CN104267302A - 基于管型母线的在线监测系统 - Google Patents

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基于管型母线的在线监测系统 , 涉及电力设备智能化技术领域,特别是属于一种管型母线传输运行时的在线监测系统。包括至少一个母线监测单元,其特征在于,每个母线监测单元具有参数测量模块、泄漏电流测量装置、电池模块和数据传输装置,参数测量模块与监测数据集中模块通过无线或者光纤的方式进行数据通讯,监测数据集中模块通过RS-485与监测数据处理服务器相连接,且监测数据处理服务器之间通过互联网或局域网进行通讯。本发明具有重要参数在线监测、尽量避免事故的发生、保证电缆系统安全可靠运行的积极效果。

Description

基于管型母线的在线监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力设备智能化技术领域,特别是属于一种管型母线传输运行时的在线监测系统。
背景技术
[0002] 我国在步入发达国家的进程中,供用电容量将大幅增长,变电设备与控制设备的额定电流也在不断提高。国家开始逐步加大城市电网和农村电网的改造,进而提升电网的供电质量和保障能力,以此同时,变电设备与控制设备母线的额定电流,也由1250A〜3150A 级,升至 2500A 〜8000A 级。
[0003] 在电网的改造和建设过程中,我国长期大量采用矩型母线作为电器设备连接的主要设备。但是矩型母线存在明显的缺点:集肤效应明显,涡流损耗严重,约占整个变电站系统损耗的20%。从全国来看,由于线路损耗而损失的电量是非常庞大的。因此,电网公司逐渐采用铜或铝金属管状裸母线替代矩型母线,在降低损耗方面迈出了一大步。但采用裸母线,其供电安全性并没有得到改善,仍会有异物搭接、动物短接、气候温变凝露及人为触电等闪络事故的发生。因此,随着对大容量大电流安全传输的迫切需求,采用固体绝缘智能母线系统的重要性也愈加突出,在此基础上的智能电网也是目前发展的前瞻趋势,而电力设备智能化是智能电网的重要基石,如何实现固体绝缘母线各种监测数据采集的智能化,标准化,便于实时传输、报告输电线路情况或进行巡回检测,对于从根本上避免事故的发生,进而保证电缆安全、可靠的运行,具有重大意义;而固体绝缘智能母线系统的研制在国内目前仍处于空白状态。
发明内容
[0004] 本发明的目的即在于提供一种新型的基于管型母线的在线监测系统,以达到实现母线运行状态的监测与早期预警、提高母线的智能化水平和运行安全性的目的。
[0005] 本发明所公开的的基于管型母线的在线监测系统,包括至少一个母线监测单元,其特征在于,每个母线监测单元具有参数测量模块、泄漏电流测量装置、电池模块和数据传输装置,参数测量模块与监测数据集中模块通过无线或者光纤的方式进行数据通讯,监测数据集中模块通过RS-485或其它方式与监测数据处理服务器相连接,且监测数据处理服务器之间通过互联网或局域网进行远程通讯;
所述的参数测量模块具有USB模块、电压调节器、USB收发器高速控制器、指令计算机、存储器和信息管理模块,后四者还与处理器、中断唤醒控制器、定时器以及通用总线控制器相连接,USB模块分别与数字温度传感器、数字振动传感器模块和感应电压测量传感器相连接;数字温度传感器安装在于管型母线的端部连接处及管型母线的中间连接处,数字振动传感器模块位于管型母线连接处内部,感应电压测量传感器位于管型母线外屏蔽层外侧;参数测量模块实现温度的定时测量、温度的超限测量、振动的定时测量、振动的超限测量和数据通讯,参数测量模块定时如每5分钟或每10分钟读取一次温度值,而当温度值超过设定门限时,参数测量模块可立即启动测量,并将测量数据上传至数据集中单元。参数测量模块对于母线振动的测量采用触发模式,即只有当振动信号的大小达到阈值时参数测量模块才启动,对振动进行一段时间的滤波,然后将数据通过监测数据集中模块上传至监测数据处理服务器进行数据的分析处理;
监测数据集中模块具有模拟量接口、数字量接口、CPU和存储器,彼此之间通过总线进行通讯,监测数据集中模块的功能是收集多个参数测量模块的测量数据,并转发至数据处理服务器;监测数据集中模块连接环境温度湿度测量模块,其对母线所处环境温度进行分析,作为全绝缘母线的温升的参考;监测数据集中模块还连接声光报警装置;
绝缘管型母线的接地系统中装设泄漏电流测量装置,泄漏电流测量装置同样通过无线或者光纤的方式与监测数据集中模块进行数据传输;
泄漏电流测量装置具有脉冲信号接口、测量处理器模块、存储器、单片机、通用非同步收发传输器、程序启动器、总线控制器和数字输入输出接口,泄漏电流测量装置进行母线外绝缘层的电位监测,采集母线的泄漏电流、脉冲电流、每分钟放电脉冲数。可设定泄漏电流报警阈值和外绝缘层电位报警阈值,超过阈值系统将声光报警。同时泄漏电流测量装置可按设定的发送周期,如10分钟或15分钟,将实时数据打包后主动传输到监测数据集中模块;
监测数据处理服务器收集参数测量模块的数据信息,并支持:母线接头温度测量数据的存储与回放;历史温度趋势分析;母线电流泄漏数据的存储与回放;母线外绝缘层的电位数据存储与回放;历史电流泄漏分析;基于SVM的故障接头识别;振动数据的存储与回放;振动状态的分析和数据报表;历史报警记录查询和其他数据分析。最终供工作人员依据泄漏电路放电的波形、相位及周期等,分析母线的绝缘状态和局部放电信息,从而评估母线的运行状态。
