CN109324270A - 一种高压开关柜智能在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压开关柜智能在线监测系统及方法，该系统包括：局部放电在线监测系统，用于高压开关柜的局部放电活动的监测；开关柜测温系统，用于高压开关柜内温度参量的采集；智能数据交换终端，能够实时获取智能传感器数据；综合监测系统，重点分析、深入分析设备异常原因，查找出设备故障点，并将数据和诊断结果上传云平台专家诊断系统；云平台诊断服务系统，利用智能数据交换终端，移动式综合监测设备上传的数据综合分析设备运行状态，并结合故障案例库，评估开关柜的局放情况；后台管理系统，后台管理系统根据不同的用户权限登录，可以根据权限使用不同的功能，系统主要功能有负责数据的管理、统计、分析，监测数据的分类存储。本发明可以实现运维人员和设备管理的互动，对提高高压开关柜的安全运行具有现实意义。

Description

一种高压开关柜智能在线监测系统

本发明涉及一种高压开关柜智能在线监测系统，应用领域为高压开关柜的局部放电信号的在线监测和故障诊断。

背景技术

随着国民经济的发展，国家对电力系统运行可靠性的要求越来越高。高压开关柜是保证电网正常运行的重要环节，是电力系统中非常重要得电气设备。根据中国电力科学研究院的相关资料显示，国家电力公司发生的绝缘故障中大部分是由局部放电引起的。因此，通过研制一种用于高压电力设备局部放电在线监测系统，通过实时在线监测，及时发现故障隐患，采取措施检修、处理，避免事故进一步扩大，对电力设备的安全稳定运行具有重要意义。

高压开关柜故障原因分析如下：

(1)、高压开关柜的运行条件较差，经常受诸如粉尘、烟雾、蒸汽等的侵袭，使得绝缘层表面被腐蚀，生成导电物，构成绝缘缺陷，从而导致故障。

(2)、高压开关柜内部触头接触不良、插接偏心不正常原因导致过热，以致引起弧烧坏设备。

(3)、开关柜在运行中发生的大量的电弧光故障事故，多是由于环境条件的影响，使绝缘材料受潮，设备绝缘表面产生凝露和附着污垢，因设备设备绝缘水平下降造成事故。

因此、对开关柜放电的监测、故障综合诊断、前期预警，以及电弧光监测，保护人员和设备安全具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压开关柜局部放电智能在线监测系统及方法，以基于信息融合技术的声电联合在线监测系统，即以采用暂态地电压检测法、超声波检测法和宽带射频检测法共同对智能高压开关柜进行在线监测。本发明采用暂态地电压检测新技术，利用暂态地电压在几个毫秒内的变化，来检测高压开关柜的放电活动，本发明还集中了超声波监测法和超高频监测法的优点，利用信息融合技术将得到的放电信号进行特征层和决策层的信息融合，并根据融合后的放电信号进行故障诊断。对局部放电活动采用多元参量综合分析，增加了监测结果的可靠性和准确性。通过在线检测及时发现智能开关柜中绝缘故障和放电情况，避免事故进一步发生，保障电网的安全运行。解决现有技术的超声波检测的检测范围较窄，不利于放电信息的分析；检测装置不能就地的显示放电信息，不利于工作人员检修和维护；检测装置不具有故障信号模式识别功能，无法判断干扰信号造成误报警等一系列技术问题。同时在开关柜增加RFID和二维码标识，内置开关柜本体设备信息和历史信息，利用PDA与云平台进行交互，可查询和调用所有设备信息，系统与PMS无缝对接可实现数据的自动录入，且在实现过程中预留与管控平台的对接接口。对提高高压开关柜的监控效率以及设备的安全运行具有重要的现实意义。

移动式变压器状态信息综合监控诊断系统由六部分构成：

局部放电在线监测系统，监测单元采用全封闭多腔体屏蔽设计，具有极强的电磁兼容性和抗干扰能力；并配有模拟数字混合滤波功能，实现强干扰环境下局部放电在线监测。提供多种报警方式：当局放或温度超标时，该监测仪及时通过网络主动向上一级管理设备发出报警信号；此时在监测仪的液晶显示器上显示出报警信息。存储量大，数据备份方便：可随时利用笔记本或计算机通过网络上载数据进行数据备份。具备各种局放信号的趋势图、实时波形图、自动报警功能、历史记录查询、历史趋势图查询和报警记录查询等功能。

