CN104931862A - 用于监测配电盘的状态的诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于监测配电盘的状态的诊断系统。用于监测配电盘的状态的诊断系统包括:传感器单元,其安装在配电盘中,其中所述传感器单元包括多个传感器,所述多个传感器感测局部放电信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号并输出每个配电盘状态感测信号;数据收集装置,其从所述传感器单元接收与所述局部放电信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号相应的每个配电盘状态感测信号,其中所述数据收集装置基于接收到的每个配电盘状态感测信号来收集用于所述配电盘的状态监测和诊断控制的多个数据;以及远程监测装置,其基于从所述数据收集装置接收到的多个测量数据来执行所述配电盘的所述状态监测和诊断控制。
Description
技术领域
本公开涉及用于监测配电盘的状态的诊断系统,并尤其涉及这样一种用于监测配电盘的状态的诊断系统,其可在早期检测到经历绝缘击穿的迹象以防止事故的扩展,绝缘击穿由于配电盘的内部和外部因素(电的、热的、化学的压力和振动、以及环境因素)引起的机械联接的恶化或弱化而发生并最终会导致事故。
背景技术
在配电盘中布置了许多用于电力转换、传输和测量的电气设备。然而,由于内部和外部因素(电的、热的、化学的压力和振动、以及环境因素)引起的机械联接的恶化或弱化,这些电气设备可能经历绝缘击穿并最终导致事故。
在用于配电盘的状态诊断的典型方法中,附接了单个局部放电传感器或温度传感器模块以用于监测。
局部放电传感器大多作为超高频(UHF)传感器而被安装在配电盘中并在由于配电盘中的模制变压器的绝缘恶化而引起的局部放电(partialdischarge,简称PD)发生时检测发射的电磁信号。检测到的局部放电信号通过专用数据处理设备处理并且局部放电信号是否已经生成以及该信号的大小被传送到更高层的诊断系统。
通过使用接触型或非接触型传感器,温度传感器被附接到配电盘中的汇流条以测量汇流条的温度,并且所测量的温度在其自身单元模块中被处理并被传送到更高层的诊断系统。更高层的诊断系统基于所传送的数据中的每一个来诊断配电盘的状态。
此外,附接了作为监测装置的许多传感器,以用于防止配电盘中的模制变压器的故障,并且大多使用易于附接到带电线路上的接地侧高频电流变压器(HFCT)传感器。
图1描绘通过使用典型的HFCT传感器来测量在配电盘中的模制变压器中生成的局部放电信号的方法。
参照图1,由于在安装在配电盘中的模制变压器1中发生绝缘恶化,内部生成了PD信号2。
在模制变压器1中生成的PD信号沿连接到变压器基座3的地线4流动。
沿地线4流动的PD信号2被HFCT传感器5检测到,HFCT传感器5为一种测量传感器,其通过示波器或可检验信号的数据获取装置6被显示出来。
如上所述,由于使用HFCT的PD测量方法通过使用夹式(clamp type)将传感器附接到地线,从而即使在带电线路状态下,也能够安装传感器并测量信号,因此使用HFCT的PD测量方法被广泛地使用。
然而,在测量地线中流动的PD信号时,该信号是微弱的,从而其易于被外部噪声影响,且即使产生微量放电,也由于噪声信号而使得实质上难以检测信号。
从而,在诊断配电盘中的模制变压器的状态方面,判定内部的恶化要花费长时期;并且在判定精确诊断方面,产生替换期也要花费长时期。
如上所述,典型的配电盘诊断系统包括单个(局部放电,温度)传感器,从而其明显不足以用于精确诊断配电盘的状态。
在UHF传感器的情形下,其在没有盖的状态下被安装在配电盘的外箱中,从而易于受到外部辐射噪声的影响。而且,在具有不同灵敏度特性的UHF传感器之中的具有较低灵敏度的传感器难以在绝缘恶化状态的早期检测到放电信号,而在一些情形下,能够在恶化已经显著进展后并且在不久将发生事故之前检测到放电信号。
当在UHF传感器中检测到PD信号时,在判定该信号实际上是在电气装置中生成的信号还是外部噪声信号方面存在许多困难。
在温度传感器安装在汇流条的中心处的情形下,由于测量了传导的汇流条的温度,在测量并诊断实际上过热的电气装置以及联接部分的温度方面存在困难。其原因在于:由于过热而引起的事故在螺栓联接部分或导体-导体联接部分上发生得比汇流条的中心更为频繁。
发明内容