[0006] 本发明所公开的基于管型母线的在线监测系统,其监测的内容包括母线接头温度检测、母线外屏蔽层的电位检测、母线泄漏电流的检测、母线振动检测、母线环境温度和湿度检测,当参数异常时,系统自动预警,最终监测数据处理服务器收集分析上述参数供操作人员分析和参考。本发明具有重要参数在线监测、尽量避免事故的发生、保证电缆系统安全可靠运行的积极效果。
附图说明
[0007] 附图部分公开了本发明的具体实施例,其中,
图1、本发明整体结构示意图;
图2、本发明参数测量模块安装示意图;
图3、本发明传感器安装示意图;
图4、本发明参数测量模块结构示意图;
图5、本发明监测数据集中模块结构示意图;
图6、本发明泄漏电流测量装置结构示意图。
具体实施方式
[0008] 如图1所示,本发明所公开的的基于管型母线的在线监测系统,包括至少一个母线监测单元,每个母线监测单元具有参数测量模块、泄漏电流测量装置、电池模块和数据传输装置,参数测量模块与监测数据集中模块通过无线或者光纤的方式进行数据通讯,监测数据集中模块通过RS-485与监测数据处理服务器通讯连接,且监测数据处理服务器之间通过互联网进行通讯,以实现远程状态与数据访问。
[0009] 如图2、图3所示,参数测量模块I安装于设备终端3与管型母线2的软连接4处,数字温度传感器安装在于管型母线的端部连接处及管型母线的中间连接处,用于检测母线连接处的温升;数字振动传感器模块位于管型母线连接处内部,用于检测管型母线在其运行中的自振动频率,数字温度传感器及数字振动传感器7也可以同时放置在母线绝缘层6内侧的母线铜管5的接头处;感应电压测量传感器位于管型母线外屏蔽层外侧,用于测量管型母线在正常运行中及故障状态时产生的电磁感应电压值;绝缘管型母线的接地系统中装设泄漏电流测量装置,泄漏电流测量装置同样通过无线或者光纤的方式与监测数据集中模块进行数据传输。
[0010] 如图4所示,所述的参数测量模块具有USB模块、电压调节器、USB收发器高速控制器、指令计算机、存储器和信息管理模块,后四者还与处理器、中断唤醒控制器、定时器以及通用总线控制器相连接,USB模块分别与数字温度传感器、数字振动传感器模块和感应电压测量传感器相连接。
[0011] 参数测量模块实现温度的定时测量、温度的超限测量、振动的定时测量、振动的超限测量和数据通讯,参数测量模块每5分钟读取一次温度值,而当温度值超过设定门限时,参数测量模块可立即启动测量,并将测量数据上传至数据集中单元。参数测量模块对于母线振动的测量采用触发模式,即只有当振动信号的大小达到阈值时参数测量模块才启动,对振动进行一段时间的滤波,然后将数据通过监测数据集中模块上传至监测数据处理服务器进行数据的分析处理。
[0012] 如图5所示,监测数据集中模块包括模拟量接口、数字量接口、CPU、存储器和触发监控装置,彼此之间通过总线进行通讯,监测数据集中模块的功能是收集多个参数测量模块的传感器测量数据,并转发至数据处理服务器;监测数据集中模块连接环境温度湿度测量模块,其对母线所处环境温度进行分析,作为全绝缘母线的温升的参考;监测数据集中模块还连接声光报警装置,当数据异常时可驱动该装置发出报警信号。
[0013] 如图6所示,泄漏电流测量装置具有脉冲信号接口、测量处理器模块、存储器、单片机、通用非同步收发传输器、程序启动器、总线控制器和数字输入输出接口,泄漏电流测量装置进行母线外绝缘层的电位监测,采集母线的泄漏电流、脉冲电流、每分钟放电脉冲数。可设定泄漏电流报警阈值和外绝缘层电位报警阈值,超过阈值系统将声光报警。同时泄漏电流测量装置可按设定的发送周期,如10分钟或15分钟,将实时数据打包后主动传输到监测数据集中模块。
[0014] 泄漏电流测量装置位于绝缘管型母线的接地系统中,泄漏电流测量装置同样通过无线或者光纤的方式与监测数据集中模块进行数据传输。
[0015] 监测数据处理服务器收集测量模块的数据信息,并支持:母线接头温度测量数据的存储与回放;历史温度趋势分析;母线电流泄漏数据的存储与回放;母线外绝缘层的电位数据存储与回放;历史电流泄漏分析;基于SVM的故障接头识别;振动数据的存储与回放;振动状态的分析和数据报表;历史报警记录查询和其他数据分析。最终供工作人员依据泄漏电路放电的波形、相位及周期等,分析母线的绝缘状态和局部放电信息,从而评估母线的运行状态。
[0016] 为保证工作质量,母线监测单元的数字温度传感器控制在一定数量范围之内,最好使其低于32个。参数测量模块采用电池集中供电,电池放置在金属盒体内,并安装于母线端头处。更换一次电池保证参数测量单元工作2年以上,当设备停电检修时更换电池。监测数据集中模块可使用工频220V交流电源供电,也可使用直流220V电源。
[0017] 本系统的固体绝缘智能母线既具有传导高压电流功能,同时又具有重要参数在线监测、数据收集、分析诊断及报警功能,也可以在此基础上利用GPRS技术完成故障接头定位功能,实现了重要高压线路各种监测数据采集的智能化,标准化,便于实时传输或巡回检测,从根本上避免了事故的发生,保证高压管型母线安全、可靠的运行。

