CN104237467A - 绝缘子污秽物状态在线监测系统 - Google Patents

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许启金
李加存
龚振龙
刘广州
李亚东
于启万
夏华东
张春程
余成
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State Grid Corp of China SGCC
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Abstract

本发明公开了一种绝缘子污秽物状态在线监测系统,所述监测系统包括若干个安装在输电铁塔上的绝缘子污秽物状态在线监测装置、绝缘子监测基站、W主站计算机、若干个Internet用户终端以及若干个移动用户终端。所述系统通过绝缘子污秽物在线状态监测装置,实时监测绝缘子表面的污秽物盐密度和绝缘子泄露电流,得出绝缘子表面的污秽物状态,并给出告警信息,协助运行部门对绝缘子进行有效的清洗,避免由绝缘子表面污秽物引起安全事故。

Description

绝缘子污秽物状态在线监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及涉及测量电变量的装置技术领域,尤其涉及一种绝缘子污秽物状态在线监测系统。
背景技术
[0002] 近年来,国内外电力部门运行和管理人员一直在寻找测量输电线路绝缘子自然污秽有效的解决方法,有多种技术曾试用于绝缘子的在线检测方法,研制出不少产品并投入市场。这些产品大致有物理化学的,电气综合的方法。经过多年来实验室和现场测量的研究,其中电量测量法得到迅速发展。
[0003] 采用实时、在线检测运行过程中绝缘子的电参数变化来制作本装置,其测量结果比较接近测绝缘子的运行机理和运行中的自然污秽现象:
[0004] (I)污秽层等值盐密度法。在所选定的绝缘子表面上,按国家或行业标准提取规定单位面积的污秽物,将其溶于事先准备好的一定体积的蒸馏水中,用电导仪测量出污液的电导率和溶液温度,按标准中给定的图表计算出等值盐密,根据等值盐密确定选定的绝缘子所处区域的污秽等级,这是通常应用的传统方法,但是此方法误差较大;
[0005] (2)为湿度、污层试验室对应法(或称固体层法)。即对绝缘子施加一定的交流电压,在一定湿度情况下,测量绝缘子表面污秽层的电导,依据表面电导和绝缘子外形,型号计算得到污秽层的表面电导率;
[0006] (3)绝缘子漏电流方法。此方法是测量运行中绝缘子泄漏电流脉冲信号,依据泄漏电流的幅值大小来判断污闪程度。测泄漏电流虽能实现在线监测,但是,在电力系统高压输电线路中绝缘子应用的数量很大,绝缘子在不同的制造厂家即使是同样型号的产品,由于生产厂家的工艺条件不同而不同,在运行中绝缘子的差异就会出现不同的电势分布,要测全部绝缘子的泄漏电流很不现实,而且与各绝缘子等值盐密无法等价,用其反映整体污秽区域变化情况时有很大缺陷;
[0007] (4)光传感器来监测绝缘子积污的方法。该方法是用一根石英棒,通过此棒表面上的积污状态,用测量光折射的方法,来判定绝缘子的积污情况。此办法的优点是:测量时与环境温度、湿度对测量结果影响不大。但也有其不足:①测量用石英棒积污上下不均匀由于绝缘子积污主要有导电物质(盐密)、不导电物质(灰密)两种,而在实际中这两种主要物质是杂乱无章的混合物质,是无法分开的,从几何光学的原理上讲,很难将这两种主要物质分开,加之大气水份中也会存在着一些导电性物质,尤其是在火电厂、钢铁厂、冶炼厂等污染源较近的区域,此类现象更加严重,而且此类物质在大气水份中的存在,往往是污闪的重要因素之一,从闪络分类上讲,称不明闪络。用光传感器的办法是很难辨别出实际电导的大小。因此,达不到监测盐密变化的目的,很难做到与运行绝缘子的等值盐密等价;③这种测量方法,还要对污区的盐密、灰密结构情况进行长期的、同步的监测,用统计数据进行补偿,因此不可取。
[0008] 以上四种方法都有自己的优缺点,但是都具有的缺点是测量不准确。
发明内容
[0009] 本发明所要解决的技术问题是提供一种绝缘子污秽物状态在线监测系统,所述系统通过绝缘子污秽物在线状态监测装置,实时监测绝缘子表面的污秽物盐密度和绝缘子泄露电流,得出绝缘子表面的污秽物状态,并给出告警信息,协助运行部门对绝缘子进行有效的清洗,避免由绝缘子表面污秽物引起安全事故。
