CN105021959A - 一种新型配网主设备局放带电检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型配网主设备局放带电检测系统及方法，包括设置在配网电力设备外表面上的智能传感器和手持巡检仪；智能传感器连续检测配网电力设备的局放信息，并进行存储；手持巡检仪通过无线方式，读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见。本发明是用于监测局部放电信号的监测设备，其优点为：数据采集和数据分析相分离、安装于电气设备上全天候的连续监测局部放电数据、具有无线通信功能，接收指令后能自动把数据上传。这些特点的所带来的好处的是监测设备的小型化、低成本化、智能化。

Description

一种新型配网主设备局放带电检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种移动式局部放电综合监测系统，属于电力设备状态在线检测技术领域，具体涉及的是一种新型配网主设备局放带电检测系统及其方法。

背景技术

国内对输变电设备开展了以带电检测为重要技术手段的状态检修工作，取得了很好的效果，有效发现设备缺陷，提出预警，及时消缺，避免了大量电力设备恶性故障的发生。在输变电设备的带电检测得成功的基础上，目前正在探索并推动配电网的带电检测工作，配网带电检测技术的研究和推广应用已成为进一步提升配网状态检修水平、保障配网供电安全、提升精益化服务水平的重要途径。

配电网与输电网相比，具有设备数量多、覆盖范围广、直接面向用户、管理难度大等特点，配网设备突发故障很有可能导致停电事故，直接妨碍用户用电需求，造成不良影响。配网带电检测在设备正常运行状态下开展设备检测，不需停电，测试灵活、方便，设备检测可以按照其预定周期进行，可以有效降低因停电给用户带来的经济损失，最大程度上节约用户的停电成本，解除部分高要求用电单位一直无法停电的后顾之忧，切实提高供电可靠性和服务质量。

配网的带电检测技术正处于起步状态，虽然也取得了一些效果，但也存在着诸多问题：

(1)目前带电检测设备生产厂家众多，缺乏相应的标准和技术规范，缺少电力设备故障复现平台和带电检测设备入网检测及相关校验技术，容易使性能不符合要求的测试设备流入到电网中，一些已入网的带电检测设备用了数年都没有进行校验和标定，使得测试数据的准确性存在疑问，不仅浪费人力和物力，也间接给电网运行安全带来隐患。

(2)由于配网设备数量众多，设备缺陷和故障状态下的特征量包括声、光、电、磁、热等多种类型，目前缺乏对配电设备多状态参量的综合检测评价方法，设备带电检测准确性也有待进一步提高，带电检测的效果和效率有待提升。

(3)配网设备的数量数十倍于输变电设备，且种类繁多、型号结构相距甚远、地域覆盖范围广、所处环境条件复杂多变，其带电检测技术的选择、带电检测的策略拟定、计划安排以及检测后的状态检修安排和数据管理都是深化配网状态检修工作的关键难题。

(4)电网内严格按照电网公司要求开展带电检测时，存在仪器、试验人员严重缺乏的困难。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明目的是在于提供一种新型配网主设备局放带电检测系统及其方法，通过对局部放电的监测能及时发现可能的异常，并采取正确的处理措施，保证高压设备的运行安全和稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，其包括：

若干智能传感器，设置在配网电力设备外表面上，用于连续检测配网电力设备的局放信息，并进行存储；

手持巡检仪，通过无线方式读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见

所述智能传感器与手持巡检仪之间通过无线Zigbee数据通信连接；

所述智能传感器包括设置在配网电力设备外表面上的传感器单元、信号采集电路模块和第一Zigbee通讯模块，所述传感器单元、第一Zigbee通讯模块均与信号采集电路模块连接。

