CN109682531A - 一种充气类设备气压动态监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充气类设备气压动态监控系统及方法，所述系统包括：多个采集器、一个或多个中继器以及终端设备；所述采集器包括采集单元、采集壳体以及连接件；所述采集单元用于根据预设规则采集充气类设备监控数据并发送给相应的中继器；所述连接件用于将所述采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；所述中继器用于接收多个采集器的监控数据并将所述监控数据发送至终端设备；所述终端设备用于接收中继器发送的多个采集器对应的监控数据，并通过预设的规则根据所述监控数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

Description

一种充气类设备气压动态监控系统及方法

技术领域

本发明涉及电力监测领域，更具体地，涉及一种充气类设备气压动态监控系统及方法。

背景技术

通常我国变电站或换流站用柱式绝缘子、套管及线路用复合横担绝缘子等充气类绝缘子设备，通过内部填充SF₆、N₂等绝缘气体提高内绝缘强度，确保运行绝缘安全。在我国西部高原地区，充气类绝缘子设备在日温差大、低气压等环境条件下，设备内外气压差变化剧烈，与平原地区相比，对于设备自身的气密性、气室材料、法兰工艺的耐候性要求更高。西北大风振动对于充气类绝缘子设备的结构性能和气密性也会产生不利影响，容易出现接口松动，压接破坏等问题，造成漏气。我国东北地区冬季最低气温会可以达到-40℃，甚至更低，气候寒冷，日温差变化大，充气柱式绝缘子、套管法兰等设备气室接头的密封部件间由于温度变化系数的差异，在长期运行中受变形量差异的影响，会出现压接头松动、密封破坏等问题，直接导致漏气故障。

为尽量避免运行中充气类绝缘子设备的漏气故障，需要对绝缘气体压力进行实时监测。在现有的充气类绝缘子设备气压监测技术中，变电站内支柱绝缘子、套管较多采用的是气体密度继电器，该类表计不能实时反馈压力数据，无法及时通过压力变化趋势，判断漏气故障的可能性，因此，为保证表计工作正常及时掌握压力数据，在运行中还需要定期进行巡检，人工记录数据。在超特高压变电站，此类监测表计数量庞大，经常可以达到几百套，因此，该项运维工作量巨大，巡检周期长，极容易出现漏检情况，不能实时掌握气压变化和表计工作状态变化；目前，已投运的特高压线路复合横担绝缘子未设计有气压监测装置，仅安装了机械式气体密度继电器装置，无法开展实时监控，远程读取数据，运维人员需定期前往现场进行气压数据读取，且对于特高压等级线路，需攀爬100m以上的线路杆塔上进行表计气压读取，费时费力，存在安全隐患。随着超特高压电网规模的不断扩大，大直径柱式复合绝缘子的应用数量也在大幅增加，机械压力表的日常巡视任务变得异常繁重，而且不能有效的管控充气压力状态，运维水平需要提升。据统计，济南电网中位置高于3m的气体压力表数量占所有气体压力表总数的21.27％，巡视人员只有攀登设备或借助绝缘梯凳等工具爬到高处才能准确读表，不仅费力，而且存在着从高处跌落、被设备碰伤刮伤的危险。另外，安装在小于0.5m缝隙中的气体压力表占压力表总数的7.86％，运维人员需要穿过很窄的缝隙或越过某些气室才能巡视，同样存在被设备碰伤刮伤的危险。以上情况也使得充气类绝缘子设备的巡视效率低下、误差过大。

发明内容

为了解决背景技术存在的现有的对于充气类设备的气压监控运维工作量巨大、费时费力且存在安全隐患，且气密性不好以至于无法在恶劣环境下长期运行的问题，本发明提供了一种充气类设备气压动态监控系统及方法；所述系统及方法通过设置在充气类设备气嘴处的采集器实时采集充气类设备气室气压，并通过实时监控的温度对气压进行修正，以保证远距离对各个充气类设备的监控，所述一种充气类设备气压动态监控系统包括：

多个采集器、一个或多个中继器以及终端设备；

所述多个采集器中的任一个，包括采集单元、采集壳体以及连接件；所述采集单元用于根据预设规则采集充气类设备监控数据并将所述监控数据发送给相应的中继器；所述监控数据包括气压数据；

