CN108508307A - 配电网电气设备监测系统 - Google Patents

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高玉华
袁力
王芳芳
潘琪杰
张立丹
黄小龙
陈大志
赵海峰
田磊
杜锦
杜一锦
刘展硕
刘鹏
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Abstract

本发明公开一种配电网电气设备监测系统，所述监测系统包括：传感器组和与传感器组相连的数据采集主机；所述传感器组包括超声波传感器、电磁传感器、紫外线传感器和红外线传感器，所述超声波传感器和所述电磁传感器共同用于检测局部放电信号，所述紫外线传感器用于检测弧光，所述红外线传感器用于检测温度。本发明能够提前发现电气设备缺陷，预防故障发生，防患于未然。

Description

配电网电气设备监测系统
技术领域
本发明涉及电气设备监测领域，特别是涉及一种配电网电气设备监测系统。
背景技术
电力环网柜数量众多，是城市配网的重要组成部分和控制结点，环网柜的运行状态直接关系到城市供电系统的可靠性。电缆附件由于安装不当或绝缘老化造成的故障成为环网柜主要故障之一，且此类故障难于监测预防。
发明内容
本发明的目的是提供一种配电网电气设备监测系统，提前发现电气设备缺陷，预防故障发生，防患于未然。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种配电网电气设备监测系统，所述监测系统包括：传感器组和与传感器组相连的数据采集主机；
所述传感器组包括超声波传感器、电磁传感器、紫外线传感器和红外线传感器，所述超声波传感器和所述电磁传感器共同用于检测局部放电信号，所述紫外线传感器用于检测弧光，所述红外线传感器用于检测温度。
可选的，所述超声波传感器和所述电磁传感器集成为一体，所述电磁传感器为抛物面结构，所述抛物面的方向和角度能够调节，所述超声波传感器位于所述抛物面的中心。
可选的，所述红外线传感器具有环境温度和距离校正功能。
可选的，所述电磁传感器为高频电磁传感器。
可选的，所述数据采集主机包括：过滤器、ADC、微处理器和存储器，所述过滤器、所述ADC、所述微处理器和所述存储器依次顺序连接，所述过滤器与所述传感器组连接。
可选的，所述监测系统还包括：远程监控服务器，与所述数据采集主机通过无线通讯方式连接，用于获取所述数据采集主机实时监测的数据和已保存的数据。
可选的，所述监测系统还包括：监控器，与所述远程监控服务器连接，用于显示监测信号。
可选的，所述监测系统还包括：报警器，与所述远程监控服务器连接，用于根据所述传感器组采集的信号进行报警，其中，报警状态包括：一般，严重和危急。
可选的，所述远程监控服务器与所述数据采集主机采用远方在线通信方式。
可选的，所述传感器组还包括：电流传感器。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
1、本发明采用超声波传感器、电磁传感器、紫外线传感器和红外线传感器等多种传感器监测电气设备的电缆附件，适用于电气接点连接处或插接处，能及时发现隐患，防止局放导致电气设备绝缘老化击穿引发短路、烧毁的事故发生，提高电气设备的安全性，减少故障的发生。
2、本发明采用超声波传感器和电磁传感器结合进行局部放电信号的检测，能够从众多干扰信号准确识别局部放电信号，提高了检测效率，尤其适用于电缆绝缘性能下降初期。
3、本发明的电磁传感器采用抛物面结构，增加了信号采集面积，提高了检测精度。
4、本发明对电气设备的绝缘性能和负载性能进行监测，可就地或远方识别设备的异常状态，符合国网状态检修的要求。
5、本发明具有本地显示功能及数据本地无线下载功能，方便巡检人员就地查看监测信息，也可扩展为远方在线通讯方式，可以将数据上传至中心服务器，用于记录及分析数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明配电网电气设备监测系统的结构框架图；
图2为本发明数据采集主机的硬件结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种配电网电气设备监测系统，提前发现电气设备缺陷，预防故障发生，防患于未然。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明配电网电气设备监测系统的结构框架图。如图1所示，所述监测系统包括：传感器组1、数据采集主机2、远程监控服务器3、监控器4和报警器5。与传感器组1与数据采集主机2连接，数据采集主机2远程监控服务器3连接，监控器4和报警器5分别与远程监控服务器3连接。
传感器组1包括超声波传感器11、电磁传感器12、紫外线传感器13、红外线传感器14和电流传感器15，所述超声波传感器11和所述电磁传感器12共同用于检测局部放电信号，其中，超声波传感器11的检测频率为40kHz，电磁传感器12为高频传感器。所述紫外线传感器13用于检测弧光，紫外光谱波长范围为210-280nm。所述红外线传感器14用于检测温度，红外线传感器14的频带为8-14um，发射率修正导向距离。电流传感器15根据实际情况进行温度补偿。
本发明通过检测局部放电信号和弧光监测电缆的绝缘性能，通过检测温度和电流来检测电缆的导电性能。
本发明采用超声波传感器11、电磁传感器12、紫外线传感器13和红外线传感器14等多种传感器监测电气设备的电缆附件，适用于电气接点连接处或插接处，能及时发现隐患，防止局放导致电气设备绝缘老化击穿引发短路、烧毁的事故发生，提高电气设备的安全性，减少故障的发生。