进一步的，所述传感器单元包括超高频传感器、超声波传感器、高频电流传感器及地电波传感器；

所述超高频传感器的频带为300MHz～1500MHz，所述超高频传感器通过金属卡口固定在配网电力设备附近支架上。

进一步的，所述超声波传感器频带为20kHz～300kHz，所述超声波传感器安装于配网电力设备的金属壳内或吸附在配网电力设备的金属壳外。

进一步的，所述高频电流传感器频带为500kHz～50MHz，所述高频电流传感器通过卡钳式安装结构卡接在配网电力设备的接地线上。

进一步的，所述地电波传感器频带为1MHz～100MHz，上述地电波传感器采用磁铁表贴模式直接吸附在待测设备表面上。

进一步的，所述手持巡检仪包括Cortex-A8嵌入式处理器及与Cortex-A8嵌入式处理器连接的第二Zigbee通讯模块，所述Cortex-A8嵌入式处理器通过第二Zigbee通讯模块与第一Zigbee通讯模块无线传输信息数据。

进一步的，所述智能传感器还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与信号采集电路模块相连接，确保只能传感器在户外现场连续工作运行。

进一步的，所述智能传感器外部设置有防水壳，所述防水壳采用的是PC塑料机箱，在所述PC塑料机箱两侧设置防水透气塞。

一种利用上述新型用于配网主设备局放带电在线监测系统的在线检测方法，其特征在于，其方法为：首先，在各个配网电力设备外表面上安装智能传感器，通过智能传感器连续检测各个配网电力设备的局放信息，并进行存储；然后智能传感器通过无线Zigbee数据通信将采集到的局放信息传输至手持巡检仪，最后，手持巡检仪通过无线方式读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见。

本发明与现有技术相比，其优点为：本发明的数据采集和数据分析相分离、安装于电气设备上全天候的连续监测局部放电数据、具有无线通信功能，接收指令后能自动把数据上传。这些特点的所带来的好处的是监测设备的小型化、低成本化、智能化。

附图说明

图1是本发明的整体应用示意图；

图2是本发明的智能传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

目前配网电气设备的多数故障是由于绝缘失效造成的，而局部放电是高压电气设备绝缘性能的重要表征之一，它是设备绝缘劣化的征兆和表现形式。而本发明通过对局部放电的监测能及时发现可能的异常，并采取正确的处理措施，保证高压设备的运行安全和稳定。

如图1所示，一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，包括设置在电力设备30外表面上的智能传感器10及手持巡检仪20；所述智能传感器10与手持巡检仪10之间通过现场无线网络40进行数据通信连接，本实施例的智能传感器10与手持巡检仪10之间通过无线Zigbee方式进行数据通信连接。

如图2所示，所述智能传感器10包括传感器单元11、信号采集电路模块12和第一Zigbee通讯模块13，第一Zigbee通讯模块，所述传感器单元11、第一Zigbee通讯模块13均与信号采集电路模块12连接，信号采集电路模块12将传感器单元11发送的数据信号进行放大及存储等。

所述传感器单元11包括超高频传感器、超声波传感器、高频电流传感器及地电波传感器。根据不同配网设备的具体检测情况，配置不同类型的局放传感器：

(1)超高频传感器的频带设计为300MHz～1500MHz，通过金属卡口等固定在配网电力设备附近支架上；

(2)超声波传感器频带设计为20kHz～300kHz，超声波传感器安装于金属壳内，金属壳内装有磁铁等，可以吸附在配网电力设备的金属外壳上；

(3)高频电流传感器频带设计为500kHz～50MHz，高频电流传感器采用卡钳式安装结构，卡接在配网电力设备的接地线上；

(4)所述地电波传感器频带设计为1MHz～100MHz，地电波传感器采用磁铁表贴模式，直接吸附在待测设备表面

为了实现智能传感器的低成本化，单一智能传感器只进行超声波、超高频、脉冲电流及地电波其中一种检测方法。

当需要监测户外的配网电力设备时，智能传感器10可以加装太阳能电池板14的选项功能，太阳能电池板14与信号采集电路模块12连接，本实施例中，太阳能电池板14采用多晶硅或单晶硅的方式，高效耦合太阳能能量。通过电源连接线输入到智能创拿起内，为智能传感器提供连续的电源供给。智能传感器可实现长时间连续采集。

所述手持巡检仪20包括Cortex-A8嵌入式处理器的功能模块及第二Zigbee通讯模块21。Cortex-A8嵌入式处理器通过第二Zigbee通讯模块21与第一Zigbee通讯模块13无线传输信息数据，基于Cortex-A8的嵌入式处理器对数据进行信号预处理，包括滤波和去噪等，同时其作为完整的嵌入式系统，对数据进行现场存储。