[0010] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述监测系统包括若干个安装在输电铁塔上的绝缘子污秽物状态在线监测装置,用于通过采集绝缘子表面污秽物盐密度以及绝缘子泄露电流得出绝缘子表面污秽物状态;绝缘子监测基站,位于高压输电铁塔附近,用于接收绝缘子污秽物状态在线监测装置采集的绝缘子表面污秽物状态,并将所述采集的数据经过融合、存储、管理后使用无线网络进行远距离传输;主站计算机,位于远端,用于无线接收绝缘子监测基站传送的数据,并将数据通过有线网络传输给若干个Internet用户终端以及将数据通过无线网络传输给若干个移动用户终端;若干个Internet用户终端,通过有线网络与主站计算机进行数据交互,用于接收主站计算机转送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警;若干个移动用户终端,用于通过无线网络接收用主站计算机发送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警。
[0011] 进一步优选的技术方案在于:所述监测装置包括采样绝缘子、污秽物盐密度传感器、温度传感器、湿度传感器、绝缘子泄露电流传感器、信号调理电路、微处理器模块、电源模块以及无线数据传输模块,所述采样绝缘子固定在架线杆塔上,所述污秽物盐密度传感器和绝缘子泄露电流传感器固定在所述采样绝缘子上,分别用于采集绝缘子表面污秽物的盐密度以及绝缘子的漏电流,温度传感器和湿度传感器暴漏位于百叶箱内,所述污秽物盐密度传感器设有三个以上分别设置在采样绝缘子的上、中、下三个部位;污秽物盐密度传感器、绝缘子泄露电流传感器、温度传感器和湿度传感器与信号调理电路的输入端连接,信号调理电路用于将采集的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号经过放大、滤波以及变换处理后将信号进行输出;信号调理电路的输出端与微处理器模块的信号输入端连接,微处理器模块用于接收信号调理电路处理后传感器采集的信号,并综合接收的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号得出绝缘子表面污秽物状态;所述无线数据传输模块与微处理器模块的数据输出端连接,无线数据传输模块用于将控制器模块得出的绝缘子表面污秽物状态进行上传;所述电源模块为所述监测装置内需要供电的模块提供电源。
[0012] 进一步优选的技术方案在于:所述供电模块为太阳能供电模块或高压感应充电模块。
[0013] 进一步优选的技术方案在于:所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0014] 进一步优选的技术方案在于:所述高压感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0015] 进一步优选的技术方案在于:所述无线数据传输模块为zigbee无线数据传输模块和/或GPRS无线通信模块。
[0016] 进一步优选的技术方案在于:所述移动用户终端为手机、PDA或笔记本电脑。
[0017] 进一步优选的技术方案在于:所述有线网络为Internet网络或专用以太网。
[0018] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述系统采用绝缘子污秽物状态在线监测装置监测输电线路上绝缘子表面的污秽物程度,并通过绝缘子监测基站收集若干个绝缘子污秽物状态在线监测装置采集的信息,将绝缘子监测基站收集收集的信息分别通过主站计算机以有线的形式传送给Internet用户终端,以及通过主站计算机以无线的形式传输给若干个移动用户终端,具有数据传输可靠,使用方便的特点。
[0019] 此外,所述绝缘子污秽物状态在线监测装置通过使用污秽物盐密度传感器和绝缘子泄露电流传感器,分别采集绝缘子表面污秽物的盐密度以及绝缘子的漏电流得出绝缘子表面污秽物的程度,并将上述信息上传至相关的数据传送装置进行发布,具有测量准确,使用效果好的特点。所述监测装置中的供电模块采用太阳能供电或者高压感应供电,就地取电,使用方便。
附图说明
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0021] 图1是本发明的原理框图;
[0022] 图2是本发明中缘子污秽物状态在线监测装置的原理框图;
[0023] 图3是所述监测装置中电源模块的第一种原理框图;
[0024] 图4是所述监测装置中电源模块的第二种原理框图。