实施例提供用于监测配电盘的状态的诊断系统,并尤其涉及用于监测配电盘的状态的诊断系统,其可在早期检测经历绝缘击穿的标志以防止事故的扩展,绝缘击穿由于配电盘的内部和外部因素(电的、热的、化学的压力和振动,以及环境因素)引起的机械联接的恶化或弱化而发生并最终会导致事故。
在一个实施例中,用于监测配电盘的状态的诊断系统包括:传感器单元,其安装在配电盘中,其中传感器单元包括多个传感器,其感测局部放电(PD)信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号并输出每个配电盘状态感测信号;数据收集装置,其从传感器单元接收与局部放电(PD)信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号相应的每个配电盘状态感测信号,其中数据收集装置基于接收到的每个配电盘状态感测信号来收集用于配电盘的状态监测和诊断控制的多个数据;以及远程监测装置,其基于从数据收集装置接收到的多个测量数据来执行配电盘的状态监测和诊断控制。
传感器单元可包括PD传感器、温度传感器和光接收传感器中的两个以上传感器。
PD传感器可包括:超高频(UHF)传感器、瞬态对地电压(TEV)传感器、高频电流变压器(HFCT)、L传感器或耦合电容器。
数据收集装置可包括:PD信号处理模块,其处理与从PD传感器接收到的PD信号相应的配电盘状态监测信号,以将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到远程监测装置;温度信号处理模块,其处理与从温度传感器接收到的温度信号相应的配电盘状态监测信号,将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到远程监测装置;以及电弧信号处理模块,其处理与从光接收传感器接收到的电弧信号相应的配电盘状态监测信号,将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到远程监测装置。
数据收集装置可独立于配电盘而安装以从配电盘接收配电盘状态监测信号并将接收到的信号传送到远程监测装置。
数据收集装置可配置为从多个配电盘接收每个配电盘状态监测信号并将接收到的信号传送到远程监测装置。
数据收集装置可从多个配电盘接收每个配电盘状态监测信号并将接收到的信号传送到远程监测装置。
根据实施例,通过将适合于监测电气装置、汇流条以及联接结构的状态的最优传感器复合地应用到包括用于监测配电盘的状态的单个传感器(UHF或温度)的典型诊断系统,能够增强在测量具有故障的标志的信号方面的精度、能够在早期检测配电盘中的事故的标志并防止事故的扩展。
即,为了降低在监测配电盘的状态方面的测量错误并执行更精确的诊断,能够通过PD传感器(UHF、HFCT、L传感器,或耦合电容器)、(接触型或红外线(IR))温度传感器以及光接收传感器(电弧检测)代替单个传感器来执行复合的诊断。
而且,通过拓展除配电盘中的汇流条、模制变压器以及电缆之外的监测目标,能够应用到诸如CT、PT、VCB以及电力熔断器(PF)的配电盘中的大多数装置。从而,能够对除汇流条和模制变压器之外成为事故原因并频繁经历事故的CT、PT以及VCB执行复合的诊断。
如上所述,通过电应力或热对配电盘中的电气装置的恶化进行分类并将最优传感器附接到它们中的每一个,能够缩短所耗费的判定配电盘中的出错装置的时间并能够对配电盘中的电气装置进行更快的状态诊断和测量。
而且,由于用于诊断的数据收集装置包括PD信号处理模块、电弧信号处理模块以及温度信号处理模块,因此能够增强诊断结果的可靠性。
而且,由于对配电盘中的每个电气装置更清楚地执行了状态诊断,因此能够降低导致与配电盘相关的事故的可能性,此外能够防止电力故障事故和由于电力系统事故导致的工业上的灾难。
附图说明
图1描绘通过使用典型的HFCT传感器来测量在配电盘中的模制变压器中生成的局部放电(PD)信号的方法。
图2是根据实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。
图3是根据实施例的配电盘的框图。
图4是根据实施例的数据收集设备的框图。
图5是根据另一实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。
图6是根据另一实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。
具体实施方式
