CN107907235A - 一种变电站电容器自动测温预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站电容器自动测温预警装置及其方法,主要解决现有技术中采用红外成像仪对电容器的发热检修不能测试封闭环境内的温度，及测试结果受季节、时辰和测试设备表面光洁度的影响，红外测试设备昂贵，且不能长时间连续监测高压电气设备的温度的问题，提供一种变电站电容器自动测温预警装置及其方法，确保对变电站电容器温度进行实时准确的监测。

Description

一种变电站电容器自动测温预警装置及方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其涉及到一种变电站电容器自动测温预警装置及其方法。

背景技术

电容器在运行中常常会出现各种故障，这些故障对电力系统的安全正常运行带来了非常大的威胁。电容器在电力运行中比较常见的故障有漏油、绝缘不良、熔断器烧毁，其中危害最大且经常出现的故障是发热引起的电容器故障。发热引起的电容器故障的发热又分为母排连接点发热和电容器外面的熔断器发热，其中又以后者出现可能性更大。

目前对电容器的发热检修主要通过红外成像仪巡检，但红外热像不能测试封闭环境内的温度，及测试结果受季节、时辰和测试设备表面光洁度的影响，红外测试设备昂贵，且不能长时间连续监测高压电气设备的温度。

在电容器上有着高压，周围有很强的电磁干扰，导致传统的探测器误报、漏报的现象时常发生。为此，需要高可靠、高性能的温度传感器对电容器的温度进行实时有效监测，避免设备烧毁及停电事故发生。

发明内容

本发明主要解决现有技术中采用红外成像仪对电容器的发热检修不能测试封闭环境内的温度，及测试结果受季节、时辰和测试设备表面光洁度的影响，红外测试设备昂贵，且不能长时间连续监测高压电气设备的温度的问题，提供一种变电站电容器自动测温预警装置及其方法，确保对变电站电容器温度进行实时准确的监测。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种变电站电容器自动测温预警装置，包括若干无线测温传感器、传感器数据采集装置、数据管理机、客户端，无线测温传感器、传感器数据采集装置、数据管理机、客户端依次相连。

本发明通过所述温度传感器检测被测电容器的表面温度，并实时传递温度信息至无线测温终端；所述传感器数据采集装置与无线测温终端进行无线连接，用于采集无线测温终端的温度信息，并以定时的方式将温度信息发送至数据管理机；所述数据管理机通过对温度信息进行均值处理、绘图分析，并将均值处理过的温度信息通过TCP/IP协议经局域网实时上传到客户端，检修人员可以通过客户端远程对设备温度数据实现在线监测、显示、故障告警及查询等功能。

作为一种优选方案，无线测温传感器包括温度传感器、无线测温终端。

作为一种优选方案，温度传感器包括信号放大电路、温度感知元件、处理单元，信号放大电路包括 一个运算放大器U1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。

作为一种优选方案，R1 一端与运算放大器U1的P1端连接，一端与连接电容C2，然后接地；R2一端接地，一端连接运算放大器U1的P1端；R3一端分别与运算放大器U1的P4端和P3端连接，一端与处理单元CPU连接；电容C1与R2并联；温度感知元件通过电阻R3与运算放大器U1的输出端P4进行无线连接；电容C3与热敏电阻并联。

作为一种优选方案，无线测温传感器均设有唯一的电子标签地址，便于精确传输、采集变电站电容器温度，可以对无线测温传感器进行精准定位。

作为一种优选方案，无线测温传感器采用全封闭不锈钢外壳结构，可以直接安装在开关、刀闸、母线接点等高压带电部位，在数据采集、传输工程中始终处于等电位状态，解决了绝缘和耐压问题。

