CN102435898A - 一种电力设备污秽观测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力设备污秽观测系统，安装在绝缘子表面的前端电流传感器将收集的泄漏电流，经过信号调理及保护电路后由双屏蔽电缆送入泄漏电流采集电路，工控机控制泄漏采集电路采集不同通道的泄漏电流；气象传感器的信号经气象数据采集器采集后经通信接口进入工控机，工控机将泄漏电流数据和气象数据以不同的编码方式编码后经数据通信模块传至远端服务器。通过高时间分辨率的采样实时反映当前污秽状态和气象条件，实现了实时监测绝缘子泄漏电流及气象要素的紧密结合。根据上述两种监测数据执行电力设备的污秽分析，能够实时地反映电力设备的泄漏电流状况和周围的气象环境状况，提高对电力设备的实时监测的准确性。

Description

一种电力设备污秽观测系统

技术领域

本发明涉及电力设备在线监测技术领域，尤其是涉及一种电力设备污秽观测系统。

背景技术

一般的电力设备监测常采用一年一次测量得到的等值盐密和灰密反映绝缘子表面污秽状况，而盐密和灰密测量一般采用停电的方式采样得到，数据实时性不强，也无法知道绝缘子表面积污变化规律。

而实时监测电力设备的泄漏电流能反映运行中设备外绝缘污秽状况及污秽积聚过程，为电力系统防污监测工作提供科学的指导数据。

目前，电力系统已经开始采用绝缘子泄漏电流作为监测量，但绝缘子泄漏电流与气象要素之间存在很强的依赖性，泄漏电流受电压等级、气候条件影响极大，目前的电力设备实时监测无法将绝缘子泄漏电流与气象要素实时状态结合起来。因此对电力设备的污秽监测存在一定的局限性，准确性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够全面监测电力设备的泄露电流状况和电力设备周围的气象环境状态，提高对电力设备实时污秽监测的准确性的电力设备污秽观测系统。

一种电力设备污秽观测系统，包括：气象参数采集单元、泄漏电流采集单元、控制及通信单元和数据分析处理单元。所述气象参数采集单元连接所述控制及通信单元，根据所述控制及通信单元的控制采集气象参数数据，并将所述气象参数数据传输至所述控制及通信单元。所述泄漏电流采集单元连接所述控制及通信单元，根据所述控制及通信单元的控制采集的泄漏电流数据，并将所述泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元。所述控制及通信单元将所述气象参数数据和所述泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元，并接收所述数据分析处理单元的控制指令，根据所述控制指令控制所述气象参数采集单元和所述泄漏电流采集单元进行数据采集。所述数据分析处理单元根据所述气象参数数据和所述泄漏电流数据进行电力设备污秽分析，并根据分析结果对所述控制及通信单元发送控制指令令。

与现有技术相比较，本发明的电力设备污秽观测系统，通过所述气象参数采集单元采集电力设备使用环境的气象参数数据，通过所述泄漏电流采集单元采集电力设备的泄漏电流数据，所述控制及通信单元将所述气象参数数据、泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元，由所述数据分析处理单元根据上述两种监测数据执行电力设备的污秽分析，能够实时地反映电力设备的泄漏电流状况和周围的气象环境状况，提高对电力设备的实时监测的准确性。实现了实时监测绝缘子泄漏电流及气象要素的紧密结合，通过高时间分辨率的采样实时反映当前污秽状态和气象条件。

所述数据分析处理单元根据电力设备的污秽分析结果，或者根据气象参数数据提前预测电力设备的污秽状况变化规律，可以对所述控制及通信单元发送控制指令，所述控制及通信单元根据控制指令设置所述气象参数采集单元和所述泄漏电流采集单元的参数，并控制二者进行监测数据采集。能够根据电力设备的污秽变化情况调整监测的参数，非常方便，并且实时性进一步提高。

本发明采用模块化设计，集成度高，自动化程度高，传感器配置灵活，系统可靠性高，实现了绝缘子泄漏电流波形与多环境参数的同步采集和远程无线传输。观测站获得的数据包括重要的气象要素、泄漏电流的完整波形及泄漏电流多个特征量，为研究绝缘子泄漏电流与环境参数的关系及判断绝缘子积污状态提供了丰富的数据，实现了对运行绝缘子状况实施全天候在线实时监测。

本发明可以安装在变电站支柱绝缘子和线路绝缘子上，能长期有效地监测泄漏电流与气象要素之间的变化规律，反映电力系统外绝缘污秽状态。

附图说明

图1是本发明电力设备污秽观测系统的结构示意图；

图2是本发明电力设备污秽观测系统中的工控机管理软件及服务器监控软件的功能示意图；

图3是本发明中工控机管理软件的软件运行流程图；

图4是本发明中服务器监控软件的软件运行流程图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明电力设备污秽观测系统的结构示意图。