所述手持巡检,20有运行的移动应用程序，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果；内置各种典型缺陷和干扰的特征数据库，利用统计技术和智能诊断技术，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见，为高压电力设备的状态检修与评估提供指导。

第一Zigbee通讯模块13和第二Zigbee通讯模块21均用于形成智能传感器及手持巡检仪之间的数据通信链路，使用人员不必须靠近智能传感器本身，即可以使用手持巡检仪获取智能传感器内的数据采集信息。无线Zigbee数据通信采用2.4GHz公开频段，与信号敏感和采集的频率错开，不会对采集信号产生干扰。

所述智能传感器10与太阳能电池板14等部件，外部设置防水壳结构，所述防水壳采用PC塑料机箱，在所述防水壳两侧设置防水透气塞，用于在箱体密闭时，将箱体内的电路热量散出。采用塑料可以有效降低整理的重量。各部件外壳达到防护等级IP67，可在户外恶劣气候环境条件下使用。

本发明利用上述新型用于配网主设备局放带电在线监测系统的在线检测方法，其方法为：首先，在各个配网电力设备外表面上安装智能传感器，通过智能传感器连续检测各个配网电力设备的局放信息，并进行存储；然后智能传感器通过无线Zigbee数据通信将采集到的局放信息传输至手持巡检仪，最后，手持巡检仪通过无线方式读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见。

本智能传感器用于监测局部放电信号的监测设备。相对于传统的局部放电监测设备特点在于：数据采集和数据分析相分离、安装于电气设备上全天候的连续监测局部放电数据、具有无线通信功能，接收指令后能自动把数据上传。这些特点的所带来的好处的是监测设备的小型化、低成本化、智能化。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，其特征在于，其包括：

若干智能传感器，设置在配网电力设备外表面上，用于连续检测配网电力设备的局放信息，并进行存储；

手持巡检仪，通过无线方式读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见；

所述智能传感器与手持巡检仪之间通过无线Zigbee数据通信连接；所述智能传感器包括设置在配网电力设备外表面上的传感器单元、信号采集电路模块和第一Zigbee通讯模块，所述传感器单元、第一Zigbee通讯模块均与信号采集电路模块连接；所述传感器单元包括超高频传感器、超声波传感器、高频电流传感器及地电波传感器；

所述超高频传感器的频带为300MHz～1500MHz，所述超高频传感器通过金属卡口固定在配网电力设备附近支架上；

所述超声波传感器频带为20kHz～300kHz，所述超声波传感器安装于配网电力设备的金属壳内或吸附在配网电力设备的金属壳外；

所述高频电流传感器频带为500kHz～50MHz，所述高频电流传感器通过卡钳式安装结构卡接在配网电力设备的接地线上；

所述地电波传感器频带为1MHz～100MHz，上述地电波传感器采用磁铁表贴模式直接吸附在待测设备表面上。

2.根据权利要求1所述的一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，其特征在于，所述手持巡检仪包括Cortex-A8嵌入式处理器及与Cortex-A8嵌入式处理器连接的第二Zigbee通讯模块，所述Cortex-A8嵌入式处理器通过第二Zigbee通讯模块与第一Zigbee通讯模块无线传输信息数据。

3.根据权利要求1所述的一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，其特征在于，所述智能传感器还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与信号采集电路模块相连接，确保只能传感器在户外现场连续工作运行。

4.根据权利要求1或3所述的一种新型用于配网主设备局放带电在线监测系统，其特征在于，所述智能传感器外部设置有防水壳，所述防水壳采用的是PC塑料机箱，在所述PC塑料机箱两侧设置防水透气塞。

5.一种利用权利要求1-4任意一项新型用于配网主设备局放带电在线监测系统的在线检测方法，其特征在于，其方法为：首先，在各个配网电力设备外表面上安装智能传感器，通过智能传感器连续检测各个配网电力设备的局放信息，并进行存储；然后智能传感器通过无线Zigbee数据通信将采集到的局放信息传输至手持巡检仪，最后，手持巡检仪通过无线方式读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监测数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见。