开关柜测温系统，基于新型自取电温度传感器，采取接触式测温方式，灵敏度高，测温数据刷新周期短。可设置温升预警阂值和温度预警阂值。预警或报警信息将被实时发送到本地显示终端和远程显示终端。具有温度监测实时数据趋势分析功能和历史数据保存功能，形成温度数据曲线，可以分析测量点温度实时及历史变化趋势，查询预警报警历史记录。其管理平台可实现对大量分散开关柜关键部位温度实时在线监测数据的统一管理，快速完成大量数据收存、优化处理、综合分析、决策预判、全面监视等一体化工作。系统支持与远程WEB终端及移动终端的无线通讯、支持GPRS通讯，支持手机短信报警，当测温系统出现预警报警信息时，可以向远程用户实时发送监测信息，指导相关工作人员及时对警报信息进行处理。

智能数据交换终端，支持无线智能传感器数据获取、移动式综合监护系统数据交换。实时获取数据，分析数据，支持与云平台专家诊断系统实时交互。

综合监测系统，实时获取开关柜运行参数(如：局放数据、接触温度、暂态地电压、超声波数据，辐射电磁波的频谱特性等)，多参数分析和综合状态评估，通过温度、声音、电信号、频谱特性等数据关联性分析高压开关柜的绝缘缺陷性质和故障部位，为运维人员分析开关柜的运行情况，诊断运行状态提供数据支撑。

云平台诊断服务系统，云平台诊断服务系统能够分析多参数监测数据，综合分析变压器运行状态，结合专家诊断系统，故障案例库、评估变压器的健康状态。

后台管理系统，后台管理系统根据不同的用户权限登录，可以根据权限使用不同的功能。系统主要功能有负责数据的管理、统计、分析，监测数据的分类存储。

本发明所述的高压开关柜智能在线监测系统具有如下有益效果：

高压开关柜智能在线监测系统能够综合局部放电、暂态地电压、温度、超声波、宽带射频等监测数据，利用模糊理论、神经网络、范例推理等人工智能技术，能对运行中高压开关柜进行有效地实时诊断，并跟踪故障发展，给出用户建议，正确评估高压开关柜局放程度。

高压开关柜智能在线监测系统是以“大、云、物、移”现代信息技术为支撑，以保障电网设备安全运行、提高运检效率效益为目标，具有本体及环境感知、主动预测预警、辅助诊断决策及集约运检管控功能，实现高压开关柜监控业务和管理信息化、智能化的技术、装备及平台的有机体。

高压开关柜智能在线监测系统利用云平台和移动互联为支撑，实现对高压开关柜运行状态，关键传感器的位置信息和实时数据用虚拟和运程现实互动结合的视觉图像表现；可以通过(手机、pad、办公电脑)与云端服务互联，实现运维人员和设备管理的互动，对提高高压开关柜监控效率以及设备的安全运行具有现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明所述高压开关柜智能在线监测系统的具体技术方案，下面将对上述发明内容描述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。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下，可以根据这些附图获得其他的附图，都属于本发明保护的范围。

图1是系统业务流程图；

图2是系统组网图；

图3是无线传感器节点结构框图诊断流程图；

图4是诊断流程图；

图5是手机app系统框架图；

图6是云平台诊断系统原理架构图；

图7是后台管理系统功能结构图。

具体实施例

高压开关柜智能在线监测系统的实施例如下：

如图2所示的监测装置，系统通过局部放电在线监测系统和开关柜测温系统对开关柜进行综合监测，同时从电、声、特征频谱等不同角度实现对开关柜进行全方位监测。图2中的传感器主要包括温度传感器、局放超声传感器、HFCT局放传感器、暂态地电压传感器。复合式局放监测传感器安装复合式局放传感器集成了超声波传感器、特高频、TEV三种检测模式。吸附安装在电缆室柜壁，高度小于50mm可保证安全距离。传感器底部嵌入了强力磁铁，可稳定的吸附在柜体上，在安装时使用耐高温的弹性密封胶辅助固定，在密封胶固化之后由磁铁和密封胶同时将监测单元固定，由于密封胶固化后具有弹性和强度，所以具有良好的抗振性能。安装时需将传感器的聚波器指向被测部位。通过双屏蔽同轴电缆与局放监测主机连接。实际设备的柜体采用全密封模块化分层设计，外壳为不锈钢材料，满足室外长期运行要求，能够在极端恶劣环境和强电磁干扰环境下安全可靠运行。监测单元采用磁吸附与密封胶联合固定的方式，监测单元的电源采用柜内照明供电。内置减震器，能够保护各种监测设备稳定可靠运行。图5所示的通讯系统采用4G(兼容3G网络)移动无线网络通讯，同时具备以太网通讯接口。能够实现与电力系统SCADA系统的无缝连接，能够及时、快速、准确的反馈被监测开关柜的运行状态。图6所示的开关柜状态信息综合监控诊断系统软件通过实时获取监测开关柜关键运行参数，实现在线跟踪异常开关柜的缺陷发展过程，及时锁定故障类型和形成状态评估诊断结果，为运维人员提供科学有效的参考依据，并能够有效延长设备运行时间，制定合理检修计划，防范突发故障的发生。