Claims (1)

1.一种基于管型母线的在线监测系统,包括至少一个母线监测单元,其特征在于,每个母线监测单元具有参数测量模块、泄漏电流测量装置、电池模块和数据传输装置,参数测量模块与监测数据集中模块通过无线或者光纤的方式进行数据通讯,监测数据集中模块与监测数据处理服务器相连接,且监测数据处理服务器之间进行通讯; 所述的参数测量模块具有USB模块、电压调节器、USB收发器高速控制器、指令计算机、存储器和信息管理模块,后四者还与处理器、中断唤醒控制器、定时器以及通用总线控制器相连接,USB模块分别与数字温度传感器、数字振动传感器模块和感应电压测量传感器相连接;数字温度传感器安装在于管型母线的端部连接处及管型母线的中间连接处,数字振动传感器模块位于管型母线连接处内部,感应电压测量传感器位于管型母线外屏蔽层外侧;参数测量模块实现温度的定时测量、温度的超限测量、振动的定时测量、振动的超限测量和数据通讯,参数测量模块定时读取一次温度值,而当温度值超过设定门限时,参数测量模块可立即启动测量,并将测量数据上传至数据集中单元;参数测量模块对于母线振动的测量采用触发模式,即只有当振动信号的大小达到阈值时参数测量模块才启动,对振动进行一段时间的滤波,然后将数据通过监测数据集中模块上传至监测数据处理服务器进行数据的分析处理; 监测数据集中模块具有模拟量接口、数字量接口、CPU和存储器,彼此之间通过总线进行通讯,监测数据集中模块收集多个参数测量模块的测量数据,并转发至数据处理服务器;监测数据集中模块连接环境温度湿度测量模块,其对母线所处环境温度进行分析,作为全绝缘母线的温升的参考;监测数据集中模块还连接声光报警装置; 绝缘管型母线的接地系统中装设泄漏电流测量装置,泄漏电流测量装置同样通过无线或者光纤的方式与监测数据集中模块进行数据传输; 泄漏电流测量装置具有脉冲信号接口、测量处理器模块、存储器、单片机、通用非同步收发传输器、程序启动器、总线控制器和数字输入输出接口,泄漏电流测量装置进行母线外绝缘层的电位监测,采集母线的泄漏电流、脉冲电流、每分钟放电脉冲数;并允许设定泄漏电流报警阈值和外绝缘层电位报警阈值,超过阈值系统将声光报警,同时泄漏电流测量装置可按设定的发送周期将实时数据打包后主动传输到监测数据集中模块; 监测数据处理服务器收集参数测量模块的数据信息,并支持:母线接头温度测量数据的存储与回放;历史温度趋势分析;母线电流泄漏数据的存储与回放;母线外绝缘层的电位数据存储与回放;历史电流泄漏分析;基于SVM的故障接头识别;振动数据的存储与回放;振动状态的分析和数据报表;历史报警记录查询和其他数据分析。
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