CN103398740A - 开关柜异常运行实时在线监测装置 - Google Patents

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张凤山
李毅
肖茂林
白文柱
左军
罗峰
王大安
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Abstract

一种开关柜异常运行实时在线监测装置,包括:局部放电监测仪、负荷电流装置、温度传感器,其中,局部放电监测仪安装在开关柜外壳表面,用以采集开关柜内部的暂态对地电信号,电信号通过光电转换后,传输至工控机;负荷电流装置安装在开关柜内部,与设在开关柜内的电流互感器连接,将采集的实时负荷电流的数值经光电转换后,再将光信号传输至工控机,并对计算出的电缆实时载流量进行监测;温度传感器安装在开关柜内断路器的动触点位置,用以在线监测触点温度,并将采集到的温度信号传送到工控机。本发明能够对开关柜内部的局部放电、温度变化、电缆载流量进行实时综合在线监测,并通过在线监测开关柜的安全运行情况,及时排除发现故障隐患。

Description

开关柜异常运行实时在线监测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及监测装置,尤其涉及一种用于同时对局部放电、温度、载流量进行在线监测,并将监测数据通过有线的方式传输至工控机,以达到综合监测开关柜安全运行情况为目标的开关柜异常运行实时在线监测装置。
背景技术
[0002] 电力系统承担着整个社会日常生产生活的供电任务,一旦发生故障事故,将会出现大范围停电、停产,造成巨大的经济损失。电力系统涵盖了发电、输电、配电、用电四个关键环节,各环节的协调配合和调度是电能稳定可靠的重要保障。
[0003]目前,我国电能的基本特点是:峰谷差较大,用电高峰期供电不足,而平时又会造成电能供应过剩和浪费,因此,对于变配电设备和线路的可靠性要求很高。
[0004] 现阶段对于开关柜设备采用的监检测方法主要有:红外测温法、热电偶、热电阻,以及光纤传感测温法。其中,红外测温法应用较多,但由于其属于非接触式测量,其测量精度有很大局限性,抗干扰性较差,在测量过程中需要耗费较多的时间和人力成本。热电偶、热电阻测量方法属于实时在线监测,其精度较高,但是,电磁干扰现象较为严重,安全性能较差,在高压配电设备监测领域应用较少。
[0005] 光纤光栅温度监测技术是目前发展较为成熟、应用广泛的新型实时在线监测手段。其与传统监测手段相比,光纤传感技术主要是:利用光信号感知和监测外界信息,其性能稳定、抗腐蚀性能强、传感传输信息一体化、抗电磁干扰能力强,可充分满足防火防爆要求,在电力设备的监测上具有很大的优越性。
[0006]目前,在国内外电厂和变电站等开关柜温度监测中,已有大量成功的实际应用案例。鉴于光纤光栅独特的性质和优势,能够在现场实现全光无电在线监测。
[0007] 局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题,长期存在,并在一定的条件下,易导致绝缘劣化甚至击穿。针对发生局部放电时产生的各种电、光、声、热等现象的研究,局部放电检测技术产生了电测法、光测法、声测法、红外热测法等多种检测方法。近年来,脉冲条件下的局部放电检测,引起了人们的关注,国内外相关科研部门及电力部门都在积极研究应用于高压开关柜内部局放在线监测技术,我国国家标准和国际电工委员会也都对此提出了相应规范。通过在线测量开关柜内部由于局部放电,而在其金属壳体上产生的瞬时对地电压(TEV),从而检测设备内部的绝缘转劣趋势,即:所谓的暂态对地电压(TEV)测量技术作为一种新型的设备在线监测方法,在国内外部分电力公司得到了广泛应用。