超声波传感器11会受到外界震动和噪声的干扰，高频电磁波会受到移动电话、电视、无线电和其他噪声的干扰，针对这一问题，本申请将超声波传感器11和电磁传感器12集成为一体，电磁传感器12为抛物面结构，抛物面的方向和角度能够调节，所述超声波传感器11位于所述抛物面的中心。电磁传感器12为高频电磁传感器12。本发明采用超声波传感器11和电磁传感器12结合进行局部放电信号的检测，能够从众多干扰信号准确识别局部放电信号，提高了检测效率，尤其适用于电缆绝缘性能下降初期。本发明的电磁传感器12采用抛物面结构，增加了信号采集面积，提高了检测精度。
本发明的红外线传感器14具有环境温度和距离校正功能。红外线传感器14根据电流传感器15采集的实际负载电流对红外线传感器14进行温度校正。
电气设备中出现弧光放电时会产生非常强烈的紫外线信号，可以通过对紫外线信号的监测来发现弧光放电问题。为了区别外光光源，防止误判断，紫外传感器增加了以下几个功能：强度变化率、光亮大小和波长范围判断。针对外光光源与紫外线的区别，过滤外光光源，来得到紫外线信号。
图2为本发明数据采集主机的硬件结构图。如图2所示，数据采集主机2包括：过滤器21、ADC(模数转换器或数模转换器)22、微处理器23和存储器24，过滤器21、ADC22、微处理器23和存储器24依次顺序连接，过滤器21的输入端与传感器组1连接。存储器24用于存储传感器组1采集的数据。
远程监控服务器3与数据采集主机2通过无线通讯方式连接，用于获取数据采集主机2实时监测的数据和已保存的数据。优选的，远程监控服务器3与数据采集主机2采用远方在线通信方式(On-line)，数据采集主机2直接将数据传送到远程监控服务器3。
本发明具有本地显示功能及数据本地无线下载功能，方便巡检人员就地查看监测信息，也可扩展为远方在线通讯方式，可以将数据上传至中心服务器，用于记录及分析数据。
监控器4，与所述远程监控服务器3连接，用于显示监测信号。
报警器5用于根据所述传感器组采集的信号进行报警，其中，报警状态包括：一般，严重和危急。本申请对异常状态分为三个严重程度等级“一般缺陷”、“严重缺陷”、“危急缺陷”，按不同严重程度，合理安排检修工作，减少过度检修，避免事故扩大化。
本申请采用FCS现场总线架构，实时对环网柜中的环境参数进行数据采集，并进行数据分析和可视化界面展示。通过对数据的分析可以判断环网柜中的环境是否有存在隐患，能及时发现隐患，防止局放导致电气设备绝缘老化击穿引发短路、烧毁的事故发生。
当环网柜内部电缆头安装不当或发生绝缘老化时会产生局部放电、电子波或闪络等现象。系统通过综合传感器(超声波，电子波，紫外线传感器)实时采集异常缺陷信号后传送到监控器，同时监控器实时保存信息后分析劣化程度并记录事件，并在监控器上也可以查到所有监测的信息。
本发明还具有以下优点：
(1)提前发现电气设备缺陷，预防故障发生，防患于未然；提高电气设备的安全性，减少故障的发生。
(2)为分析诊断缺陷程度提供综合数据，为下一步工作提供科学依据，为决策者提供参考。
(3)投资小，可实施性强，经济效益良好。
(4)快速发现隐患，多种检测手段(超声波、高频为隐患前期、红外测温为隐患中期，紫外弧光为隐患后期)，预警不同阶段隐患，实时监视器报警。
(5)实现状态检修，为检修工作提供科学的参考数据，把被动检修、抢修转为主动检修，提高供电可靠性。
(6)对电气设备的绝缘性能和负载性能进行监测，可就地或远方识别设备的异常状态，符合国网状态检修的要求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：传感器组和与传感器组相连的数据采集主机；
所述传感器组包括超声波传感器、电磁传感器、紫外线传感器和红外线传感器，所述超声波传感器和所述电磁传感器共同用于检测局部放电信号，所述紫外线传感器用于检测弧光，所述红外线传感器用于检测温度。
2.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述超声波传感器和所述电磁传感器集成为一体，所述电磁传感器为抛物面结构，所述抛物面的方向和角度能够调节，所述超声波传感器位于所述抛物面的中心。
3.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述红外线传感器具有环境温度和距离校正功能。
4.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述电磁传感器为高频电磁传感器。
5.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述数据采集主机包括：过滤器、ADC、微处理器和存储器，所述过滤器、所述ADC、所述微处理器和所述存储器依次顺序连接，所述过滤器与所述传感器组连接。
6.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：远程监控服务器，与所述数据采集主机通过无线通讯方式连接，用于获取所述数据采集主机实时监测的数据和已保存的数据。
7.根据权利要求6所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：监控器，与所述远程监控服务器连接，用于显示监测信号。
8.根据权利要求6所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：报警器，与所述远程监控服务器连接，用于根据所述传感器组采集的信号进行报警，其中，报警状态包括：一般，严重和危急。
9.根据权利要求6所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述远程监控服务器与所述数据采集主机采用远方在线通信方式。
10.根据权利要求1所述的配电网电气设备监测系统，其特征在于，所述传感器组还包括：电流传感器。
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