CN105547367B - 一种高压隔离开关振动状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压隔离开关振动状态监测系统，包括由温度传感器、振动加速度传感器、闸刀调节装置和控制检测板组成的控制检测系统、激光供能系统和设置于变电站主控室的监测系统；所述温度传感器连接于高压隔离开关的表面，所述振动加速度传感器和闸刀调节装置分别连接高压隔离开关的闸刀，所述温度传感器和振动加速度传感器的输出信号分别经控制检测板发送至监测系统，所述控制检测板根据振动加速度传感器的输出信号控制闸刀调节装置动作，所述激光供能系统为控制检测板供电。本发明无需派遣工作人员前往现场，降低人力、时间成本投入，提高自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及变电站自动监测领域，具体涉及一种高压隔离开关振动状态监测系统。
背景技术
随着城网、农网改造的进行及变电站自动化技术的推广，无人值班变电站越来越多，目前的无人值班变电站一般具有如下自动化系统：变电站综合自动化系统，微机防误闭锁系统、部分变电站还具有防火防盗系统（遥视）。
隔离开关是变电站中非常重要、数量最多的一次设备，由于设备制造、环境污染、地基变形、长期运行、严重超载运行、触点氧化、电弧冲击等原因，隔离开关在闭合时存在闭合不到位、过位以及触点松动等问题，运行时亦存在发热，温度上升等安全隐患；这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。
对隔离开关触点的状态监测及自动实时监测是利用红外线装置监测隔离开关闭合及负荷电流增大后引起的温度升高，无法在隔离开关闭合的瞬间就准确判断此次闭合是否完全成功以及隔离开关的健康状态等，仍需定期派人到现场用红外线或激光测温仪远距离测量，或者是人工观察、贴片观察等，不能做到状态监测、实时监测、实时报警、及时处理，尤其是因为隔离开关分布在不同的地方，而且都是高压部件，更给发热的监视带来困难，单独靠人工巡检，无法杜绝此种事故隐患，要真正实现变电站的无人值班，提高供电可靠性，这一问题必须解决。
随着变电站自动化水平的提高，无论是新建的智能变电站还是改造后无人值班变电站，隔离开关遥控操作技术日趋成熟，但是受隔离开关分、合闸到位可靠性的影响，绝大多数变电站仍然采用远方分合（遥控）断路器，就地（电动）分合隔离开关的方式，即运维人员在变电站隔离开关运行现场观察隔离开关分合闸前后电气连接导通情况，上报给调控中心后进行下一步操作，这种工作模式与变电站减人及无人化的发展要求极不相符。
自动化水平比较高的变电站通常采用视频监控作为判断隔离开关分合闸到位状态的辅助手段，但视频监控存在仅对部分合位不到位/过位有效，还容易受主观人为因素、角度、清晰度、污垢，以及风、雨、雪、夜晚等天气气候影响的缺点，同时，摄像头不仅数量有限，拍摄有死角，而且会受网络带宽限制，导致图像质量受损，监控画面会有失真现象，还有可能造成画面滞后；因此，目前视频监控结果仅能供调控中心作为参考，不能替代运维人员实地观察。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压隔离开关振动状态监测系统，可以解决现有技术的隔离开关监测系统通过视频监控判断隔离开关闸刀闭合不到位、过位以及触点松动等问题，可靠性低，仍需要派遣工作人员前往，并不能真正做到全自动化的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高压隔离开关振动状态监测系统，包括由温度传感器、振动加速度传感器、闸刀调节装置和控制检测板组成的控制检测系统、激光供能系统和设置于变电站主控室的监测系统；
所述温度传感器连接于高压隔离开关的表面，所述振动加速度传感器和闸刀调节装置分别连接高压隔离开关的闸刀，所述温度传感器和振动加速度传感器的输出信号分别经控制检测板发送至监测系统，所述控制检测板根据振动加速度传感器的输出信号控制闸刀调节装置动作，所述激光供能系统为控制检测板供电；
所述闸刀调节装置包括连接于高压隔离开关上的安装座，所述安装座的顶端设有与高压隔离开关上的闸刀配合的刀槽，所述刀槽内壁两侧相对设置有调节滚轮和垫板，所述调节滚轮与微型电机传动，其轮轴水平设置、轮缘朝向垫板，所述垫板竖直设置，其正面朝向调节滚轮、背面连接有水平插入刀槽内壁中的顶杆和压紧弹簧；所述微型电机的控制器连接于控制检测板输出端。
本发明的进一步方案是，所述调节滚轮的轮缘设有橡胶包覆层。
本发明的进一步方案是，所述激光供能系统内包括一低压侧激光发射器和一光电转换模块，低压侧激光发射器经由光电转换模块将光能转换成电能为控制检测板供电。
