CN105548837B - 一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 - Google Patents
一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105548837B CN105548837B CN201510932603.XA CN201510932603A CN105548837B CN 105548837 B CN105548837 B CN 105548837B CN 201510932603 A CN201510932603 A CN 201510932603A CN 105548837 B CN105548837 B CN 105548837B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control unit
- single chip
- chip control
- sensor
- host computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 39
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000004643 material aging Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Emergency Alarm Devices (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明提供公开了一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；该装置结构简单，操作方便，抗外部干扰能力强，缺陷关联性高，能实现缺陷早期预警。采用低通滤波器及四路AD采样，扩大了量程，简化了电路结构，减小装置体积，增强装置的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置。
背景技术
随着电网的日益扩大，电网结构的日趋复杂，变电站无人值班的管理模式和综合自动化的普及与推广，高压开关柜故障造成的停电事故给生产和生活带来的损失越来越大。开关柜故障的原因主要来自绝缘件的两种缺陷所造成，一种是有机绝缘材料表面爬电但未形成碳化通道缺陷，这种缺陷一旦形成会在长期的电力运行及材料老化过程中继续恶化，使得绝缘材料表面贯穿造成严重的开关柜事故；另一种缺陷是由于施工或生产工艺等原因导致的绝缘件劣化产生局部放电，当绝缘材料劣化和局部放电水平达到一定时，会引起开关柜的事故。
目前针对开关柜的检测大都基于温度监控，主要采用红外福射测温法、无线传感器测温法和光纤测温法，部分基于局部放电的监控。开关柜温度监测主要针对触头过热引起的绝缘材料热解老化的问题，温度监控只是孤立的对高压开关柜电触头温度进行测量，没有考虑开关柜符合、环境参量等状态信息，因此无法对电触头的工作状态进行诊断，只能对异常的温度作出报警，当出现异常温度时，开关柜已经处于或接近于故障状态。而开关柜局部放电监控方法，分有电测法和非电测法，有电测法问题在于抗干扰能力差，无法有效的用于现场的在线监测，需要停电实验无法应用于带电过程；非电测量法最主流的是超声波法，但其在开关柜传播过程中遇到障碍可能会有多次反射折射造成检测灵敏度不确定的缺点。
因而，以上两种方法都属于电力设备故障检修的范畴。
为保证电力设备安全运行并最大限度地减少停电维修引起的损失，电力系统中对电力设备的检修正在由故障检修、预防性检修向状态检修过渡。作为输配电系统中广泛运用的高压开关柜，对其实施状态检修有极大的重要性。在这种形势下，开发一种新型高精度、高可靠性的高压开关柜在线监测及故障诊断系统具有重大的意义。
发明内容
鉴于上述提出的问题，本发明的目的在于：针对有机绝缘件表面局部碳化缺陷及绝缘件表面局部放电缺陷，提出了一种开关柜绝缘件缺陷的早期预警装置，该装置结构简单、体积小、成本低廉测量动态范围大、精度高。
一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；
所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；
所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；
所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机。
所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。
还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。
还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。
还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。
所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。
所述报警电路为声光报警电路。
有益效果
本发明提供了一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；该装置结构简单，操作方便，具有以下优点：
1.该装置抗外部干扰能力强，缺陷关联性高，能实现缺陷早期预警。
2.该装置不仅能对有机材料绝缘件，还能对无机材料绝缘件缺陷实现在线检测与预警。
3.采用低通滤波器、四路AD采样、软件补偿等功能，扩大了量程，简化了电路结构，减小装置体积，增强装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明的气体浓度传感器示意图，其中(a)为传感器底部示意图，(b)为传感器正视图，(c)为传感器俯视图；
图2是本发明的传感器电路设计原理图；
图3是本发明的系统原理框图；
图4是本发明的控制单元面板设计图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图3所示，一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；
所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；
所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；
所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机。
所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。
还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。
还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。
还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。
所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。
所述报警电路为声光报警电路。
如图1所示，本发明使用的传感器为三电极电化学传感器，其以定电位电解为基本原理。
在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极(R)和工作电极(W)之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定(即恒电位)，此时电位的变化就所测气体浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过对电流大小的采集就能得到气体浓度。传感器工作电极(W)与参比电极(R)之间输出的电流信号，经过滤波电路、I—V转换电路、放大电路后直接输入A/D转换如图2所示。
本发明实施的工作原理：将四个传感器单元安装在开关室的壁柜中，将处理控制单元安装在开关柜的仪表室的外壁中，上位机系统安装在工作人员电脑中，通过485接口与处理控制单元相连。气体传感器输出的信号经过I—V转换、滤波、放大后输入AD转换电路，再由单片机对其读取，其中四路传感器的采样间隔时间为T，单片机读取数据处理后会将其显示在LCD上，还会通过传输电路模块发往上位机存储并拟合成浓度曲线。一旦各浓度的检测值超过预设值，单片机则驱动声光报警电路发出警告，上位机则通知相关工作人员及时处理，人机交互单元面板如图4所示。
Claims (6)
1.一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，其特征在于，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；
所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；
所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；
所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机；
