CN105652161A - 电力设备局部放电实时监测及数传系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力设备局部放电实时监测及数传系统，包括多个监测终端和多个数据采集传输器，监测终端包括第一ARM微控制器模块、第一数据存储电路模块、第一CDMA无线通信模块、信号预处理模块、特高频传感器、第一电池电量检测电路模块、时钟电路模块、超声波传感器、蜂鸣器报警电路模块和闪光灯；数据采集传输器包括第二ARM微控制器模块、第二数据存储电路模块、第二CDMA无线通信模块、以太网通信电路模块、第二电池电量检测电路模块和第二电池电量指示灯。本发明集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，功耗低，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便。

Description

电力设备局部放电实时监测及数传系统

技术领域

本发明属于电力设备的局部放电监测技术领域，具体涉及一种电力设备局部放电实时监测及数传系统。

背景技术

随着输变电电压等级的提高，电力设备的电压越来越高，对电力设备的绝缘性能要求也越老越高。在这些设备中，由于电极和绝缘表面存在的缺陷，导线外绝缘损失或老化等原因可能造成电力设备局部放大，如果此类事故得不到及时处理，有可能会导致绝缘的最终击穿与时效，甚至造成电力设备的损坏，因此，电力设备的局部放电监测技术是及时发现事故隐患、提高供电可靠性的重要手段，研究电力设备局部放电在线监测技术具有重要的意义。但是，现有技术中的电力设备局部放电还存在以下缺陷和不足：(1)数据采集传输和处理时间要比实际信号有效时间长的多，实时性差，处理时间长，处理一秒的放电信号要用数十秒到数分钟时间，突发性放电易被漏掉，监测的可靠性差；(2)实现成本高，稳定性差，故障率高，维护成本高；(3)监测现场电气噪声干扰太大，但现有技术的抗干扰性能差，很难获取真正的局部放电信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电力设备局部放电实时监测及数传系统，其集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，功耗低，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便，解决了现有技术所存在的实时性差、可靠性差、成本高、稳定性差、故障率高、维护成本高等缺陷和不足。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：包括多个监测终端和多个数据采集传输器，每个所述数据采集传输器与一个或多个所述监测终端通过CDMA网络无线连接并通信；所述监测终端包括内部集成有A/D转换器的第一ARM微控制器模块、为所述监测终端中各用电模块提供电能的第一充电电池和与所述第一充电电池相接且用于对所述第一充电电池输出的电能进行管理的电源管理电路模块，以及与所述第一ARM微控制器模块相接的第一晶振电路模块、第一复位电路模块、第一数据存储电路模块和第一CDMA无线通信模块，所述第一CDMA无线通信模块上接有第一无线通信指示灯，所述电源管理电路模块为所述第一ARM微控制器模块供电的供电回路中串联有第一电源开关，所述A/D转换器的输入端接有用于对信号进行放大和滤波处理的信号预处理模块，所述信号预处理模块的输入端接有用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器，所述第一充电电池的输入端接有第一充电电路，所述第一充电电路上接有第一充电接口，所述第一充电电池的输出端接有用于对所述第一充电电池的电量进行检测的第一电池电量检测电路模块，所述第一电池电量检测电路模块的输出端与所述第一ARM微控制器模块的输入端相接，所述第一ARM微控制器模块的输入端还接有用于为所述监测终端提供实时时钟信号的时钟电路模块和用于采集电力设备局部放电所产生的超声波信号的超声波传感器，所述第一ARM微控制器模块的输出端接有用于对所述第一充电电池的电量进行指示的第一电池电量指示灯，用于在检测到电力设备局部放电后发出声音报警信号的蜂鸣器报警电路模块和用于在检测到电力设备局部放电后发出闪光报警信号的闪光灯；所述数据采集传输器包括第二ARM微控制器模块和为所述数据采集传输器中各用电模块提供电能的第二充电电池，以及与所述第二ARM微控制器模块相接的第二晶振电路模块、第二复位电路模块、第二数据存储电路模块、第二CDMA无线通信模块和用于通过以太网与监控计算机连接并通信的以太网通信电路模块，所述第二CDMA无线通信模块上接有第二无线通信指示灯，所述第二充电电池为所述第二ARM微控制器模块供电的供电回路中串联有第二电源开关，所述第二充电电池的输入端接有第二充电电路，所述第二充电电路上接有第二充电接口，所述第二充电电池的输出端接有用于对所述第二充电电池的电量进行检测的第二电池电量检测电路模块，所述第二电池电量检测电路模块的输出端与所述第二ARM微控制器模块的输入端相接，所述第二ARM微控制器模块的输出端接有用于对所述第二充电电池的电量进行指示的第二电池电量指示灯。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述特高频传感器的带宽为300MHz～1500MHz。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一ARM微控制器模块和第二ARM微控制器模块均为ARM微控制器芯片AT91RM9200。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述时钟电路模块主要由时钟芯片DS1302构成。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一无线通信指示灯和第二无线通信指示灯均为绿色LED灯。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一电池电量指示灯和第二电池电量指示灯均为条形LED灯。