以下参照附图描述示例性实施例。然而,这并不是说本发明的精神受到所呈现的实施例的限制,而能够通过部件的增加、改变或删除而易于提出其他退化的发明或包含在本发明的精神之中的其他实施例。
在此使用的术语尽可能地选用了当前、广泛使用的通用术语,但是在特殊情形下,使用由申请人任选的术语,并且在这些情形下,由于在详细描述的相应部分描述了它们的含义,因此应当注意的是,需要根据术语的含义而不是术语的名称来理解本发明。
即,在接下来的描述中,词“包括”不排除除了那些列举的部件或步骤之外的部件或步骤的存在。
图2是根据实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。图3是根据实施例的配电盘的框图。图4是根据实施例的数据收集设备的框图。
参照图2和图3,根据实施例的由于监测配电盘的状态的诊断系统400可包括:传感器单元100,其包括安装在配电盘10中的多个传感器;数据收集装置200;以及远程监测装置300。
传感器单元100安装在配电盘10中,感测在配电盘10中生成的局部放电(PD)信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号,并输出配电盘的每个状态感测信号。
数据收集装置200从传感器单元100接收与PD信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号相应的配电盘的每个状态感测信号,执行信号处理,收集用于配电盘10的状态监测和诊断控制的多个测量数据,并将收集到的数据传送到远程监测装置300。
远程监测装置300可从数据收集单元200接收多个测量数据以执行配电盘10的状态检测和诊断控制。
配电盘10可包括各种电气装置,诸如汇流条11、CT 12、PT 13、VCB 14、电力熔断器(PF)15、模制变压器16以及电缆17。
多个传感器100用于检测当多个装置11至17示出绝缘恶化时来自每个电气装置的故障相关信号并可将故障的标志附到配电盘10上。
多个传感器100可包括:PD传感器110、温度传感器120以及光接收传感器130。
PD传感器110可包括:超高频(UHF)传感器111、瞬态对地电压(TEV)传感器112、高频电流变压器(HFCT)113、L传感器114以及耦合电容器115。
UHF传感器111为螺旋天线类型且可以安装在配电盘10的内壁上。UHF传感器111也可安装在模制变压器16的外箱中。
UHF传感器111可检测配电盘10中生成的全部PD信号(辐射的电磁波)。为增强信号检测的准确度,可布置多个UHF传感器。UHF传感器111可接近目标装置安装以增强信号的测量灵敏度。
TEV传感器112可安装在配电盘10中的狭窄空间中或邻近充电单元以更精确地测量局部生成的PD信号。
HFCT 113可检测沿地线流动的放电信号。HFCT 113可安装在模制变压器16中。
当连接了多个配电盘10时,HFCT 113可通过进入HFCT 113的信号的方向性和水平来估算哪个配电盘已经生成了信号,并估算噪声是在配电盘10中已产生的内部噪声还是在配电盘10的外部已产生的外部噪声。
UHF传感器112可安装在模制变压器16的外箱中,并检测由于绝缘恶化而生成的放电信号(电磁信号)。
L传感器114可附接到模制变压器16的地线或附接到电缆以检测与由于电缆恶化而生成的故障相关的信号。
耦合电容器115可安装在包含市售绝缘材料的电气装置处。在例如CT 12或PT 13的情形下,PD可通过由于制造时的内部间隙或由于碰撞导致的裂缝所引起的非均匀电场的形成而产生。
耦合电容器115可通过使用比UHF传感器111、TEV传感器112、HFCT传感器113具有更优良测量精度的直接检测来检测PD信号。
耦合电容器115由于比其他PD传感器更优良的灵敏度而具有能够检测在早期状态的恶化的标志的优点。
温度传感器120可包括接触型温度传感器121和非接触型红外线(IR)传感器122。
接触型温度传感器121可联接到汇流条11以测量由于负载电流引起的整体温度增加。
非接触型温度传感器122可安装在排除汇流条11之外的其他联接部分以集中检测由于联接的故障而引起的温度增加。非接触型温度传感器122可包括例如IR传感器。
光接收传感器130可执行电弧检测。随着显示盘10中的电气装置经历绝缘恶化,早期的微小PD信号会发展成电弧。从而,这种电弧信号可作为光信号被光接收传感器130检测到。
数据收集装置200可独立于配电盘10而安装以从配电盘10接收配电盘状态监测信号并将接收到的信号传送到远程监测装置300。