[0008] 由于电缆在长期运行中,导体温度和载流量不允许超过额定工作值,否则,将引起电缆损耗增大、热老化加快、使用寿命缩短,甚至热击穿。因此,电力电缆载流量的确定有解析计算、数值计算和试验等三种方法。1957年,McGrath较完整地研究了不同类型电缆的几何参数和安装条件对导体温度的影响,分析了电缆导体到周围环境中的温度分布和电缆散热情况,并通过简化热路模型计算出不同敷设条件下的载流量。之后,国际电工委员会(IEC)在McGrath论文的基础上,结合1957年之后载流量的算法改进,于1982年和1985年相继提出了电缆额定载流量计算标准IEC60287和IEC60853。我国电缆载流量方面的研究始于20世纪60年代中期。随着我国电工产品向IEC靠拢,电线电缆产品国家标准已基本等同IEC相应的标准,电缆载流量计算标准亦等同IEC的相应计算标准。
[0009]目前,开关柜设备的检修和维护属于“事后维修”和“定期预防”的方式,容易造成故障不能及时解决、过剩维修或维修不足的弊病,给开关柜设备的维修工作造成浪费或抢修不及时现象。随着生产生活水平的大幅提高,在电力供应上,必须做到及时发现故障原因、及时采取适当的处理方式。因此,需要一种更科学、更合理的维修方式,使开关柜设备的维护和管理向规范化、自动化、智能化发展。随着各种监测手段的发展,对设备事故的防范方法日益完善,对设备进行运行中在线连续监测,由“定期维修”转变为“状态维修”是一种较为完善的监测方法,不仅可以节约检修费用提高设备利用率,对设备的事故预防更有重要意义。因此,通过局放监测、温度监测以及载流量监测手段,对开关柜设备进行实时在线监测可以有效的实现安全监测和评估。
发明内容
[0010] 本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点,而提供一种开关柜异常运行实时在线监测装置,其能够对开关柜内部的局部放电、温度变化、电缆载流量进行实时综合在线监测,并通过在线监测开关柜的安全运行情况,及时排除发现故障隐患,为开关柜设备运行的安全性、稳定性,提供了技术保证。
[0011] 本发明的目的是由以下技术方案实现的:
[0012] 一种开关柜异常运行实时在线监测装置,其特征在于:包括:局部放电监测仪、负荷电流装置、温度传感器、光电转换装置、工控机,其中,局部放电监测仪安装在开关柜外壳表面,用以采集开关柜内部由于局部放电所产生的暂态对地电信号,该电信号通过光电转换装置进行光电转换后,将光信号传输至工控机中进行处理分析;负荷电流装置安装在开关柜内部,与设在开关柜内的电流互感器连接,用以采集实时负荷电流数值,并以电信号的方式将采集的实时负荷电流的数值传输至光电转换装置,然后,再将光信号传输至工控机中进行处理分析,并对计算出的电缆实时载流量进行监测;温度传感器安装在开关柜内断路器的动触点位置,用以在线监测触点温度,并将采集到的温度信号,直接传送到工控机进行分析处理。
[0013] 所述光电转换装置为光端机。
[0014] 所述温度传感器为光纤光栅温度传感器,该光纤光栅温度传感器的尾纤,先汇集到分线盒内,然后,再通过光缆传输数据。
[0015] 所述工控机为PC工控机,用以将收集到的所有信号及监测结果在系统软件的人机界面上集中显示,同时,人机界面内设置有数据存储、输出显示、参数设定、预报警装置,用以将局放监测数据处理单元、温度监测数据处理单元以及载流量计算模块集成为一体,集中对数据处理分析。
[0016] 本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案,其能够对开关柜内部的局部放电、温度变化、电缆载流量进行实时综合在线监测,并通过在线监测开关柜的安全运行情况,及时排除发现故障隐患,为开关柜设备运行的安全性、稳定性,提供了技术保证。
[0017] 下面结合附图和实施举例,对本发明做进一步详细说明。附图说明:
[0018] 图1为本发明结构示意图。
[0019] 图中主要标号说明:
[0020] 1.局部放电监测仪、2.负荷电流装置、3.温度传感器、4.放电信号、5.电流信号、