所述电力设备污秽观测系统包括：气象参数采集单元1、泄漏电流采集单元2、控制及通信单元3和数据分析处理单元4。所述气象参数采集单元1连接所述控制及通信单元3，根据所述控制及通信单元3的控制采集气象参数数据，并将所述气象参数数据传输至所述控制及通信单元3。所述泄漏电流采集单元2连接所述控制及通信单元3，根据所述控制及通信单元3的控制采集的泄漏电流数据，并将所述泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元3。所述控制及通信单元3将所述气象参数数据和所述泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元4，并接收所述数据分析处理单元4的控制指令，根据所述控制指令控制所述气象参数采集单元1和所述泄漏电流采集单元2进行数据采集。所述数据分析处理单元4根据所述气象参数数据和所述泄漏电流数据进行电力设备污秽分析，并根据分析结果对所述控制及通信单元3发送控制指令。

其中，所述气象参数采集单元1包括气象传感器11和气象数据采集器12。所述气象传感器11和所述气象数据采集器12连接，感测预设的各种气象参数，对所述气象数据采集器12输出气象参数数据。所述气象数据采集器12和所述控制及通信单元3，根据所述控制及通信单元3的控制，采集所述气象传感器11的各种气象参数数据，并传输至所述控制及通信单元3。

所述气象传感器11感测的各种气象参数包括环境温度、湿度、大气压、风速、风向、降雨量、雨水的PH值和电导率等，所述气象传感器11使用集成多个感测功能于一体的感测器，也可以可以由多个感测器组成。

所述气象数据采集器12除具有采集数据的功能之外，还可以输出稳定的5V和12V直流电压，为所述气象传感器11提供电源，并可以对16组低频交流信号、直流信号或开关信号进行采集，以便适应多种传感器的输出信号。

所述泄漏电流采集单元2包括电流传感器21、信号调理及保护电路22、泄漏电流采集电路24。所述电流传感器21与所述信号调理及保护电路22连接，用于感测泄漏电流，对所述信号调理及保护电路22输出所述泄漏电流。所述信号调理及保护电路22与所述泄漏电流采集电路24连接，对所述泄漏电流进行电流信号调理，将所述泄漏电流传输至所述泄漏电流采集电路24，并根据所述泄漏电流的大小执行过流保护操作。所述泄漏电流采集电路24与所述控制及通信单元3连接，根据所述控制及通信单元3的控制，采集所述信号调理及保护电路22传输的泄漏电流数据，并将泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元3。

优选地，在本实施方式中，当所述电流传感器21的数量大于所述泄漏电流采集电路24的通道数，则需增加通道切换电路23。所述通道切换电路23连接在所述信号调理及保护电路22和所述泄漏电流采集电路24之间，根据所述泄漏电流采集电路24的控制，切换泄漏电流的采集通道，并将打开的采集通道对应的所述电流传感器21采集的泄漏电流传输至所述泄漏电流采集电路24。所述泄漏电流采集电路24根据所述控制及通信单元3的控制，采集所述通道切换电路23传输的泄漏电流数据，并将泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元3。

进一步地，当所述气象传感器11的数量大于所述气象数据采集器12的通道数时，同样可以增加所述通道切换电路23，通过切换输入的数据通道选择不同的所述气象传感器11感测的气象参数数据。

优选地，所述泄漏电流采集单元2设置有16个通道，通过所述通道切换电路23，可同时对8路开关信号，8路低频信号、8路高频信号进行采集和测量。

所述控制及通信单元3包括工控机31和数据通信模块32。所述工控机31与所述气象参数采集单元1、所述泄漏电流采集单元2连接，将所述气象参数数据和所述泄漏电流数据传输至所述数据通信模块32，并执行所述数据通信模块32传输的控制指令，控制所述气象参数采集单元1和所述泄漏电流采集单元2进行数据采集。所述数据通信模块32与所述工控机31连接，将所述工控机31传输的所述气象参数数据和所述泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元4，并接收所述数据数据分析处理单元4发出的控制指令，将所述控制指令传输至所述工控机31中执行。

其中，所述工控机31中运行有工控机管理软件，主要包括运行参数设置、泄漏电流采集、数据发送、接收数据、气象数据采集这五大功能模块。如图2所示。所述工控机管理软件负责各采集单元的参数配置及相互间的数据通信、存储、打包数据以及控制测量电路的输入、输出口，通过输出信号通道控制切换电路对通道进行切换。所述工控机管理软件可由图形化编程语言LABVIEW编写而成。所述数据通信模块32对数据的发送和接收采用专用的编码格式和规则，提高数据统一性。