数据收集装置200可通过RF通信或电缆(诸如BNC电缆)连接到配电盘10。
数据收集装置200可处理与从配电盘10中的多个传感器单元100接收到的PD信号、温度信号以及电弧信号相应的配电盘状态监测信号,以将经处理的信号作为测量数据和时间数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300。
参照图4,数据收集装置200可包括PD信号处理模块210、温度信号处理模块220以及电弧信号处理模块230。
PD信号处理模块210可处理与从配电盘10中的PD传感器110接收到的PD信号相应的配电盘状态监测信号,将该经处理的信号作为测量数据和时间数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300。
温度信号处理模块220可处理与从配电盘10中的温度传感器120接收到的温度信号相应的配电盘状态监测信号,将该经处理的信号作为测量数据和时间数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300。
电弧信号处理模块230可处理与从配电盘10中的光接收传感器130接收到的电弧信号相应的配电盘状态监测信号,将该经处理的信号作为测量数据和时间数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300。
图5是根据另一实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。
参照图5,根据另一实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统400a可包括:多个传感器单元100a,其包括安装在多个配电盘10a中的多个传感器;数据收集装置200a;以及远程监测装置300a。
数据收集装置200a独立于多个配电盘10a而安装,以从多个配电盘10a中的每一个接收配电盘状态监测信号并将接收到的信号传送到远程监测装置300a。
单个数据收集装置200a可收集接收自多个配电盘10a的配电盘状态监测信号并将收集到的数据传送到远程监测装置300a。此外,为了将数据有效地传送到远程监测装置300a,数据收集装置200a可设定所传送的配电盘状态监测信号之中的优先级。
例如,当从第一配电盘接收到PD信号并同时从第二配电盘接收到温度信号时,数据收集装置200a可根据预设优先级首先取得接收自第一配电盘的PD信号并将对应的监测信号传送到远程监测装置300a,并随后传送接收自第二配电盘的温度信号。
如上所述,当单个数据收集装置200a从多个配电盘接收配电盘状态监测信号时,可考虑数据收集装置的易于进行数据处理的配置。
为进行有效的数据传输,当从配电盘中的任意一个接收到配电盘状态监测信号时,数据收集装置200a可在一定(预设)时间内等待来自其他配电盘的配电盘状态监测信号。
当单个数据收集装置200a管理多个配电盘时,配电盘可彼此靠近地布置。在此情形下,能够在一定时间内监测是否从多个配电盘接收到了配电盘状态监测信号,并且当在一定时间内从多个配电盘中的每一个接收到配电盘状态监测信号时,还能够将表示紧急状况的信号传输到远程监测装置300a。
即,表示由数据收集装置200a管理的配电盘密集的区域处于紧急状况的信息被传送到远程监测装置300a,并且当接收到这种紧急状况的信号时,远程监测装置300a在进行其他数据处理之前执行对相应配电盘的控制。
多个配电盘10a中的每一个均包括:多个传感器单元,其感测在每个配电盘10a中生成的PD信号、温度信号以及电弧信号并输出与每个信号相应的配电盘状态监测信号。
数据收集装置200a可处理与从配电盘10a中的多个传感器单元100a接收到的PD信号、温度信号以及电弧信号相应的配电盘状态监测信号,以将经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300a。
图6是根据另一实施例的用于监测配电盘的状态的诊断系统的框图。
参照图6,用于监测配电盘的状态的诊断系统400b可包括:多个传感器单元100b,其包括安装在多个配电盘10b中的多个传感器;在多个配电盘10b中的多个数据收集装置200b;以及远程监测装置300b。
数据收集装置200b是为每个配电盘10b而安装的,以将从每个配电盘10b感测到的配电盘状态监测信号传送到远程监测装置300b。