上述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述闪光灯为红色闪光灯。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明结构简单，设计合理，实现方便。

2、由于在电力设备发生局部放电时，不但会产生高频脉冲电信号，同时还会伴随着爆裂声产生超声波信号，因此本发明监测终端采用了特高频传感器和超声波传感器的结合来对电力设备发生局部放电进行检测，集成度高，能有效地避开电晕等干扰信号的影响，克服传统局部放电在线监测系统抗干扰能力差的缺点，大大提高了系统的灵敏度、可靠性和抗干扰能力。

3.本发明中所采用的超宽频带的特高频传感器能够带电安装，安装方便，耐高温，使用寿命长。

4.本发明中采用ARM微控制器芯片AT91RM9200作数据采集，采集过程能做到实时无缝，任意时间即使只发生一次的放电也会被捕捉记录下来，且能够发出声音报警和闪光报警，提醒工作人员。

5.本发明能够通过将数据存储到第一数据存储电路模块中，进行数据积累，智能判断发生放电的故障类型，实时报警；监测终端采集的数据还能够通过CDMA网络发送给数据采集传输器，数据采集传输器再发送给监控计算机，供监控计算机作进一步分析处理，能够对变压器、电抗器等电力设备绝缘状况进行连续在线监测。

6.本发明的功耗低，使用寿命能够达到10年以上，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低。

综上所述，本发明集成度高，灵敏度高，可靠性高，抗干扰能力强，功耗低，使用寿命长，稳定性高，故障率低，维护成本低，使用安装方便，解决了现有技术所存在的实时性差、可靠性差、成本高、稳定性差、故障率高、维护成本高等缺陷和不足。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—特高频传感器；2—信号预处理模块；3—第一ARM微控制器模块；