作为一种优选方案，数据管理机与客户端通过TCP/IP协议经局域网连接。

作为一种优选方案，传感器数据采集装置与数据管理机之间使用RS-485网络传输接口连接。

作为一种优选方案，无线测温传感器的无线测温终端与传感器数据采集装置使用无线连接。

一种变电站电容器自动测温预警方法，包括以下步骤：

S1.无线测温传感器测得电容器表面温度并实时传输到无线测温终端；

S2.无线测温终端通过无线传输将测得的电容器表面温度传输到传感器数据采集装置；

S3.传感器数据采集装置定时将温度信息发送到数据管理机，数据管理机利用协议配合、分时技术，可以间断控制无线测温传感器工作；

S4.数据管理机将从传感器数据采集装置采集的各监测点的运行温度数据进行处理分析，判断是否进行报警，将处理后的温度数据在数据库中作长期保存并定时发送到交换机；

S5.交换机把数据管理机处理后的温度数据传输到客户端。

本发明通过所述温度传感器检测被测电容器的表面温度，并实时传递温度信息至无线测温终端；所述传感器数据采集装置与无线测温终端进行无线连接，用于采集无线测温终端的温度信息，并以定时的方式将温度信息发送至数据管理机；所述数据管理机通过对温度信息进行均值处理、绘图分析，并将均值处理过的温度信息通过TCP/IP协议经局域网实时上传到客户端，检修人员可以通过客户端远程对设备温度数据实现在线监测、显示、故障告警及查询等功能。

作为一种优选方案，S3中协议配合、分时技术包括以下处理过程：

S31.将所有测某一个电容器的无线测温传感器依次进行编号1、2、3……；

S32.单双号交替进行工作，分别工作的时间根据实际情况设定；

S33.若数据管理机判断进行报警，则开启所有测某一个相应电容器的无线测温传感器。

作为一种优选方案，S4中对各监测点的运行温度数据处理分析包括以下处理过程：

S41.计算测某一个电容器的单号无线测温传感器或双号无线测温传感器所测温度值的均值；

S42. 当某一时刻电容器温度均值超过所设报警阈值，数据管理机判断进行报警；

S43. 当某一时刻电容器温度均值未超过所设报警阈值，以时间为X轴，电容器温度均值为y轴生成监测点电容器的温度变化曲线；

S44.当某一段时间内电容器温度均值一直呈上升趋势，则数据管理机发出预警信号。

因此，发明的优点是：结合了无线通讯技术、传感器和数字信号处理技术，传感器体积小便于现场安装，通过带电巡检的方式不仅有利于实现电容器带电检修而且有利于降低检测设备成本。另外，温度传感器的运算放大器的输出端与反相输入端连接，用于稳定信号放大器的同相输入端的输入信号，同时，在信号放大电路中采用第一电容和第二电容进行信号稳定，有效保障了电压信号的稳定；在热敏电阻的两端并联一个第三电容，有效保障了热敏电阻的输入信号的稳定。本研究成果将使工作人员能及时地发现电容器过热故障，并进行故障诊断及处理，减少突发故障造成的损失，最大限度地降低事故率，提高电力系统运行的可靠性，具有重大的经济和社会效益。

附图说明

附图1是本发明变电站电容器自动测温预警系统的系统构架图，

附图2是本发明变电站电容器自动测温预警装置的电路模块连接图。

1—无线测温传感器 101—温度传感器 102无线测温终端 2—传感器数据采集装置 3—数据管理机 4—客户端 5—交换机

6—信号放大电路 7—温度感知原件 8—处理单元。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本实施例是一种变电站电容器自动测温预警装置，如图1所示，主要由无线测温传感器1、传感器数据采集装置2、数据管理机3、客户端4组成。所述无线测温传感器1包括温度传感器101、无线测温终端102，所述温度传感器101用于检测被测电容器的表面温度，并实时传递温度信息至无线测温终端102。

所述传感器数据采集装置2与无线测温终端102进行无线连接，用于采集无线测温终端102的温度信息，并以定时的方式将温度信息发送至数据管理机3。它使用了2.4G数字无线技术，在有效接受范围内能够同时容纳300个以上无线温度传感器信号，同时利用协议配合、分时技术，可以间断控制传感器工作，降低功耗，延长使用电池寿命。