当为配电盘中的每一个均设置了本实施例的数据收集装置200b时,配电盘10b可彼此远离地安装,而与图5中描述的实施例不同,将接收自多个配电盘10b的配电盘状态监测信号传送到单个数据收集装置会是困难的。相反,能够更快地并且没有损耗地从配电盘接收配电盘状态监测信号。
当为配电盘10b中的每一个均设置数据收集装置200b时,数据收集装置将收集到的配电盘状态监测信号传送到远程监测装置300b,远程监测装置300b可取决于信号的类型来设定用于处理接收到的配电盘状态监测信号的优先级并且对信号进行处理。
例如,数据收集装置中的每一个取决于所设定的配电盘的地点和作用来设定优先级并且当同时从不同数据收集装置接收到配电盘状态监测信号时,远程监测装置300b可根据优先级来监测配电盘和数据收集装置的状态或者执行诊断控制。
多个配电盘10b中的每一个均包括:多个传感器单元100b,其感测在每个配电盘10b中生成的PD信号、温度信号以及电弧信号并输出与每个信号相应的配电盘状态监测信号。
数据收集装置200b可处理与从配电盘10b中的多个传感器单元100b接收到的PD信号、温度信号以及电弧信号相应的配电盘状态监测信号,将经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到具有更高层位置的远程监测装置300b。
尽管到这里为止已经描述了特定实施例,但是可以实现不背离本发明的范围的许多变化。因此,本发明的范围不应被以上描述的实施例所限制,而应由接下来的权利要求书及其等同所限定。
Claims (8)
1.用于监测配电盘的状态的诊断系统,所述诊断系统包括:
传感器单元,其安装在配电盘中,其中所述传感器单元包括多个传感器,所述多个传感器感测局部放电信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号并输出每个配电盘状态感测信号;
数据收集装置,其从所述传感器单元接收与所述局部放电信号、温度信号以及电弧信号中的两个以上信号相应的每个配电盘状态感测信号,其中所述数据收集装置基于接收到的每个配电盘状态感测信号来收集用于所述配电盘的状态监测和诊断控制的多个数据;以及
远程监测装置,其基于从所述数据收集装置接收到的多个测量数据来执行所述配电盘的所述状态监测和诊断控制。
2.根据权利要求1所述的诊断系统,其中所述传感器单元包括局部放电传感器、温度传感器以及光接收传感器中的两个以上传感器。
3.根据权利要求2所述的诊断系统,其中所述局部放电传感器包括:超高频传感器、瞬态对地电压传感器、高频电流变压器、L传感器或耦合电容器。
4.根据权利要求2所述的诊断系统,其中所述数据收集装置包括:
局部放电信号处理模块,其处理与从所述局部放电传感器接收到的局部放电信号相应的配电盘状态监测信号,以将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到所述远程监测装置;
温度信号处理模块,其处理与从所述温度传感器接收到的温度信号相应的配电盘状态监测信号,以将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到远程监测装置;以及
电弧信号处理模块,其处理与从所述光接收传感器接收到的电弧信号相应的配电盘状态监测信号,以将该经处理的信号作为测量数据和事件数据传送到远程监测装置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的诊断系统,其中所述配电盘设置为多个,并且
所述数据收集装置收集接收自多个配电盘的配电盘状态监测信号并将收集到的信号传送到所述远程监测装置。
6.根据权利要求5所述的诊断系统,其中所述数据收集装置根据预设的优先级将接收自所述多个配电盘的所述配电盘状态监测信号传送到所述远程监测装置。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的诊断系统,其中所述配电盘设置为多个,并且
所述数据收集装置设置为多个,以允许所述数据收集装置为所述配电盘中的每一个而设置,并且所述数据收集装置中的每一个将收集到的所述配电盘状态监测信号传送到所述远程监测装置。
8.根据权利要求7所述的诊断系统,其中所述远程监测装置根据为从所述数据收集装置接收到的所述配电盘状态监测信号所预设的优先级来监测所述配电盘的状态或对所述配电盘执行诊断控制。
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