所述采集壳体为设置在采集单元外的用于保护的壳体结构；

所述连接件用于将所述采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；

所述一个或多个中继器中的任一个用于与其对应的多个采集器进行通信，并与终端设备进行通信；所述中继器接收多个采集器的监控数据并将所述监控数据发送至终端设备；

所述终端设备用于接收所述一个或多个中继器发送的多个采集器对应的监控数据，并通过预设的规则根据所述监控数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

进一步的，所述采集单元包括压力传感器、采集控制模块以及通信模块；所述采集控制模块用于根据采集指令控制压力传感器进行气压数据的采集，并将采集的气压数据通过通信模块发送给所述中继器。

进一步的，所述通信模块包括采集器天线；所述通信模块通过所述采集器天线与所述中继器进行通信；所述采集器天线包括天线套筒以及天线；所述天线套筒套在所述天线外，用于保护所述天线。

进一步的，所述连接件的一端与所述采集单元相连，另一端为与充气电力设备气嘴处配套的外丝口，用于与所述充气电力设备连接；所述连接件中间贯通预设直径的小孔，使所述充气类设备气室与采集单元相通。

进一步的，所述采集单元还包括温度传感器，所述温度传感器用于根据采集控制单元控制监控充气类设备周边环境温度，所述采集控制单元用于向所述压力传感器以及温度传感器提供同步采集时钟，获得同步采集的充气类设备气压以及对应的环境温度。

进一步的，所述终端设备根据接收到的采集器采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响。

进一步的，所述采集器包括电源单元；所述电源单元包括供电电池以及一块或多块备用电池；当供电电池电量耗尽时自动启动一块备用电池作为供电电池；所述中继器包括供电单元，所述供电单元通过内置的供电电池供电或通过电源适配器使用交流电源供电。

进一步的，所述中继器与所述终端设备间采用的有线或无线的通信方式；当所述通信方式为无线时，所述中继器与所述终端设备的无线通信方式包括通过GPRS或北斗卫星通信技术进行通信。

进一步的，所述压力传感器与所述连接件的连接处通过密封圈压紧密封；所述压力传感器的电路板预先通过密封胶进行密封；所述采集壳体为可拆卸的密封结构，以保证采集器的气密性。

所述一种充气类设备气压动态监控方法包括：

将采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；

通过采集器实时采集充气类设备气室的气压；

将所述充气类设备气室的气压经所述采集器对应的中继器发送至终端设备；

根据接收的气压数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

进一步的，通过采集器实时采集所述充气类设备周边环境温度；所述充气类设备周边环境温度与充气类设备气室的气压的采集为同步的。

进一步的，根据接收到的采集器采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种充气类设备气压动态监控系统及方法；所述系统及方法通过设置在充气类设备气嘴处的采集器实时采集充气类设备气室气压，并通过实时监控的温度对气压进行修正，以保证远距离对各个充气类设备的监控，通过设置多种供电措施，保证了运行的持久性和稳定性，极大降低了气压监控的运维工作量，解决了现有气压监控运维工作的费时费力以及安全隐患；所述系统通过设置气密性的连接方式，保证了系统与充气类设备的气密性，通过选用抗低温的元器件进一步的使所述系统适应恶劣环境。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种充气类设备气压动态监控系统的结构图；

图2为本发明具体实施方式的一种充气类设备气压动态监控方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为为本发明具体实施方式的一种充气类设备气压动态监控系统的结构图；如图1所示，所述系统包括：

多个采集器、一个或多个中继器以及终端设备；

图1中，为方便表述，仅示出一个采集器110、一个中继器120以及终端设备130的连接关系；在本实施例中，所述一个中继器与多个采集器进行通信，所述系统中至少包含一个中继器，所述一个或多个中继器与所述终端设备通信；即所述终端设备通过一个或多个中继器间接与多个采集器相连。

所述多个采集器中的任一个，包括采集单元111、采集壳体112以及连接件113；所述采集单元111用于根据预设规则采集充气类设备监控数据并将所述监控数据发送给相应的中继器120；所述监控数据包括气压数据；

所述采集单元111包括压力传感器、采集控制模块以及通信模块；所述采集控制模块用于根据采集指令控制压力传感器进行气压数据的采集，并将采集的气压数据通过通信模块发送给所述中继器120。

