CN110568324A - 一种gis局放在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种GIS局放在线监测系统及方法，所述在线监测系统包括：传感器层，用于采集GIS内部发生的局部放电信号；现场监测层，用于就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存，并将处理后的数据发送给数据中心层；数据中心层，用于对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。本发明提供的GIS局部放电在线监测系统及方法能够实时监测GIS在运行过种中的局部放电情况，可以及时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行的可靠性，安全性和有效性。

Description

一种GIS局放在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及线缆异常放电监测技术领域，特别是指一种GIS局放在线监测系统及方法。

背景技术

GIS内可能因生产制造或长期运行中出现的潜伏性绝缘缺陷而导致不同程度的局部放电，长期放电会引起绝缘劣化，甚至击穿或闪络。GIS内局放在线检测是发现这类缺陷的有效手段，对实时掌握绝缘状况，提高GIS运行可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种GIS局放在线监测系统及方法，用以解决现有GIS内局部放电的实时在线监测问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种GIS局放在线监测系统，包括：

传感器层，用于采集GIS内部发生的局部放电信号；

现场监测层，用于就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存，并将处理后的数据发送给数据中心层；

数据中心层，用于对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

优选地，所述现场监测层包括多个现场信号处理单元，所述数据中心层同时控制多个所述现场信号处理单元，所述传感器层包括多个传感器单元，每个所述传感器单元包括多个特高频传感器和一个工频同步传感器，每个所述现场信号处理单元用于处理一个所述传感器单元采集的信号。

优选地，所述特高频传感器用于采集特高频信号，所述工频同步传感器用于采集工频信号；

所述现场信号处理单元包括：

放大滤波模块，用于对所述特高频传感器和所述工频同步传感器采集的信号进行放大和滤波；

信号转换模块，用于对放大滤波后的信号进行模数转换；

通信模块，用于将模数转换后的数据传输给所述数据中心层。

优选地，所述数据中心层包括：

实时监测模块，用于根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

统计分析模块，用于根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

预警报警模块，用于将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

显示发布单元，用于将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或者通过网页进行发布，以供远程查看。

优选地，所述传感器层用于在200MHz～3GHz频域上采集特高频信号。

优选地，所述传感器层采用检波的方式采集局部放电信号。

本发明的实施例还提供一种GIS局放在线监测方法，包括以下步骤：

S1、采集GIS内部发生的局部放电信号；

S2、就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存；

S3、对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

优选地，所述步骤S1包括：

利用特高频传感器采集特高频信号；

利用工频同步传感器采集工频信号。

优选地，所述步骤S2包括：

对采集的信号进行放大和滤波；

对放大滤波后的信号进行模数转换；

对模数转换后的数据进行保存和传输。

优选地，所述步骤S3包括：

根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或者通过网页进行发布，以供远程查看。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明提供的GIS局部放电在线监测系统及方法能够实时监测GIS在运行过种中的局部放电情况，可以及时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行的可靠性，安全性和有效性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的GIS局放在线监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的GIS局放在线监测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的GIS内局部放电监测的问题，提供一种GIS局放在线监测系统，如图1所示：所述在线监测系统包括：

传感器层1，用于采集GIS内部发生的局部放电信号；

现场监测层2，用于就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存，并将处理后的数据发送给数据中心层3；

数据中心层3，用于对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

具体地，数据中心层3可以是主站或诊断服务器，现场监测层2就地处理和保存在线监测信号，减少网络负担。高速采集和数字化的模拟信号，经本地高速处理后，通过网络接口，以TCP/IP协议的方式将局部放电数据传送到数据中心层3，同时通过网口接收数据中心层3的配置、管理等指令。数据中心层3对局放数据进行统计分析、智能告警，显示局部放电监控结果，并进行发布，便于远程查看、操作控制。

本发明提供的GIS局部放电在线监测系统及方法能够实时监测GIS在运行过种中的局部放电情况，可以及时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行的可靠性，安全性和有效性。

进一步地，现场监测层2包括多个现场信号处理单元21，数据中心层3同时控制多个现场信号处理单元21，传感器层1包括多个传感器单元11，每个传感器单元11包括多个特高频传感器111和一个工频同步传感器112，每个现场信号处理单元21用于处理一个传感器单元11采集的信号。

作为本发明的一种优选实施方式，每个现场信号处理单元21可采集16个特高频传感器和1个工频同步传感器的信号。

进一步地，特高频传感器111用于采集特高频信号，工频同步传感器112用于采集工频信号；

现场信号处理单元21包括：

放大滤波模块，用于对特高频传感器111和工频同步传感器112采集的信号进行放大和滤波；

信号转换模块，用于对放大滤波后的信号进行模数转换；

通信模块，用于将模数转换后的数据传输给数据中心层3。

在本发明中，传感器层1、现场监测层2、数据中心层3之间通过以太网或光纤进行通信。

进一步地，数据中心层3包括：

实时监测模块，用于根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

统计分析模块，用于根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

预警报警模块，用于将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

显示发布单元，用于将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或者通过网页进行发布，以供远程查看。

