CN107728025A - 一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，包括ZigBee传感器节点、无线通信模块和上位机监控模块，ZigBee传感器节点包括超声波传感器模块、超声波信号调理模块、超高频传感器模块、超高频信号调理模块、紫外线传感及调理模块和处理器，超声波信号调理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路，紫外线传感及调理模块包括紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元和脉冲甄别单元；本发明实现对开关柜状态全面、实时的远程监控，具有低成本、低误报率、便于安装等特点。

Description

一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别是一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统。

背景技术

随着国家经济的发展和相关产业政策对电力行业的支持，电力行业成为保障保障国民经济运行的重要支柱。而随着电力行业的发展，对电力系统运行的稳定性和可靠性要求也越来越高，而普通电网的弊端也逐步暴露出来。因此，在传统电网运行问题的情况下，智能电网正在进入到人们的视野，并开始逐步成为现代城市电网输送的主力军。智能电网是在融合现代先进技术的基础上所衍生而来，如智能决策技术、集成技术、现代测控技术等。通过智能电网对电力的输送，大大提高了电力输送的高效性和可靠性，从而满足了现代社会对电量的需求，避免了电力资源的浪费，并减少了对环境的污染。

智能高压开关柜作为智能电网运行的重要设备，对保证智能电网的安全运行起着非常重要的作用。在智能电网中，绝缘故障通常被认为是导致智能高压开关柜和其他设备出现故障的一个非常重要的原因。而智能高压开关柜局部放电作为评价开关柜绝缘性能的重要指标，一旦局部放电到一定程度，将给整个电网运行带来极大的危害。因此，加强对高压开关柜局部放电问题的监测，并及时发现设备中存在的绝缘故障，对防止事故的发生，提高电网运行的可靠性等具有很大的价值和意义。

高压开关柜广泛应用于电网的每一个环节,它的安全运行直接关系到整个电网的安全和电力系统对用户的供电质量,是电力系统中最重要的电气设备之一。传统的高压开关柜内故障检测必须在停电状态下进行或采取人工巡视的方式,停电检修不但造成设备可用率和用户供电可靠性的下降,而且只能周期性的进行,在周期间隔,设备处于失修、失控状态,一旦出现故障,不能及时处理。另外,开关柜作为封闭式设备,若柜内设备出现异常,就算运行人员定期巡视也很难发现,难以达到及时掌握设备缺陷的要求。因此,非常有必要采取一种实时在线的技术对高压开关柜进行监测。

高压开关柜内部设备众多,排列越来越紧凑,绝缘裕度较小,尤其是在夏季空气比较闷热潮湿的南方,设备表面引发爬电。在长期的运行过程中,经过电的、热的、化学的作用绝缘慢慢出现老化或劣化,导致电气绝缘强度降低,甚至发生故障。事故统计表明,近年来的许多绝缘故障主要由局部放电所导致。开关柜内部金属构件在制造工艺中或安装运行中潜伏的缺陷,在长期高电压、高温、潮湿、振动等的作用下,也容易引发局部放电。局部放电的检测和评价作为绝缘状况监测的重要手段,可以动态反映电气设备的绝缘状况,并实现对设备绝缘潜伏性故障的早期预警,通过对检测结果的分析和处理有效避免灾难性事故的发生。

高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。开关柜的运行状态对电力系统供电可靠性具有重大影响，故障的发生带来的后果是十分严重的，其直接的危害是设备所保护的线路、设备受损，电量损失间接的危害则造成用户大面积停电，影响正常的生活、生产甚至社会稳定。目前电力系统中开关柜应用越来越广，开关柜现场试验方法的不足和投运的开关柜出现的绝缘故障严重威胁着电力系统的安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，本发明实现对开关柜状态全面、实时的远程监控，具有低成本、低误报率、便于安装等特点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，包括ZigBee传感器节点、无线通信模块和上位机监控模块，ZigBee传感器节点包括超声波传感器模块、超声波信号调理模块、超高频传感器模块、超高频信号调理模块、紫外线传感及调理模块和处理器，超声波信号调理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路，紫外线传感及调理模块包括紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元和脉冲甄别单元；其中，

超声波传感器模块、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和处理器依次顺序连接，超高频传感器模块、超高频信号调理模块和处理器依次顺序连接，紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元、脉冲甄别单元和处理器依次顺序连接，处理器和无线通信模块连接，无线通信模块与上位机监控模块连接。

作为本发明所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统进一步优化方案，A/D转换电路包括放大器、第一至第六电阻、放大器、第一二极管和第二二极管，其中，放大器的正输入端与第四电阻的一端、第三电阻的一端、第五电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与电源连接，第五电阻的另一端与地、第六电阻的一端分别连接，放大器的负输入端与第一电阻的一端、第二电阻的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第二电阻的另一端与放大器的输出端、第一二极管的负极、第二二极管的正极分别连接，第一二极管的正极与第六电阻的另一端连接，第二二极管的负极与电源连接。