3-1—A/D转换器；4—第一充电电池；5—电源管理电路模块；

6—第一晶振电路模块；7—第一复位电路模块；

8—第一数据存储电路模块；9—第一数据存储电路模块；

10—第一无线通信指示灯；11—电源开关；

12—闪光灯；13—第一充电电路；14—第一充电接口；

15—第一电池电量检测电路模块；16—时钟电路模块；

17—超声波传感器；18—第一电池电量指示灯；

19—蜂鸣器报警电路模块；20—第二ARM微控制器模块；

21—第二充电电池；22—第二晶振电路模块；

23—第二复位电路模块；24—第二数据存储电路模块；

25—第二CDMA无线通信模块；26—第二充电电路；

27—第二充电接口；28—第二电池电量检测电路模块；

29—第二电池电量指示灯；30—第二电源开关；

31—第二无线通信指示灯；32—CDMA网络；

33—以太网通信电路模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括多个监测终端和多个数据采集传输器，每个所述数据采集传输器与一个或多个所述监测终端通过CDMA网络32无线连接并通信；所述监测终端包括内部集成有A/D转换器3-1的第一ARM微控制器模块3、为所述监测终端中各用电模块提供电能的第一充电电池4和与所述第一充电电池4相接且用于对所述第一充电电池4输出的电能进行管理的电源管理电路模块5，以及与所述第一ARM微控制器模块3相接的第一晶振电路模块6、第一复位电路模块7、第一数据存储电路模块8和第一CDMA无线通信模块9，所述第一CDMA无线通信模块9上接有第一无线通信指示灯10，所述电源管理电路模块5为所述第一ARM微控制器模块3供电的供电回路中串联有第一电源开关11，所述A/D转换器3-1的输入端接有用于对信号进行放大和滤波处理的信号预处理模块2，所述信号预处理模块2的输入端接有用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器1，所述第一充电电池4的输入端接有第一充电电路13，所述第一充电电路13上接有第一充电接口14，所述第一充电电池4的输出端接有用于对所述第一充电电池4的电量进行检测的第一电池电量检测电路模块15，所述第一电池电量检测电路模块15的输出端与所述第一ARM微控制器模块3的输入端相接，所述第一ARM微控制器模块3的输入端还接有用于为所述监测终端提供实时时钟信号的时钟电路模块16和用于采集电力设备局部放电所产生的超声波信号的超声波传感器17，所述第一ARM微控制器模块3的输出端接有用于对所述第一充电电池4的电量进行指示的第一电池电量指示灯18，用于在检测到电力设备局部放电后发出声音报警信号的蜂鸣器报警电路模块19和用于在检测到电力设备局部放电后发出闪光报警信号的闪光灯12；所述数据采集传输器包括第二ARM微控制器模块20和为所述数据采集传输器中各用电模块提供电能的第二充电电池21，以及与所述第二ARM微控制器模块3相接的第二晶振电路模块22、第二复位电路模块23、第二数据存储电路模块24、第二CDMA无线通信模块25和用于通过以太网与监控计算机连接并通信的以太网通信电路模块33，所述第二CDMA无线通信模块25上接有第二无线通信指示灯31，所述第二充电电池21为所述第二ARM微控制器模块20供电的供电回路中串联有第二电源开关30，所述第二充电电池21的输入端接有第二充电电路26，所述第二充电电路26上接有第二充电接口27，所述第二充电电池21的输出端接有用于对所述第二充电电池21的电量进行检测的第二电池电量检测电路模块28，所述第二电池电量检测电路模块28的输出端与所述第二ARM微控制器模块20的输入端相接，所述第二ARM微控制器模块20的输出端接有用于对所述第二充电电池21的电量进行指示的第二电池电量指示灯29。

本实施例中，所述特高频传感器1的带宽为300MHz～1500MHz。所述第一ARM微控制器模块3和第二ARM微控制器模块20均为ARM微控制器芯片AT91RM9200。

本实施例中，所述时钟电路模块16主要由时钟芯片DS1302构成。

本实施例中，所述第一无线通信指示灯10和第二无线通信指示灯31均为绿色LED灯。所述第一电池电量指示灯18和第二电池电量指示灯29均为条形LED灯。所述闪光灯12为红色闪光灯。