所述通信模块包括采集器天线；所述通信模块通过所述采集器天线与所述中继器120进行通信；所述采集器天线包括天线套筒以及天线；所述天线套筒套在所述天线外，用于保护所述天线。

所述连接件113的一端与所述采集单元111相连，另一端为与充气电力设备气嘴处配套的外丝口，用于与所述充气电力设备连接；所述连接件113中间贯通预设直径的小孔，使所述充气类设备气室与采集单元111相通；所述的使充气类设备气室与采集单元111相通，是值通过气嘴使所述充气类设备气室与采集单元111的压力传感器相通，以通过压力传感器采集充气类设备气室的气压。

所述压力传感器与所述连接件113的连接处通过密封圈压紧密封；这使得通过压力传感器以及连接件113与充气类设备气室形成密封环境；

进一步的，所述压力传感器的电路板预先通过密封胶进行密封；所述采集壳体112为可拆卸的密封结构，以保证采集器110和充气类设备气室的气密性。

进一步的，所述采集器110包括电源单元；所述电源单元包括供电电池以及一块或多块备用电池；当供电电池电量耗尽时自动启动一块备用电池作为供电电池；本实施例中，以采集频率为每小时一个数据为例，单块电池可以连续工作三年以上，这在长期运行下，对运维工作节省了很大的成本。

进一步的，所述现场采集的数据还包括电池剩余的电量，当所有电量(包括备用电池)的剩余已低于预设的水准时，触发所述终端设备130的预警。

所述一个或多个中继器120中的任一个用于与其对应的多个采集器110进行通信，并与终端设备130进行通信；所述中继器120接收多个采集器110的监控数据并将所述监控数据发送至终端设备130；

所述中继器120包括供电单元，所述供电单元通过内置的供电电池供电或通过电源适配器使用交流电源供电。

所述中继器120与所述终端设备130间采用的有线或无线的通信方式；当所述通信方式为无线时，所述中继器120与所述终端设备130的无线通信方式包括通过GPRS或北斗卫星通信技术进行通信。

所述中继器120作为信息传递的中转站可以设置在变电站内部或在输电线路上；

本实施例中，对于设置在变电站中的中继器120，可以通过有线通信的方式进行通信，在中继器120设置连接线与终端设备130相连；通过电源适配器使用220V或380V交流电源供电。

对于在输电线路中的中继器120，因为其安装位置的不确定性；可以通过无线通信的方式进行通信，通过内置的供电电池的方式进行供电；所述中继器120与所述终端设备130的无线通信方式包括通过GPRS或北斗卫星通信技术进行通信。

所述终端设备130用于接收所述一个或多个中继器120发送的多个采集器110对应的监控数据，并通过预设的规则根据所述监控数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

所述终端设备130可以说安装相应通信管理软件和在线监测管理软件的各种终端设备130，用于对数据进行处理、存储和查看。在本实施例中，所述通信管理软件可以设置在电网专网中，用于与现场中继器120进行通信。

所述终端设备130根据接收到的采集器110采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响；用户可对于压力变化大的采集点重点关注，查看趋势图，查看历史数据图等，对预警做出相应的处理。

本实施例通过远程读取充气型电力设备的气压数据，实时监控预警，保证设备的安全稳定运行，不出现因气体泄漏而导致的故障；使用机械表无法远程读取数据，且存在度数困难等问题，无法实时监控气压数据，出现气体泄漏无法第一时间察觉，存在较大安全隐患。在远程读取气压数据的同时，可监测温度参数，排除温度导致的气压变化情况。使用机械表无法进行温度数据的监控，且无法进行气压数据的温度修正。本实施例中系统满足充气型电力设备的使用工况，现场端采集传感器和中继器120的安装满足安装牢固性要求，防止大风摆动。本实施例中系统较大程度节省运维人员时间精力，保证运维人员人身安全。无需近距离接近带电设备进行气压数据查看，避免攀爬至高处电力设备所在位置，省事省力。中继器120与查看终端通讯可采用有线及无线两种，有线连接数据传输稳定，无线网络可使用GPRS或北斗传输，灵活多样，适用多种地区，方便快捷。气体压力监测系统可在超低温环境下稳定工作，传感器和中继器120采用耐低温型电子器件，电池采用-40℃～80℃下工作电池，所有设备可在低温-40℃下稳定工作。本系统包括气体压力监测及预警，可实时监测设备内部气体压力，且引入了典型绝缘气体温度-压力修正，将不同温度下的气体压力修正至20℃下的压力，排除了温度因素对气体压力的影响，依托气体的绝缘特性，结合大温差地区充气类绝缘子设备运行历史气压数据分析结果，综合考虑绝缘气体温度特性及环境条件，获得充气类绝缘子设备的气压预警值，提出包含泄漏率、预警阈值等参数的充气类绝缘子设备内部压力预警算法，获得可预警的气压动态监控系统。

