常闭状态，接入公共负电压-110V，107至83节点带-110V对地电压。如果出现75节点电压不是+110V，107至83节点电压不是-110V，那么该节点相关的电缆可能开路、短路、接地或者选择开关、中间继电器、辅助啊开关、行程开关、选择开关、合闸线圈可能故障。

传统的二次回路故障检测都是用万用表测量在回路中每一个节点的电压，合闸回路中每个节点都分布断路器保护屏、断路器端子箱和断路器机构箱中，有时回路状态切换后，再次测量电压等参数，测量位置较多，测量人员来回测量，测量步骤十分繁琐，不能实时获得整个回路中全部节点的电压等参数。

二次回路故障检测仪能够在每个测量地点，放置一个测量装置，从测量装置引出的若干个测量线夹，每个测量线夹放置端子排上节点，若干个测量装置通过无线传输将采集到的节点电气参数传送到测量人员的手持采集终端，不管二次回路状态量如何变化，整个回路的电气状态参数都实时显示，一旦出现出现75节点电压不是+110V，107至83节点电压不是-110V，终端自动报警，帮助二次检修人员快速准确的发现回路中开路、短路和接地等故障。