由于在电力设备发生局部放电时，不但会产生高频脉冲电信号，同时还会伴随着爆裂声产生超声波信号，因此本发明采用了特高频传感器1和超声波传感器17的结合来对电力设备发生局部放电进行检测，所述监测终端检测到电力设备发生局部放电后，蜂鸣器报警电路模块19发出声音报警信号，闪光灯12发出闪光报警信号，及时提醒工作人员及时采取相应措施，所述监测终端还能够将检测到的信号通过第一CDMA无线通信模块9发送到CDMA网络32上，所述数据采集传输器通过第二CDMA无线通信模块25接收到信号后，还能够通过以太网通信电路模块33发送给监控计算机，供监控计算机作进一步分析处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：包括多个监测终端和多个数据采集传输器，每个所述数据采集传输器与一个或多个所述监测终端通过CDMA网络(32)无线连接并通信；所述监测终端包括内部集成有A/D转换器(3-1)的第一ARM微控制器模块(3)、为所述监测终端中各用电模块提供电能的第一充电电池(4)和与所述第一充电电池(4)相接且用于对所述第一充电电池(4)输出的电能进行管理的电源管理电路模块(5)，以及与所述第一ARM微控制器模块(3)相接的第一晶振电路模块(6)、第一复位电路模块(7)、第一数据存储电路模块(8)和第一CDMA无线通信模块(9)，所述第一CDMA无线通信模块(9)上接有第一无线通信指示灯(10)，所述电源管理电路模块(5)为所述第一ARM微控制器模块(3)供电的供电回路中串联有第一电源开关(11)，所述A/D转换器(3-1)的输入端接有用于对信号进行放大和滤波处理的信号预处理模块(2)，所述信号预处理模块(2)的输入端接有用于采集电力设备局部放电所产生的电磁信号的特高频传感器(1)，所述第一充电电池(4)的输入端接有第一充电电路(13)，所述第一充电电路(13)上接有第一充电接口(14)，所述第一充电电池(4)的输出端接有用于对所述第一充电电池(4)的电量进行检测的第一电池电量检测电路模块(15)，所述第一电池电量检测电路模块(15)的输出端与所述第一ARM微控制器模块(3)的输入端相接，所述第一ARM微控制器模块(3)的输入端还接有用于为所述监测终端提供实时时钟信号的时钟电路模块(16)和用于采集电力设备局部放电所产生的超声波信号的超声波传感器(17)，所述第一ARM微控制器模块(3)的输出端接有用于对所述第一充电电池(4)的电量进行指示的第一电池电量指示灯(18)，用于在检测到电力设备局部放电后发出声音报警信号的蜂鸣器报警电路模块(19)和用于在检测到电力设备局部放电后发出闪光报警信号的闪光灯(12)；所述数据采集传输器包括第二ARM微控制器模块(20)和为所述数据采集传输器中各用电模块提供电能的第二充电电池(21)，以及与所述第二ARM微控制器模块(3)相接的第二晶振电路模块(22)、第二复位电路模块(23)、第二数据存储电路模块(24)、第二CDMA无线通信模块(25)和用于通过以太网与监控计算机连接并通信的以太网通信电路模块(33)，所述第二CDMA无线通信模块(25)上接有第二无线通信指示灯(31)，所述第二充电电池(21)为所述第二ARM微控制器模块(20)供电的供电回路中串联有第二电源开关(30)，所述第二充电电池(21)的输入端接有第二充电电路(26)，所述第二充电电路(26)上接有第二充电接口(27)，所述第二充电电池(21)的输出端接有用于对所述第二充电电池(21)的电量进行检测的第二电池电量检测电路模块(28)，所述第二电池电量检测电路模块(28)的输出端与所述第二ARM微控制器模块(20)的输入端相接，所述第二ARM微控制器模块(20)的输出端接有用于对所述第二充电电池(21)的电量进行指示的第二电池电量指示灯(29)。

2.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述特高频传感器(1)的带宽为300MHz～1500MHz。

3.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一ARM微控制器模块(3)和第二ARM微控制器模块(20)均为ARM微控制器芯片AT91RM9200。

4.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述时钟电路模块(16)主要由时钟芯片DS1302构成。

5.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一无线通信指示灯(10)和第二无线通信指示灯(31)均为绿色LED灯。

6.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述第一电池电量指示灯(18)和第二电池电量指示灯(29)均为条形LED灯。

7.按照权利要求1所述的电力设备局部放电实时监测及数传系统，其特征在于：所述闪光灯(12)为红色闪光灯。