具体实施方式
[0025] 下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0026] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027] 如图1所示,本发明公开了一种绝缘子污秽物状态在线监测系统,所述监测系统包括若干个安装在输电铁塔上的绝缘子污秽物状态在线监测装置,用于通过采集绝缘子表面污秽物盐密度以及绝缘子泄露电流得出绝缘子表面污秽物状态;绝缘子监测基站,位于高压输电铁塔附近,用于接收绝缘子污秽物状态在线监测装置采集的绝缘子表面污秽物状态,并将所述采集的数据经过融合、存储、管理后使用无线网络进行远距离传输;主站计算机,位于远端,用于无线接收绝缘子监测基站传送的数据,并将数据通过有线网络传输给若干个Internet用户终端以及将数据通过无线网络传输给若干个移动用户终端;若干个Internet用户终端,通过有线网络与主站计算机进行数据交互,用于接收主站计算机转送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警;若干个移动用户终端,用于通过无线网络接收用主站计算机发送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警。
[0028] 绝缘子污秽物状态在线监测装置正常运行时,监测装置会监测绝缘子表面污秽物的盐密度以及绝缘子的漏电流信息,并监测环境的温度和湿度信息,得出绝缘子表面污秽物的状态,这些绝缘子表面污秽物状态信息通过短距离传输模块以数据包的形式及时传送到绝缘子监测基站,绝缘子监测基站对数据包进行解析、数据处理、存储,并通过给主站计算机进行发布,以有线的形式传送给Internet用户终端进行读取,Internet用户终端按照要求完成数据记录、加工、导线的疲劳程度计算以及报警,有线网络的形式有多重一般为Internet网络或专用的以太网络;以无线的形式传送给移动用户终端进行读取,移动用户终端按照要求完成数据记录、加工、导线的疲劳程度计算以及报警。
[0029] 如图2所示为本发明中绝缘子污秽物状态在线监测装置的原理框图,所述监测装置包括采样绝缘子、污秽物盐密度传感器、温度传感器、湿度传感器、绝缘子泄露电流传感器、信号调理电路、微处理器模块、电源模块以及无线数据传输模块,所述采样绝缘子固定在架线杆塔上,所述污秽物盐密度传感器和绝缘子泄露电流传感器固定在所述采样绝缘子上,分别用于采集绝缘子表面污秽物的盐密度以及绝缘子的漏电流,温度传感器和湿度传感器暴漏位于百叶箱内,所述污秽物盐密度传感器设有三个以上分别设置在采样绝缘子的上、中、下三个部位;污秽物盐密度传感器、绝缘子泄露电流传感器、温度传感器和湿度传感器与信号调理电路的输入端连接,信号调理电路用于将采集的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号经过放大、滤波以及变换处理后将信号进行输出;信号调理电路的输出端与微处理器模块的信号输入端连接,微处理器模块用于接收信号调理电路处理后传感器采集的信号,并综合接收的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号得出绝缘子表面污秽物状态;所述无线数据传输模块与微处理器模块的数据输出端连接,无线数据传输模块用于将控制器模块得出的绝缘子表面污秽物状态进行上传;所述电源模块为所述监测装置内需要供电的模块提供电源。
[0030] 为了使用方便,所述预警装置采用就地取电策略,因此所述供电模块使用太阳能供电模块(使用太阳能)或高压感应充电模块(使用高压线路感应的电源)。
[0031] 如图3所示,所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0032] 如图4所示为,所述高压感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0033] 所述无线数据传输模块的种类有很多种,需要根据所述监测装置使用的环境进行设置,一般情况下可以为zigbee无线数据传输模块,用于满足短距离传输需要,还可以为GPRS无线通信模块,用于满足远距离传输需要。所述移动用户终端为带有无线接收模块的设备,一般情况下手机、PDA或笔记本电脑都可以使用。