优选地，所述工控机31通过RS-232口与所述气象参数采集单元1中气象数据采集器12相连接，并通过PCI接口与所述泄漏电流采集单元2中的泄漏电流采集电路24相连接。所述气象参数采集单元1定时采集监测点的气象要素，并实时送入所述工控机31，所述工控机31将气象参数数据和泄漏电流数据及系统信息一起打包后，通过所述数据通信模块32传往远端计算机的数据分析处理单元4。

所述数据数据分析处理单元4包括远端服务器41，所述远端服务器41接收所述控制及通信单元3发送的气象参数数据和泄漏电流数据，对所述气象参数数据和所述泄漏电流数据执行数据储存、电力设备污秽分析和数据显示，并根据污秽分析结果，对所述控制及通信单元3发送控制指令。

其中，所述远端服务器41运行有服务器监控软件，所述服务器监控软件服务器软件用于接收设置在各监测点的所述控制及通信单元3发送的监测数据，对所述监测数据进行解包、分析处理、存储并实时显示在软件界面上，以便操作人员查看。所述服务器监控软件同样可以由图形化编程语言LABVIEW编写而成，主要包括数据存储查询、运行参数设置、数据显示、接收数据、数据分析处理五大功能模块。如图2所示。

以下结合具体的实施例详细说明本发明电力设备污秽观测系统的工作原理。

前端的电流传感器21可安装在支柱绝缘子或悬式绝缘子表面来收集绝缘子表面的泄漏电流，所述电流传感器21采集的泄漏电流由双屏蔽电缆送入信号调理及保护电路22。如果所述电流传感器21的数量大于所述泄漏电流采集电路24的通道数，则需增加通道切换电路23，信号被所述泄漏电流采集电路24转化为数字信号后，送入工控机31。

所述气象数据采集器12定时采集所述气象传感器11的各种气象参数数据，包括环境温度、湿度、大气压、风速、风向、降雨量、雨水PH值和雨水电导率等信号，并实时通过接口传入工控机31。

所述工控机31运行由图形化的编程语言LABVIEW编写的工控机管理软件32，控制泄漏电流采集电路24的输入、输出口，从而控制所述通道切换电路23对通道进行切换。所述工控机31将采集到的气象参数数据和泄漏电流数据，以及一些系统的基本信息一起打包后，通过数据通信模块32传往所述远端服务器41上。

运行着服务器监控软件的远端服务器41接收上述数据后，先对数据进行解包、分析处理、存储后实时显示在软件界面上。然后，可根据所述分析结果对所述控制及通信单元3发送控制指令。

图2是工控机管理软件及服务器监控软件功能图。两软件优选是以图形化编程语言LABVIEW为开发平台，结合SQL SERVER数据库，开发的专用设备软件。工控机管理软件安装在监测现场的工控机31上，主要对所述气象参数采集单元1和泄漏电流采集单元2进行控制，并将二者的监测数据通过数据发送功能将传给数据通信模块32。工控机管理软件还具有运行参数设置、接收服务器传来的数据等功能。

服务器监控软件是运行在远端服务器41上的专用软件，将接收到的各个站点的监测数据存储在本地数据库中并实时显示在屏幕上。所述服务器监控软件同时显示多个变量随时间变化的曲线，只需指定时间范围，就可以将满足条件的数据将显示在界面上。所述服务器监控软件还具有用户登录与管理、数据接收和实时显示、通信管理以及数据存储、回放、分析及报表生成等功能。

图3是工控机管理软件的软件运行流程图，此软件有两条并列运行的主要进程，分别为控制进程和通信进程。其中，控制进程读取读取设置参数，根据用户设定的采集参数，控制气象参数采集单元1的I/O口驱动所述通道切换电路选择接入的传感器，并根据用户事先的设置选择泄漏电流采集单元2采集单元。数据采集完后，根据不同的数据类型(气象数据、泄漏电流)按专用的编码格式存入本地硬盘。而通信进程负责网络的连接，如网络不通，程序将重新连接，只有在收到远端服务器“可以发送数据”的指令后，程序才会将硬盘内的数据发送给远端服务器。

图4是服务器监控软件的软件运行流程图，此软件除要负责网络连接外，主要功能是接收各个观测站的数据，存储、分析与显示数据。当服务器接收到数据后，根据不同的数据类型，按照专用的解码格式将数据解码后存入SQL数据库中，然后经过数学处理后显示在服务器软件的前面板上。