所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征于，还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述报警电路为声光报警电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510932603.XA CN105548837B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510932603.XA CN105548837B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105548837A CN105548837A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105548837B true CN105548837B (zh) | 2017-08-29 |
Family
ID=55828157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510932603.XA Active CN105548837B (zh) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | 一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105548837B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108983059A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-11 | 西安理工大学 | 一种基于气体分解组分的高压电力设备绝缘状态监测系统 |
| CN109856513B (zh) * | 2019-02-25 | 2021-05-04 | 武汉大学 | 一种xple电缆局部放电或过热的气体监测方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002354618A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 異常検出装置 |
| CN101388525A (zh) * | 2007-11-23 | 2009-03-18 | 李洪景 | 高压开关柜触点电晕及拉弧检测装置 |
| CN101968459A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-02-09 | 上海市电力公司超高压输变电公司 | 一种开关柜内部故障的探测方法及探测装置 |
| CN201803970U (zh) * | 2010-08-23 | 2011-04-20 | 上海市电力公司超高压输变电公司 | 一种开关柜内部故障探测装置 |
| CN203551691U (zh) * | 2013-10-25 | 2014-04-16 | 国家电网公司 | 高压开关柜热故障检测装置 |
| CN104360242A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-02-18 | 玉林市科邦技术服务有限公司 | 一种高压开关柜放电故障在线监测系统 |
| CN105067045A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-18 | 韩少茹 | 配电网高压开关柜监测装置 |
-
2015
- 2015-12-15 CN CN201510932603.XA patent/CN105548837B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002354618A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 異常検出装置 |
| CN101388525A (zh) * | 2007-11-23 | 2009-03-18 | 李洪景 | 高压开关柜触点电晕及拉弧检测装置 |
| CN101968459A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-02-09 | 上海市电力公司超高压输变电公司 | 一种开关柜内部故障的探测方法及探测装置 |
| CN201803970U (zh) * | 2010-08-23 | 2011-04-20 | 上海市电力公司超高压输变电公司 | 一种开关柜内部故障探测装置 |
| CN203551691U (zh) * | 2013-10-25 | 2014-04-16 | 国家电网公司 | 高压开关柜热故障检测装置 |
| CN104360242A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-02-18 | 玉林市科邦技术服务有限公司 | 一种高压开关柜放电故障在线监测系统 |
| CN105067045A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-18 | 韩少茹 | 配电网高压开关柜监测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 在线式高压开关柜故障监测系统的研究;陈达等;《电子世界》;20121231(第23期);正文第1页第1栏第1段，第2栏第2－7段，第3栏第2段、第2页第2栏第2段及图2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105548837A (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105606666B (zh) | 一种基于气体传感器的便携式开关柜局放检测装置及方法 | |
| CN104716741B (zh) | 变电站远程监测系统及其远程监测方法 | |
| CN202815097U (zh) | 绝缘介质损耗在线监测系统 | |
| CN103135038A (zh) | 直流系统交流串电及绝缘故障监测选线方法 | |
| CN103675532A (zh) | 一种gis故障诊断装置及故障诊断方法 | |
| CN210129012U (zh) | 一种基于气体监测的开关柜局部放电监测预警装置 | |
| CN104330675A (zh) | 基于多元时间序列的变电设备在线监测分析系统及其方法 | |
| CN106324546A (zh) | 电子式互感器状态采集装置 | |
| CN110609220A (zh) | 一种基于多种信号采集分析的输电电缆绝缘状态检测评估系统 | |
| CN105548837B (zh) | 一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置 | |
| CN211043559U (zh) | 一种基于臭氧浓度的高压电气设备局放监测装置 | |
| CN104380553A (zh) | 保护继电装置的动作试验系统 | |
| CN112255517A (zh) | 一种开关柜的局部放电和温度联合在线监测系统 | |
| CN202119474U (zh) | 一种电力变压器的监测装置 | |
| CN104898032A (zh) | 一种配网开关柜的故障检测装置 | |
| CN107991593A (zh) | 一种噪声及局部放电定位gis绝缘状态在线监测系统 | |
| CN107728025A (zh) | 一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统 | |
| CN111579727A (zh) | 一种用于配电房的多气体传感检测装置及方法 | |
| CN203455468U (zh) | 一种隔离式安全栅测试系统 | |
| CN203838056U (zh) | 具自校准功能的六氟化硫气体泄漏监测传感单元 | |
| CN116754903A (zh) | 一种非接触式架空线路污闪预警系统及方法 | |
| CN114264902A (zh) | 一种防雷箱工作状态的监测方法、系统、电子设备及存储介质 | |
| CN210865046U (zh) | 一种具有多样报警功能的试验设备在线监测系统 | |
| CN104655994B (zh) | Gis局放在线监测系统 | |
| CN207318652U (zh) | 一种高压开关柜内绝缘故障在线监测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Inventor after: Wang Xiaofei Inventor after: Zhu Liang Inventor after: Dan Zhouping Inventor after: Li Zhiyu Inventor after: Kuang Jiajun Inventor before: Wang Xiaofei Inventor before: Zhu Liang Inventor before: Dan Zhouping Inventor before: Li Zhiyu Inventor before: Kuang Jiajun |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |