CN104678226A - 一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，包括控制单元和监测单元，其技术特点是：监测单元与氧化锌避雷器一一对应连接，该监测单元包括传感器单元、信号处理单元和通信单元，该信号处理单元分别与传感器单元和通信单元相连接，所述传感器单元包括电流互感器和电压互感器并与氧化锌避雷器相连接，用于采集氧化锌避雷器的电流信号和电压信号，所述通信单元通过无线方式与控制单元相连接，用于监测单元的数据上传和控制单元驱动指令的接收。本发明通过虚拟仪器技术实现对氧化锌避雷器远程监测诊断，可为电力管理部门实时、远程提供运行中金属氧化物避雷器的绝缘状态，对保证电力系统安全具有十分重要的意义。

Description

一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统

技术领域

本发明属于氧化锌避雷器远程监测技术领域，尤其是一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统。

背景技术

金属氧化锌避雷器(Metal Oxide Arrester，MOA)具有良好的非线性特性和通流能力，现已被广泛应用于电力系统中。为了能够及时了解金属氧化物避雷器的运行状况，有效发现MOA受潮和老化等缺陷，通过在线监测装置，可实现不断电情况下随时了解MOA的运行性能，通过与同一设备连续监测的数据进行对比，可进一步判断属于何种潜在性故障，及时发现异常现象和事故隐患。目前应用最广泛的一类监测装置是现场监测的电子机械式仪表，由电磁式直流毫安表和计数器构成，可监测金属氧化物避雷器的泄漏电流和动作次数。该装置的优点是泄漏电流检测灵敏度比较高，缺点是：①需要巡检人员定时查看，无法实时获得避雷器的运行状态；②此装置必须安装在金属氧化物避雷器的接地端，离地面较高给巡检人员的工作带来很大不便；③此装置只监测MOA泄露电流，而泄露电流数据只有在避雷器严重受潮或老化情况下才能表现出明显变化，不利于发现MOA早期故障。所以有必要带电监测泄露电流中阻性电流分量。

目前在每年雷雨前后，利用便携式仪器对避雷器开展两次阻性电流带电检测，根据两次阻性电流的变化情况判断金属氧化物避雷器绝缘性能好坏，无法实现实时监测避雷器阻性电流变化情况的功能。

通过检索，发现一篇专利文献(专利名称：氧化锌避雷器监测装置，公开号：CN102288850A)，该氧化锌避雷器监测装置包括：依次连接的有源传感单元，信号处理单元，现场显示单元；所述有源传感单元，用于感应氧化锌避雷器接地回路中的避雷器末屏信号，并将其转换成雷击数据信号输出至信号处理单元；所述信号处理单元，用于对所述雷击数据信号进行数字信号处理，得到显示数据信息；所述现场显示单元，用于显示从所述信号处理单元输入的显示数据信息。上述专利解决的技术问题是：实现落雷捕获、进行落雷时间的记录和实现氧化锌避雷器突发性故障监测；不影响氧化锌避雷器的接地方式，提高了对雷击反应的准确性，降低了数据处理的误差，并且数据信息的现场数字可视化，可与目前变电站的监测系统实现无缝连接，通过故障分析、诊断，从而实现了对氧化锌避雷器准确的状态评估、故障诊断和落雷情况记录。但是，该专利文献不能解决对金属氧化锌避雷器的阻性电流变化情况的实时、远程监测、诊断的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、诊断准确且能够实时远程监测的基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，包括与现场氧化锌避雷器相连接的监测单元和安装在变电站控制室内的控制单元，所述监测单元与氧化锌避雷器一一对应连接，该监测单元包括传感器单元、信号处理单元和通信单元，该信号处理单元分别与传感器单元和通信单元相连接，所述传感器单元包括电流互感器和电压互感器并与氧化锌避雷器相连接，用于采集氧化锌避雷器的电流信号和电压信号，所述通信单元通过无线方式与控制单元相连接，用于监测单元的数据上传和控制单元驱动指令的接收；所述控制单元包括氧化锌避雷器虚拟程序和应用数据库。

而且，所述的控制单元还通过Internet与其他计算机相连接，通过其他计算机访问控制单元中的氧化锌避雷器虚拟程序实现在变电站控制室以外的远程监控功能。

而且，所述的通信单元为Wi-Fi通信单元，该通信单元通过Wi-Fi无线方式与控制单元相连接。

而且，所述氧化锌避雷器虚拟程序包括多个可视化操作面板、驱动模块、数据采集模块和数据处理模块，每个可视化操作面板对应一个子vi程序，每个子vi程序对应于一台氧化锌避雷器；所述驱动模块用于实现工作人员通过控制单元控制开启某个监测单元的功能；所述数据采集模块用于实现控制单元与监测单元收发数据的功能；所述数据处理模块用于对被监测的氧化锌避雷器进行诊断和告警。

而且，所述应用数据库中存有变电站中每台氧化锌避雷器的历史测量数据和远程监测设备的人员权限信息。

而且，所述数据处理模块通过调用并对比应用数据库中避雷器测试数据，实时监测阻性电流变化量，如果对比结果超过注意值的设备则进行诊断和告警。

而且，所述氧化锌避雷器虚拟程序还包括：网络与数据发布模块，用于实现将氧化锌避雷器vi程序利用网络实时发布的功能。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过虚拟仪器技术实现对氧化锌避雷器远程监测诊断，氧化锌避雷器vi程序通过软件集成了传统避雷器阻性电流测试仪的采集、控制、结果输出和用户界面等由仪器硬件所提供功能。

2、本发明通过调用并对比应用数据库中避雷器测试数据，实现了传统仪器不具备的数据实时比对分析功能、数据存储功能、历史数据查询功能。

3、本发明通过LabVIEW中网络与数据发布功能，实现将氧化锌避雷器vi程序利用网络实时发布，变电站控制中心以外的工作人员也可以通过Internet在可视化的操作面板中实时监测到避雷器设备情况，便于设备出现问题时，变电站人员及时向技术支撑部门提供设备实时测试数据，寻求远程帮助，诊断问题。

4、本发明可以根据变电站中实际运行的避雷器数量，增减氧化锌避雷器vi程序中子vi个数，以实现对每台氧化锌避雷器一对一的实时监测。

5、本发明可为电力管理部门实时、远程提供运行中金属氧化物避雷器的绝缘状态，对保证电力系统安全具有十分重要的意义。

6、本发明的监测单元与控制单元采用无线方式进行通信，便于系统的安装与维护，节约了建设成本和维护成本。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图

图2是本发明的基于子vi程序的单个氧化锌避雷器监测流程图

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，如图1所示，包括安装在现场并与氧化锌避雷器相连接的监测单元和安装在变电站控制室内的控制单元；监测单元的数量与现场氧化锌避雷器的数量相同并一一对应连接，监测单元通过无线方式与控制单元进行通信；所述的控制单元还通过Internet与其他计算机相连接，实现在变电站控制室以外的远程监控功能。下面对监测单元和控制单元分别进行说明：

监测单元包括传感器单元、信号处理单元、通信单元，所述信号处理单元分别与传感器单元和通信单元相连接，所述传感器单元包括电流互感器和电压互感器并与氧化锌避雷器相连接，用于采集氧化锌避雷器的电流信号和电压信号，所述的通信单元通过无线方式与控制单元相连接，在本实施例中，通信单元采用Wi-Fi方式与控制单元进行通信。

监测单元的工作原理为：监测单元采用补偿法获得氧化锌氧化锌避雷器阻性电流值。电流互感器获取避雷器的泄露电流采样信号，电压互感器获取参考电压信号；信号处理单元对参考电压信号进行微分移相得到一个与泄露电流中容性分量波形相同的补偿信号，再经过可调增益放大器自动调整，补偿容性电流而得到到阻性电流，通过对阻性电流进行滤波处理并将其转换为控制单元计算机能够识别的采样数据；通信单元采用Wi-Fi无线通信技术，将信号处理后的数据发送至控制单元或将控制单元的驱动指令发送至信号处理单元。