上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。

Claims (10)

1.一种高压开关柜智能在线监测系统包括：

局部放电在线监测系统，用于高压开关柜的局部放电活动的监测。

开关柜测温系统，用于高压开关柜内温度参量的采集。

智能数据交换终端，能够实时获取无线无源传感器数据。

综合监测系统，重点分析、深入分析设备异常原因，查找出设备故障点，并将数据和诊断结果上传云平台专家诊断系统，实现数据远程诊断。

云平台诊断服务系统，利用智能数据交换终端，移动式综合监测设备上传的数据综合分析设备运行状态，并结合故障案例库，评估高压开关柜的健康状态，制定检修策略。

后台管理系统，后台管理系统根据不同的用户权限登录，可以根据权限使用不同的功能，系统主要功能有负责数据的管理、统计、分析，监测数据的分类存储。

2.如权利要求1所述的局部放电在线监测系统，其特征在于，能够综合局部放电时暂态地电压、超声波信号、辐射电磁波的频谱特性等监测数据。

3.如权利要求1所述的高压开关柜测温系统，其特征在于，利用环境能量采集技术，将输电线路的电磁能转化为电能，无需外部电池供电，保证使用寿命。

4.如权利要求1所述的智能数据交换终端，其特征在于，利用移动互联和无线无源传感器实现现场监测数据全天候实时推送，通过客户端的智能监测分析软件实时了解各开关柜的温度和局部放电状态，评估开关柜的运行状态，实现综合监控设备与云平台的互联，实现现场监测设备与运维人员、设备管理的实时互动。

5.如权利要求1所述的综合监测系统，其特征在于，配合“大云物移”技术对高压开关柜监测数据进行整合计算，形成开关柜局放检测及数据管理系统，建立数据库；利用神经网络，大数据深度学习，特征谱及物元法综合动态放电类型的识别与诊断。时频分析、超声时差三维定位对高压开关柜局放检测、异常诊断及故障定位；单脉冲信号的时域、频域及时频分析功能，PRPD、PRPS及指纹图谱等统计分析功能。基于暂态地电压、超声波、辐射电磁波多放电源定位，三维空间显示，放电源在线连续跟踪和定位。

6.如权利要求1所述的云平台诊断服务系统，其特征在于，建立以私有云为基础架构的综合数据收集、管控、诊断平台，建立专家诊断系统能够将高压开关柜的故障案例，监测数据，专家故障识别系统相结合，利用神经网络，大数据深度学习，故障树及物元法综合动态实时评估开关柜的运行状态，综合分析开关柜运行健康状况，制定状态检修策略；

支持与远程WEB终端及移动终端的无线通讯、支持GPRS通讯，支持手机短信报警，当测温系统出现预警报警信息时，可以向远程用户实时发送监测信息，指导相关人员对警报信息进行处理。

7.如权利要求1所述的后台管理系统，其特征在于，后台管理系统根据不同的用户权限登录，可以根据权限使用不同的功能。系统主要功能有负责数据的管理、统计、分析，监测数据的分类存储。

8.如权利要求2所述的局部放电在线监测系统，其特征在于，主要包括TEV传感器、超声传感器、宽带射频传感器、HFCT传感器(选配)。

9.如权利要求3所述的高压开关柜测温系统，其特征在于，采取接触式测温方式，灵敏度高、测温周期短，可设置温升预警阈值和温度预警阈值，具有温度监测实时数据趋势分析功能和历史数据保存功能，可形成温度数据曲线，可分析测量点温度实时及历史变化趋势，查询预警报警历史纪录。

10.如权利要求4所述的智能数据交换终端，其特征在于,采用4G(兼容3G网络)移动无线网络通讯，同时具备以太网通讯接口。能够实现与后台管理软件无缝连接，能够及时、快速、准确的反馈被监测高压开关柜的运行状态。