本发明的进一步方案是，所述控制检测板通过无线传输模块发送信号，所述监测系统包括接收系统、信号检测解调系统和振动分析专家系统，所述接收系统的接收天线将接收到的信号传输给信号检测解调系统进行光电转换、信号处理，再输入振动分析专家系统进行存储、对比分析。
本发明的进一步方案是，还包括安装于高压隔离开关绝缘瓷瓶下方监控探头。
本发明的进一步方案是，所述监控探头上设置有自动清洗系统，所述自动清洗系统为一由电机驱动、单片机控制的毛刷。
本发明的进一步方案是，所述监控探头采用滤红外镜头。
本发明的进一步方案是，所述温度传感器为热电阻。
本发明的进一步方案是，所述振动加速度传感器选用三轴全方向振动加速度传感器。
本发明与现有技术相比的优点在于：
一、通过温度传感器检测高压隔离开关的温度，通过振动加速度传感器检测高压隔离开关的闸刀合闸情况，以闸刀调节装置及时调整闸刀的位置，并将检测数据发送至监测系统，无需派遣工作人员前往现场，降低人力、时间成本投入，提高自动化水平；
二、相对设置的调节滚轮和垫板分别连接闸刀两侧，垫板提供压力，调节滚轮滚动时闸刀上、下移动，进行位置调整，以确保闭合到位；
三、橡胶包覆层绝缘耐磨，而且可以提高摩擦力，防止调节滚轮打滑影响调节闸刀位置的效果；
四、振动分析专家系统对存储的数据进行对比分析，综合判断可能造成的后果、影响，以便进行事故的预防、处理，提高变电站运行的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为振动加速度传感器检测的隔离开关在合紧状态的频谱图。
图3为振动加速度传感器检测的隔离开关在接触但未合紧状态的频谱图。
图4为振动加速度传感器检测的隔离开关未接触状态的频谱图。
图5为闸刀调节装置结构示意图。
图6为图5的A向视图。
具体实施方式
如图1所示的一种高压隔离开关振动状态监测系统，包括由热电阻、三轴全方向振动加速度传感器、闸刀调节装置和控制检测板组成的控制检测系统、激光供能系统和设置于变电站主控室的监测系统；
所述热电阻连接于高压隔离开关的表面，所述三轴全方向振动加速度传感器和闸刀调节装置分别连接高压隔离开关的闸刀，所述热电阻和三轴全方向振动加速度传感器的输出信号分别经控制检测板通过无线传输模块发送信号，所述监测系统包括接收系统、信号检测解调系统和振动分析专家系统，所述接收系统的接收天线将接收到的信号传输给信号检测解调系统进行光电转换、信号处理，再输入振动分析专家系统进行存储、对比分析；所述控制检测板根据三轴全方向振动加速度传感器的输出信号控制闸刀调节装置动作；由于供能设备的电线在变电站工作环境下会造成一定的安全隐患，其长度局限了设备的使用范围，因而无线的供能系统就显得很重要，可以实现在一定的距离范围内精确的实现对电子设备的无线供能与无线传输，所述激光供能系统内包括一低压侧激光发射器和一光电转换模块，低压侧激光发射器经由光电转换模块将光能转换成电能为控制检测板供电。
振动分析专家系统记录振动加速度传感器检测的每次闸刀动作的波形，然后与存储的历史数据进行比较，配合海量的闸刀特征积累数据以及采用先进的小波变换理论（Wavelet Transforms）和基于隐马尔可夫模型（Hidden Markov Models HMM）的分析方法，可捕获采用其他方法如电气监测法所不能监测的故障，并预测可能出现的故障隐患。
合闸问题的检测方法：合闸出现的问题包括合不到位、过位、触点接触不良、以及在运行过程中逐渐松动等。因为触头结合的紧密程度直接影响了隔离开关整个和部分的模态特性，对于每一种型号的隔离开关，其隔离开关整个和部分的模态特性是一致的，项目实施过程中可以针对一种型号的隔离开关预先进行模态分析，获得其模态特性，建立完善的数据库。这样，触头结合的紧密程度就可以用在线模态分析的方法实时监测到。
频谱图数据表
所述闸刀调节装置如图5、图6所示，包括两侧设置有连接耳9、连接于高压隔离开关上的安装座2，所述安装座2的顶端设有与高压隔离开关上的闸刀4配合的刀槽10，所述刀槽10内壁两侧相对设置有调节滚轮5和垫板6，所述调节滚轮5与微型电机传动，其轮轴水平设置、轮缘朝向垫板6，所述调节滚轮5的轮缘设有橡胶包覆层，所述垫板6竖直设置，其正面朝向调节滚轮5、背面连接有水平插入刀槽10内壁中的顶杆7，所述顶杆7插入刀槽10内壁的端部设有压紧弹簧8；所述微型电机的控制器连接于控制检测板输出端。
当检测到闸刀闭合不到位、过位以及触点松动等问题时，通过控制检测板自动控制闸刀调节装置动作，当闸刀过位时，调节滚轮顺时针转动，将闸刀往上调整，反之则逆时针转动，通过调节滚轮的摩擦力实现闸刀位置的微量调整，进而无需派遣工作人员到工作现场人工调整，且当后期出现松动或者因为振动过位或者不到位的情况时， 也只要微量调节闸刀的位置便可自动实现调节，无需人工操作，更加节省成本，使用更加方便。