图2为本发明具体实施方式的一种充气类设备气压动态监控方法的流程图。如图2所示，所述方法包括：

步骤210，将采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；

步骤220，通过采集器实时采集充气类设备气室的气压；

将所述充气类设备气室的气压经所述采集器对应的中继器发送至终端设备；

步骤230，根据接收的气压数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

进一步的，通过采集器实时采集所述充气类设备周边环境温度；所述充气类设备周边环境温度与充气类设备气室的气压的采集为同步的。

进一步的，根据接收到的采集器采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (12)

1.一种充气类设备气压动态监控系统，所述系统包括：多个采集器、一个或多个中继器以及终端设备；

所述多个采集器中的任一个，包括采集单元、采集壳体以及连接件；所述采集单元用于根据预设规则采集充气类设备监控数据并将所述监控数据发送给相应的中继器；所述监控数据包括气压数据；

所述采集壳体为设置在采集单元外的用于保护的壳体结构；

所述连接件用于将所述采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；

所述一个或多个中继器中的任一个用于与其对应的多个采集器进行通信，并与终端设备进行通信；所述中继器接收多个采集器的监控数据并将所述监控数据发送至终端设备；

所述终端设备用于接收所述一个或多个中继器发送的多个采集器对应的监控数据，并通过预设的规则根据所述监控数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述采集单元包括压力传感器、采集控制模块以及通信模块；所述采集控制模块用于根据采集指令控制压力传感器进行气压数据的采集，并将采集的气压数据通过通信模块发送给所述中继器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述通信模块包括采集器天线；所述通信模块通过所述采集器天线与所述中继器进行通信；所述采集器天线包括天线套筒以及天线；所述天线套筒套在所述天线外，用于保护所述天线。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述连接件的一端与所述采集单元相连，另一端为与充气电力设备气嘴处配套的外丝口，用于与所述充气电力设备连接；所述连接件中间贯通预设直径的小孔，使所述充气类设备气室与采集单元相通。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述采集单元还包括温度传感器，所述温度传感器用于根据采集控制单元控制监控充气类设备周边环境温度，所述采集控制单元用于向所述压力传感器以及温度传感器提供同步采集时钟，获得同步采集的充气类设备气压以及对应的环境温度。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述终端设备根据接收到的采集器采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述采集器包括电源单元；所述电源单元包括供电电池以及一块或多块备用电池；当供电电池电量耗尽时自动启动一块备用电池作为供电电池；所述中继器包括供电单元，所述供电单元通过内置的供电电池供电或通过电源适配器使用交流电源供电。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述中继器与所述终端设备间采用的有线或无线的通信方式；当所述通信方式为无线时，所述中继器与所述终端设备的无线通信方式包括通过GPRS或北斗卫星通信技术进行通信。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述压力传感器与所述连接件的连接处通过密封圈压紧密封；所述压力传感器的电路板预先通过密封胶进行密封；所述采集壳体为可拆卸的密封结构，以保证采集器的气密性。

10.一种充气类设备气压动态监控方法，所述方法包括：

将采集器固定在充气类设备的气嘴处，使充气类设备气室与采集单元相通；

通过采集器实时采集充气类设备气室的气压；

将所述充气类设备气室的气压经所述采集器对应的中继器发送至终端设备；

根据接收的气压数据判断对应充气类设备的压力状态，并根据所述压力状态以及预设的预警算法对充气类设备的压力状态进行预警。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

通过采集器实时采集所述充气类设备周边环境温度；所述充气类设备周边环境温度与充气类设备气室的气压的采集为同步的。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

根据接收到的采集器采集的充气类设备气压以及对应环境温度，通过预设的气压温度修正算法，将所述气压修正至同一预定温度下再进行压力状态的判断，以排除温度对气压的影响。