6.温度信号、7.光电转换装置、8.工控机、9.系统软件、10.数据存储、11.输出显示、12.参数设定、13.预报警。
具体实施方式
[0021] 如图1所示,本发明包括:局部放电监测仪1、负荷电流装置2、温度传感器3、光电转换装置7、工控机8、系统软件9、人机界面,其中,局部放电监测仪I安装在开关柜金属外壳表面,用以米集开关柜内部由于局部放电所产生的暂态对地电信号,电信号通过光电转换装置7进行光电转换后,最终,通过光缆将光信号传输至工控机8中进行处理分析;
[0022] 负荷电流装置2安装在开关柜内部,与设在开关柜内电流互感器连接,用以采集实时负荷电流数值,并以电信号的方式将采集的实时负荷电流的数值传输至光电转换装置7,然后,再通过光缆将光信号传输至工控机8中进行处理分析,并对计算出的电缆实时载流量进行监测;
[0023] 温度传感器3安装在开关柜内断路器的动触点位置,用以在线监测触点温度,并将采集到的温度信号,通过光缆直接传送到PC工控机8进行分析处理;
[0024] 上述光电转换装置7为光端机,用以进行信号的传输,并将局放监测仪I传输出来的电信号转换成光信号进行传输;
[0025] 上述温度传感器3为光纤光栅温度传感器,用以进行温度数据采集,并将光纤光栅温度传感器的尾纤,先汇集到分线盒内,然后,再通过光缆传输数据;
[0026] 上述工控机8为PC工控机,用以将收集到的所有信号及监测结果在系统软件9的人机界面上集中显示,同时,人机界面内设置有数据存储10、输出显示11、参数设定12、预报警13等装置,用以将局放监测数据处理单元、温度监测数据处理单元以及载流量计算模块集成为一体,集中对数据处理分析。
[0027] 本发明由于分别对局部放电、载流量以及温度三方面进行有效监测,实现了实时监测开关柜设备的安全运行,且对开关柜设备存在的潜在风险实时在线监测、直接评价,同时,能够准确地进行监测、提前预警、及时报警功能。
[0028] 上述局部放电监测仪1、负荷电流装置2、温度传感器3、光电转换装置7、工控机8、系统软件9及数据存储10、输出显示11、参数设定12、预报警13装置为现有技术,未作说明的技术为现有技术。
[0029] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种开关柜异常运行实时在线监测装置,其特征在于:包括:局部放电监测仪、负荷电流装置、温度传感器、光电转换装置、工控机,其中,局部放电监测仪安装在开关柜外壳表面,用以采集开关柜内部由于局部放电所产生的暂态对地电信号,该电信号通过光电转换装置进行光电转换后,将光信号传输至工控机中进行处理分析;负荷电流装置安装在开关柜内部,与设在开关柜内的电流互感器连接,用以采集实时负荷电流数值,并以电信号的方式将采集的实时负荷电流的数值传输至光电转换装置,然后,再将光信号传输至工控机中进行处理分析,并对计算出的电缆实时载流量进行监测;温度传感器安装在开关柜内断路器的动触点位置,用以在线监测触点温度,并将采集到的温度信号,直接传送到工控机进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的开关柜异常运行实时在线监测装置,其特征在于:所述光电转换装置为光端机。
3.根据权利要求1所述的开关柜异常运行实时在线监测装置,其特征在于:所述温度传感器为光纤光栅温度传感器,该光纤光栅温度传感器的尾纤,先汇集到分线盒内,然后,再通过光缆传输数据。
4.根据权利要求1所述的开关柜异常运行实时在线监测装置,其特征在于:所述工控机为PC工控机,用以将收集到的所有信号及监测结果在系统软件的人机界面上集中显示,同时,人机界面内设置有数据存储、输出显示、参数设定、预报警装置,用以将局放监测数据处理单元、温度监测数据处理单元以及载流量计算模块集成为一体,集中对数据处理分析。
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