所述数据管理机3通过对温度信息进行处理、分析，并将采集的温度信息利用交换机5通过TCP/IP协议经局域网实时上传到客户端4。检修人员可以通过客户端4远程对设备温度数据实现在线监测、显示、故障告警及查询等功能。

如图2所示，所述温度传感器101包括信号放大电路6、温度感知元件7、处理单元8，所述信号放大电路6包括一个运算放大器U1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；R1 一端与运算放大器U1的P1端连接，一端与连接电容C2，然后接地；R2一端接地，一端连接运算放大器U1的P1端；R3一端分别与运算放大器U1的P4端和P3端连接，一端与处理单元CPU连接；电容C1与R2并联；温度感知元件通过电阻R3与运算放大器U1的输出端P4进行无线连接；电容C3与热敏电阻并联。

作为一种优选方案，所述无线测温传感器1均设有唯一的电子标签地址。便于精确传输、采集。

作为一种优选方案，所述无线测温传感器1采用全封闭不锈钢外壳结构。可以直接安装在开关、刀闸、母线接点等高压带电部位，在数据采集、传输工程中始终处于等电位状态，解决了绝缘和耐压问题。作为一种优选方案，数据管理机与客户端通过TCP/IP协议经局域网连接。

作为一种优选方案，无线测温传感器的无线测温终端与传感器数据采集装置使用无线连接。

作为一种优选方案，所述传感器数据采集装置2与数据管理机3之间使用RS-485网络传输接口。使用时记录每个传感电子标签与其对应的温度数据一并传输至管理机中处理。传感器每隔一定时间（管理机设定）自动发射一次监测点的温度数据，压缩数据量，提高传输效率。

本发明通过无线温度传感器1的单片微处理器控制将被测设备温度由温度传感器101转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至传感器数据采集装置2，通过微处理器将采集到的温度信息，通过485通讯模块上传到数据管理机3。将多个传感电子标签分布在传感器数据采集装置2的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动无线测温传感器1。无线温度传感器1实时监控每个点温度的变化，数据管理机3从传感器数据采集装置2采集各监测点的运行温度数据，在数据库中作长期保存，实时显示监测点的温度变化曲线，并进行分析，一旦发现温度过热、或急剧升温到设置报警温度立即报警，实现足不出户掌握整个电容器柜内电容器的发热状况。

一种变电站电容器自动测温预警方法，包括以下步骤：

S1.无线测温传感器测得电容器表面温度并实时传输到无线测温终端；

S2.无线测温终端通过无线传输将测得的电容器表面温度传输到传感器数据采集装置；

S3.传感器数据采集装置定时将温度信息发送到数据管理机，数据管理机利用协议配合、分时技术，可以间断控制无线测温传感器工作；

S4.数据管理机将从传感器数据采集装置采集的各监测点的运行温度数据进行处理分析，判断是否进行报警，将处理后的温度数据在数据库中作长期保存并定时发送到交换机；

S5.交换机把数据管理机处理后的温度数据传输到客户端。

本发明通过所述温度传感器检测被测电容器的表面温度，并实时传递温度信息至无线测温终端；所述传感器数据采集装置与无线测温终端进行无线连接，用于采集无线测温终端的温度信息，并以定时的方式将温度信息发送至数据管理机；所述数据管理机通过对温度信息进行均值处理、绘图分析，并将均值处理过的温度信息通过TCP/IP协议经局域网实时上传到客户端，检修人员可以通过客户端远程对设备温度数据实现在线监测、显示、故障告警及查询等功能。