[0034] 所述监测装置的优点是应用最新的、先进的无线通信技术、传感器技术和计算机技术。监测装置包括污秽物盐密度传感器、温度传感器、湿度传感器和绝缘子泄露电流传感器,微处理器模块和无线数据传输模块;传感器将采集到的绝缘子表面的污秽物盐密度以及绝缘子泄露电流值送到微处理器模块微处理器模块内设定环境的污秽程度值,将采集到的数据与预定值做对比,确定环境的污秽等级,将环境的污秽等级和测量值经过GSM Modem通讯组件输出(或zigbee无线数据传输模块),再结合环境温度和相对湿度综合判断绝缘子的污秽状态。在污秽程度超过测量装置中的设定时及时发出预警或报警信号,运行人员可以根据绝缘子污秽情况安排维护计划,采取必要的措施避免高压电网运行中污闪故障的发生,确保电力系统的安全和稳定运行。

Claims (8)

1.一种绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述监测系统包括若干个安装在输电铁塔上的绝缘子污秽物状态在线监测装置,用于通过采集绝缘子表面污秽物盐密度以及绝缘子泄露电流得出绝缘子表面污秽物状态;绝缘子监测基站,位于高压输电铁塔附近,用于接收绝缘子污秽物状态在线监测装置采集的绝缘子表面污秽物状态,并将所述采集的数据经过融合、存储、管理后使用无线网络进行远距离传输;主站计算机,位于远端,用于无线接收绝缘子监测基站传送的数据,并将数据通过有线网络传输给若干个Internet用户终端以及将数据通过无线网络传输给若干个移动用户终端;若干个Internet用户终端,通过有线网络与主站计算机进行数据交互,用于接收主站计算机转送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警;若干个移动用户终端,用于通过无线网络接收用主站计算机发送的绝缘子表面污秽物状态监测数据,并对异常数据进行报警。
2.根据权利要求1所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述监测装置包括采样绝缘子、污秽物盐密度传感器、温度传感器、湿度传感器、绝缘子泄露电流传感器、信号调理电路、微处理器模块、电源模块以及无线数据传输模块,所述采样绝缘子固定在架线杆塔上,所述污秽物盐密度传感器和绝缘子泄露电流传感器固定在所述采样绝缘子上,分别用于采集绝缘子表面污秽物的盐密度以及绝缘子的漏电流,温度传感器和湿度传感器暴漏位于百叶箱内,所述污秽物盐密度传感器设有三个以上分别设置在采样绝缘子的上、中、下三个部位;污秽物盐密度传感器、绝缘子泄露电流传感器、温度传感器和湿度传感器与信号调理电路的输入端连接,信号调理电路用于将采集的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号经过放大、滤波以及变换处理后将信号进行输出;信号调理电路的输出端与微处理器模块的信号输入端连接,微处理器模块用于接收信号调理电路处理后传感器采集的信号,并综合接收的盐密度、漏电流、温度以及湿度信号得出绝缘子表面污秽物状态;所述无线数据传输模块与微处理器模块的数据输出端连接,无线数据传输模块用于将控制器模块得出的绝缘子表面污秽物状态进行上传;所述电源模块为所述监测装置内需要供电的模块提供电源。
3.根据权利要求2所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述供电模块为太阳能供电模块或高压感应充电模块。
4.根据权利要求3所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
5.根据权利要求3所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述高压感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
6.根据权利要求2所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述无线数据传输模块为zigbee无线数据传输模块和/或GPRS无线通信模块。
7.根据权利要求1所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述移动用户终端为手机、PDA或笔记本电脑。
8.根据权利要求1所述的绝缘子污秽物状态在线监测系统,其特征在于:所述有线网络为Internet网络或专用以太网。
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