作为本发明所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统进一步优化方案，电源为+3V电源。

作为本发明所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统进一步优化方案，放大器为AD827运算放大器。

作为本发明所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统进一步优化方案，第一二极管的型号为1BH62。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明实现对开关柜状态全面、实时的远程监控，具有低成本、低误报率、便于安装等特点；

（2）提高了本系统的实用性；

（3）本发明具有较高的灵敏度和抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，包括ZigBee传感器节点、无线通信模块和上位机监控模块，ZigBee传感器节点包括超声波传感器模块、超声波信号调理模块、超高频传感器模块、超高频信号调理模块、紫外线传感及调理模块和处理器，超声波信号调理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路，紫外线传感及调理模块包括紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元和脉冲甄别单元；其中，

超声波传感器模块、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和处理器依次顺序连接，超高频传感器模块、超高频信号调理模块和处理器依次顺序连接，紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元、脉冲甄别单元和处理器依次顺序连接，处理器和无线通信模块连接，无线通信模块与上位机监控模块连接。

超声波传感模块用于检测局部放电产生的超声波信号，超声波信号调理模块用于将超声波信号转换成微电压信号，将微电压信号进行放大，将放大后的电压信号进行滤波处理，然后经A/D 转换电路转换成数字信号输出至处理器进行处理；

超高频传感器模块用于检测局部放电产生的超高频信号，超高频信号调理模块用于将超高频信号转换成微电压信号，将微电压信号进行低噪音放大，将放大后的信号进行滤波处理，然后进行检波处理，将检波后的信号进行模数转换得到数字信号输出至处理器进行处理；紫外光电转换单元将采集紫外脉冲信号进行调理：将紫外线光转化成光电流，高压驱动单元采用325V工作电压，I/U转换单元将脉冲电流转换成脉冲电压输出，脉冲放大单元对局部放电信号进行放大处理，脉冲甄别单元对有用脉冲信号进行计数；调理后的信号传到处理器；

处理器对接收到的信号进行处理和特征提取，然后对信息进行融合，最后得到放电信息，并将分析的数据传输至上位机监控模块中进行保存，以方便用户对数据进行查看和处理。同时，通过上位机监控模块对故障进行诊断，判别接收到的信息是否属于放电信号，如果属于放电信号，那么系统会自动启动报警功能，并提供相关的电力工作人员对高压开关柜进行维修。

A/D转换电路包括放大器、第一至第六电阻、放大器、第一二极管和第二二极管，其中，放大器的正输入端与第四电阻的一端、第三电阻的一端、第五电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与电源连接，第五电阻的另一端与地、第六电阻的一端分别连接，放大器的负输入端与第一电阻的一端、第二电阻的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第二电阻的另一端与放大器的输出端、第一二极管的负极、第二二极管的正极分别连接，第一二极管的正极与第六电阻的另一端连接，第二二极管的负极与电源连接。电源为+3V电源，放大器为AD827运算放大器，第一二极管的型号为1BH62。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，其特征在于，包括ZigBee传感器节点、无线通信模块和上位机监控模块，ZigBee传感器节点包括超声波传感器模块、超声波信号调理模块、超高频传感器模块、超高频信号调理模块、紫外线传感及调理模块和处理器，超声波信号调理单元包括放大电路、滤波电路和A/D转换电路，紫外线传感及调理模块包括紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元和脉冲甄别单元；其中，

超声波传感器模块、放大电路、滤波电路、A/D转换电路和处理器依次顺序连接，超高频传感器模块、超高频信号调理模块和处理器依次顺序连接，紫外光电转换单元、高压驱动单元、I/U转换单元、脉冲放大单元、脉冲甄别单元和处理器依次顺序连接，处理器和无线通信模块连接，无线通信模块与上位机监控模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，其特征在于，A/D转换电路包括放大器、第一至第六电阻、放大器、第一二极管和第二二极管，其中，放大器的正输入端与第四电阻的一端、第三电阻的一端、第五电阻的一端分别连接，第三电阻的另一端与电源连接，第五电阻的另一端与地、第六电阻的一端分别连接，放大器的负输入端与第一电阻的一端、第二电阻的一端分别连接，第一电阻的另一端接地，第二电阻的另一端与放大器的输出端、第一二极管的负极、第二二极管的正极分别连接，第一二极管的正极与第六电阻的另一端连接，第二二极管的负极与电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，其特征在于，电源为+3V电源。

4.根据权利要求1所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，其特征在于，放大器为AD827运算放大器。

5.根据权利要求1所述的一种用于在线监测高压开关柜局部放电的系统，其特征在于，第一二极管的型号为1BH62。