与现有技术相比较，本发明的电力设备污秽观测系统中，安装在绝缘子表面的前端电流传感器将收集的泄漏电流，经过信号调理及保护电路后由双屏蔽电缆送入泄漏电流采集电路，工控机控制泄漏采集电路采集不同通道的泄漏电流；气象传感器的信号经气象数据采集器采集后经通信接口进入工控机，工控机将泄漏电流数据和气象数据以不同的编码方式编码后经数据通信模块传至远端服务器。工控机和服务器分别运行有工控机管理软件和服务器监控软件。由所述服务器监控软件根据上述两种监测数据执行电力设备的污秽分析，能够实时地反映电力设备的泄漏电流状况和周围的气象环境状况，提高对电力设备的实时监测的准确性。实现了实时监测绝缘子泄漏电流及气象要素的紧密结合，通过高时间分辨率的采样实时反映当前污秽状态和气象条件。

本发明采用模块化设计，集成度高，自动化程度高，传感器配置灵活，系统可靠性高，实现了绝缘子泄漏电流波形与多环境参数的同步采集和远程无线传输。观测站获得的数据包括重要的气象要素、泄漏电流的完整波形及泄漏电流多个特征量，为研究绝缘子泄漏电流与环境参数的关系及判断绝缘子积污状态提供了丰富的数据，实现了对运行绝缘子状况实施全天候在线实时监测。

本发明可以安装在变电站支柱绝缘子和线路绝缘子上，能长期有效地监测泄漏电流与气象要素之间的变化规律，反映电力系统外绝缘污秽状态。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力设备污秽观测系统，其特征在于包括：

气象参数采集单元、泄漏电流采集单元、控制及通信单元和数据分析处理单元；

所述气象参数采集单元连接所述控制及通信单元，根据所述控制及通信单元的控制采集气象参数数据，并将所述气象参数数据传输至所述控制及通信单元；

所述泄漏电流采集单元连接所述控制及通信单元，根据所述控制及通信单元的控制采集的泄漏电流数据，并将所述泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元；

所述控制及通信单元将所述气象参数数据和所述泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元，并接收所述数据分析处理单元的控制指令，根据所述控制指令控制所述气象参数采集单元和所述泄漏电流采集单元进行数据采集；

所述数据分析处理单元根据所述气象参数数据和所述泄漏电流数据进行电力设备污秽分析，并根据分析结果对所述控制及通信单元发送控制指令。

2.如权利要求1所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述气象参数采集单元包括气象传感器和气象数据采集器；

所述气象传感器和所述气象数据采集器连接，感测预设的各种气象参数，对所述气象数据采集器输出气象参数数据；

所述气象数据采集器和所述控制及通信单元，根据所述控制及通信单元的控制采集所述气象传感器的各种气象参数数据，并传输至所述控制及通信单元。

3.如权利要求1所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述泄漏电流采集单元包括电流传感器、信号调理及保护电路和泄漏电流采集电路；

所述电流传感器与所述信号调理及保护电路连接，监测电力设备的泄漏电流，对所述信号调理及保护电路输出所述泄漏电流；

所述信号调理及保护电路与所述泄漏电流采集电路连接，对所述泄漏电流进行电流信号调理，将所述泄漏电流传输至所述泄漏电流采集电路，并根据所述泄漏电流的大小执行过流保护操作；

所述泄漏电流采集电路与所述控制及通信单元连接，根据所述控制及通信单元的控制，采集所述信号调理及保护电路传输的泄漏电流数据，并将泄漏电流数据传输至所述控制及通信单元。

4.如权利要求3所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述泄漏电流采集单元还包括通道切换电路，所述通道切换电路连接在所述信号调理及保护电路和所述泄漏电流采集电路之间，根据所述泄漏电流采集电路的控制，切换泄漏电流的采集通道，并将各个打开的采集通道的泄漏电流传输至所述泄漏电流采集电路。

5.如权利要求1所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述控制及通信单元包括工控机和数据通信模块，

所述工控机与所述气象参数采集单元、所述泄漏电流采集单元连接，将所述气象参数数据和所述泄漏电流数据传输至所述数据通信模块，并执行所述数据通信模块传输的控制指令，控制所述气象参数采集单元和所述泄漏电流采集单元进行数据采集；

所述数据通信模块与所述工控机连接，将所述工控机传输的所述气象参数数据和所述泄漏电流数据发送至所述数据分析处理单元，并接收所述数据数据分析处理单元发出的控制指令，将所述控制指令传输至所述工控机中执行。

6.如权利要求5所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述工控机上运行由图形化编程语言LABVIEW编写而成的工控机管理软件。

7.如权利要求1所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述数据数据分析处理单元包括远端服务器，所述远端服务器接收所述控制及通信单元发送的气象参数数据和泄漏电流数据，对所述气象参数数据和所述泄漏电流数据执行数据储存、电力设备污秽分析和数据显示，并根据污秽分析结果，对所述控制及通信单元发送控制指令。

8.如权利要求7所述的电力设备污秽观测系统，其特征在于，所述远端服务器上运行由图形化编程语言LABVIEW编写而成的服务器监控软件。

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