所述控制单元为一台设置在变电站控制室内的计算机，所述计算机上包括利用Labview图形化语言开发的氧化锌避雷器vi程序和应用数据库。其中，氧化锌避雷器虚拟程序包括：多个可视化的操作面板，操作面板数量与被检测氧化锌氧化锌避雷器的数量相同，每个操作面板子vi程序对应于一台氧化锌避雷器；驱动模块，实现工作人员通过控制单元计算机开启某个监测单元；数据采集模块，实现计算机与监测单元收发数据；网络与数据发布模块，实现将氧化锌避雷器vi程序利用网络实时发布，变电站控制中心以外的工作人员在有权限情况下，也可以通过Internet在可视化的操作面板中实时监测到设备情况；数据处理模块，通过LabSQL调用并对比应用数据库中避雷器测试数据，实时监测阻性电流变化量，对于比对结果超过注意值的设备进行诊断，并及时告警。其中，应用数据库中存有变电站中每台氧化锌避雷器的历史测量数据，远程监测设备的人员权限信息。

控制单元的工作原理为(以可视化操作面板1为例进行说明)：如图2所示，工作人员通过控制单元的可视化操作面板1和驱动模块开启被监测氧化锌避雷器1的监测单元1；氧化锌避雷器vi程序中的数据采集模块将从监测单元1接收到数据送至与此避雷器对应的避雷器子vi程序中。其数据处理模块通过LabSQL调用并对比应用数据库中该避雷器历史测试数据，实时监测阻性电流变化量，对于比对结果超过注意值的设备进行诊断，并及时告警。通过每台避雷器子vi程序的可视化操作面板，可实时监测到该避雷器的全电流、阻性电流值、与历史测试数据比对结果、告警情况等信息，并可根据需要保存当前信息至数据库。同时利用LabVIEW中的网络与数据发布模块，实现将氧化锌避雷器vi程序利用网络发布，变电站控制中心以外的工作人员在有权限的情况下通过其它计算机和Internet也可以实时监测到设备情况。根据设备情况，通过氧化锌避雷器vi程序中驱动程序，可以随时开启或暂停某台避雷器的监测单元。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，包括与现场氧化锌避雷器相连接的监测单元和安装在变电站控制室内的控制单元，其特征在于：所述监测单元与氧化锌避雷器一一对应连接，该监测单元包括传感器单元、信号处理单元和通信单元，该信号处理单元分别与传感器单元和通信单元相连接，所述传感器单元包括电流互感器和电压互感器并与氧化锌避雷器相连接，用于采集氧化锌避雷器的电流信号和电压信号，所述通信单元通过无线方式与控制单元相连接，用于监测单元的数据上传和控制单元驱动指令的接收；所述控制单元包括氧化锌避雷器虚拟程序和应用数据库。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述的控制单元还通过Internet与其他计算机相连接，通过其他计算机访问控制单元中的氧化锌避雷器虚拟程序实现在变电站控制室以外的远程监控功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述的通信单元为Wi-Fi通信单元，该通信单元通过Wi-Fi无线方式与控制单元相连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述氧化锌避雷器虚拟程序包括多个可视化操作面板、驱动模块、数据采集模块和数据处理模块，每个可视化操作面板对应一个子vi程序，每个子vi程序对应于一台氧化锌避雷器；所述驱动模块用于实现工作人员通过控制单元控制开启某个监测单元的功能；所述数据采集模块用于实现控制单元与监测单元收发数据的功能；所述数据处理模块用于对被监测的氧化锌避雷器进行诊断和告警。

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述应用数据库中存有变电站中每台氧化锌避雷器的历史测量数据和远程监测设备的人员权限信息。

6.根据权利要求4所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述数据处理模块通过调用并对比应用数据库中避雷器测试数据，实时监测阻性电流变化量，如果对比结果超过注意值的设备则进行诊断和告警。

7.根据权利要求4所述的一种基于虚拟仪器技术的氧化锌避雷器远程监测诊断系统，其特征在于：所述氧化锌避雷器虚拟程序还包括：网络与数据发布模块，用于实现将氧化锌避雷器vi程序利用网络实时发布的功能。