作为一种优选方案，S3中协议配合、分时技术包括以下处理过程：

S31.将所有测某一个电容器的无线测温传感器依次进行编号1、2、3……；

S32.单双号交替进行工作，分别工作的时间根据实际情况设定；

S33.若数据管理机判断进行报警，则开启所有测某一个相应电容器的无线测温传感器。

作为一种优选方案，S4中对各监测点的运行温度数据处理分析包括以下处理过程：

S41.计算测某一个电容器的单号无线测温传感器或双号无线测温传感器所测温度值的均值；

S42. 当某一时刻电容器温度均值超过所设报警阈值，数据管理机判断进行报警；

S43. 当某一时刻电容器温度均值未超过所设报警阈值，以时间为X轴，电容器温度均值为y轴生成监测点电容器的温度变化曲线；

S44.当某一段时间内电容器温度均值一直呈上升趋势，则数据管理机发出预警信号。

本发明通过所述温度传感器检测被测电容器的表面温度，并实时传递温度信息至无线测温终端；所述传感器数据采集装置与无线测温终端进行无线连接，用于采集无线测温终端的温度信息，并以定时的方式将温度信息发送至数据管理机；所述数据管理机通过对温度信息进行处理、分析，并将采集的温度信息通过TCP/IP协议经局域网实时上传到客户端，检修人员可以通过客户端远程对设备温度数据实现在线监测、显示、故障告警及查询等功能。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了数据管理机、温度传感器、传感器数据采集装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，包括若干无线测温传感器、传感器数据采集装置、数据管理机、客户端，无线测温传感器与传感器数据采集装置连接、传感器数据采集装置与数据管理机连接、数据管理机与客户端相连，无线测温传感器包括温度传感器、无线测温终端，其中无线测温传感器中的温度传感器与无线测温终端相连。

2.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，温度传感器包括信号放大电路、温度感知元件、处理单元，信号放大电路包括 一个运算放大器U1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3 ，R1 一端与运算放大器U1的P1端连接，一端与连接电容C2，然后接地；R2一端接地，一端连接运算放大器U1的P1端；R3一端分别与运算放大器U1的P4端和P3端连接，一端与处理单元CPU连接；电容C1与R2并联；温度感知元件通过电阻R3与运算放大器U1的输出端P4进行无线连接；电容C3与热敏电阻并联。

3.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，无线测温传感器均设有唯一的电子标签地址。

4.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，无线测温传感器采用全封闭不锈钢外壳结构。

5.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，数据管理机与客户端通过TCP/IP协议经局域网连接。

6.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，传感器数据采集装置与数据管理机之间使用RS-485网络传输接口连接。

7.根据权利要求1所述的变电站电容器自动测温预警装置，其特征是，无线测温传感器的无线测温终端与传感器数据采集装置使用无线连接。

8.一种变电站电容器自动测温预警方法，采用权利1-7中任一项中的装置，其特征是包括以下步骤：

S1.无线测温传感器测得电容器表面温度并实时传输到无线测温终端；

S2.无线测温终端通过无线传输将测得的电容器表面温度传输到传感器数据采集装置；

S3.传感器数据采集装置定时将温度信息发送到数据管理机，数据管理机利用协议配合、分时技术，可以间断控制无线测温传感器工作；

S4.数据管理机将从传感器数据采集装置采集的各监测点的运行温度数据进行处理分析，判断是否进行报警，将处理后的温度数据在数据库中作长期保存并定时发送到交换机；

S5.交换机把数据管理机处理后的温度数据传输到客户端。

9.根据权利要求8所述的变电站电容器自动测温预警方法，其特征是S3协议配合、分时技术包括以下处理过程：

S31.将所有测某一个电容器的无线测温传感器依次进行编号1、2、3……；

S32.单双号交替进行工作，分别工作的时间根据实际情况设定；

S33.若数据管理机判断进行报警，则开启所有测某一个相应电容器的无线测温传感器。

10.根据权利要求8所述的变电站电容器自动测温预警方法，其特征是S4对各监测点的运行温度数据处理分析包括以下处理过程：

S41.计算测某一个电容器的单号无线测温传感器或双号无线测温传感器所测温度值的均值；

S42. 当某一时刻电容器温度均值超过所设报警阈值，数据管理机判断进行报警；

S43. 当某一时刻电容器温度均值未超过所设报警阈值，以时间为X轴，电容器温度均值为y轴生成监测点电容器的温度变化曲线；

S44.当某一段时间内电容器温度均值一直呈上升趋势，则数据管理机发出预警信号。