还包括安装于高压隔离开关绝缘瓷瓶下方监控探头，每组高压隔离开关的每个触头都安装一个监控探头，安装部位为绝缘瓷瓶下方，实现一对一拍摄；在隔离开关分合闸完成后会上传一帧现场图片，同时也可查看实时影像；由于摄像头是由下向上拍摄，所以要考虑诸多环境因素对图像质量的影响，如防止红外光对采集图像的影响、如何调节白平衡、如何控制曝光、镜头上面有灰尘或异物等。
所述监控探头上设置有自动清洗系统，所述自动清洗系统为一由电机驱动、单片机控制的毛刷，所述监控探头采用滤红外镜头。
在光学信号处理系统中，选用滤红外镜头以防止红外光对Sensor采集图像造成影响，同时在PCB板设计中严格确保镜头聚焦中心在sensor的感光矩阵中心上，使图像清晰成像；
图像电信号处理系统中，使用Sensor输出的为Bayer pattern，这些数据通过isp处理转化为rgb信号。在isp处理过程中加入了自主研发的5A算法（自动白平衡、自动增益、自动曝光控制、自动降噪、自适应对比度增强）对白平衡，曝光控制进行改进，并且通过gamma校正，flicker消除进行调节。单独对每系列的设备设计基于不同场景的图像参数，这些图像参数包括公开给广大用户的对比度，亮度，饱和度，锐度，同时具备超低照度图像处理系统，可达0.02lux超低照度成像；
视频传输时，后期编码对视频流通过dsp进行编码，可实现720P的图像压缩到2Mbps，将1080P压缩到4Mbps，非常适合网络传输。
Claims (9)
1.一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：包括由温度传感器、振动加速度传感器、闸刀调节装置和控制检测板组成的控制检测系统、激光供能系统和设置于变电站主控室的监测系统；
所述温度传感器连接于高压隔离开关的表面，所述振动加速度传感器和闸刀调节装置分别连接高压隔离开关的闸刀，所述温度传感器和振动加速度传感器的输出信号分别经控制检测板发送至监测系统，所述控制检测板根据振动加速度传感器的输出信号控制闸刀调节装置动作，所述激光供能系统为控制检测板供电；
所述闸刀调节装置包括连接于高压隔离开关上的安装座（2），所述安装座（2）的顶端设有与高压隔离开关上的闸刀（4）配合的刀槽（10），所述刀槽（10）内壁两侧相对设置有调节滚轮（5）和垫板（6），所述调节滚轮（5）与微型电机传动，其轮轴水平设置、轮缘朝向垫板（6），所述垫板（6）竖直设置，其正面朝向调节滚轮（5）、背面连接有水平插入刀槽（10）内壁中的顶杆（7）和压紧弹簧（8）；所述微型电机的控制器连接于控制检测板输出端。
2.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述调节滚轮（5）的轮缘设有橡胶包覆层。
3.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述激光供能系统内包括一低压侧激光发射器和一光电转换模块，低压侧激光发射器经由光电转换模块将光能转换成电能为控制检测板供电。
4.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述控制检测板通过无线传输模块发送信号，所述监测系统包括接收系统、信号检测解调系统和振动分析专家系统，所述接收系统的接收天线将接收到的信号传输给信号检测解调系统进行光电转换、信号处理，再输入振动分析专家系统进行存储、对比分析。
5.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：还包括安装于高压隔离开关绝缘瓷瓶下方监控探头。
6.如权利要求5所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述监控探头上设置有自动清洗系统，所述自动清洗系统为一由电机驱动、单片机控制的毛刷。
7.如权利要求5所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述监控探头采用滤红外镜头。
8.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述温度传感器为热电阻。
9.如权利要求1所述的一种高压隔离开关振动状态监测系统，其特征在于：所述振动加速度传感器选用三轴全方向振动加速度传感器。
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