优选地，传感器层1用于在200MHz～3GHz频域上采集特高频信号，传感器层3采用检波的方式采集局部放电信号。

由于特高频局部放电检测至少需要测量一个工频周期以上的百兆赫兹到千兆赫兹的放电信号，常用的A/D转换系统在采样率和存储深度等方面很难满足要求，且数据处理难度大。并且，局部放电测量通常只关心信号的幅值、出现的相位以及放电重复率，因此本发明所述在线监测系统采用检波方式，仅对放电信号的主要信息进行检测、分析和存储。

综上所述，本发明实施例所提供的GIS局放在线监测系统可实现以下功能：

1)局部放电检测功能

本发明所述在线监测系统能够灵敏有效地监测到GIS内部可能发生的各种类型局部放电，在现场复杂电磁环境下，能够有效抑制和排除干扰，满足监测灵敏度的要求。

2)信号采集存储功能

本发明所述在线监测系统能够按预设程序定时采集和存储GIS局部放电数据。监测数据可依据以下原则进行存储：对近期监测数据应采用循环刷新的方式，完整保存原始数据；对长期监测数据应进行数据压缩，仅保存最大放电量、放电频次等特征量；对异常报警情况的监测数据应完整保存原始数据。

3)检测参数设置功能

本发明所述在线监测系统能够进行参数设置、参数调阅和时间对时等功能，检测人员可根据现场实际情况调整局部放电的监测周期、检出阈值和报警条件等。

4)网络通讯功能

本发明所述在线监测系统具有信息转换和通讯功能，能够实现监测数据、报警信息和诊断结果的远端传输。

5)监测结果显示功能

本发明所述在线监测系统具有方便的人机交互功能，便于直观和多角度地观察GIS局部放电的监测结果。

6)异常报警功能

本发明所述在线监测系统能够根据预先设定的报警条件对异常的监测结果进行报警。报警策略包括阈值报警和趋势报警，并可根据局部放电严重程度给出不同的报警级别。

7)放电类型识别功能

本发明所述在线监测系统能够判断GIS中的典型局部放电类型(自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端放电等)，或给出各类局部放电发生的可能性，诊断结果简单明确。

8)放电源定位功能

本发明所述在线监测系统能够对局部放电源进行定位，指明局部放电源对应的检测点位置和气室。

9)自检测和自恢复功能

本发明所述在线监测系统具备自检测功能，能够提供监测系统运行状态的自检信息和硬结点，记录监测系统的故障日志。

并且，本发明所述在线监测系统还具有自恢复功能，当出现异常供电中止等情况后，监测系统能够自动恢复正常运行。

此外，本发明所述在线监测系统满足模块化和标准化要求，能根据监测点数的变化进行灵活的扩展，支持热插拔和互换性要求，任何一个模块或单元进行检修时，不影响其他模块或单元的正常工作。

相应地，本发明还提供一种GIS局放在线监测方法，如图2所示，所述在线监测方法包括以下步骤：

S1、采集GIS内部发生的局部放电信号；

S2、就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存；

S3、对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

进一步地，步骤S1包括：

利用特高频传感器采集特高频信号；

利用工频同步传感器采集工频信号。

进一步地，步骤S2包括：

对采集的信号进行放大和滤波；

对放大滤波后的信号进行模数转换；

对模数转换后的数据进行保存和传输。

进一步地，步骤S3包括：

根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或者通过网页进行发布，以供远程查看。

本发明提供的GIS局部放电在线监测系统及方法能够实时监测GIS在运行过种中的局部放电情况，可以及时对GIS绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为GIS正常运行提供必要的指导数据，提高GIS运行的可靠性，安全性和有效性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种GIS局放在线监测系统，其特征在于，包括：

传感器层，用于采集GIS内部发生的局部放电信号；

现场监测层，用于就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存，并将处理后的数据发送给数据中心层；

数据中心层，用于对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

2.根据权利要求1所述的GIS局放在线监测系统，其特征在于，所述现场监测层包括多个现场信号处理单元，所述数据中心层同时控制多个所述现场信号处理单元，所述传感器层包括多个传感器单元，每个所述传感器单元包括多个特高频传感器和一个工频同步传感器，每个所述现场信号处理单元用于处理一个所述传感器单元采集的信号。

3.根据权利要求2所述的GIS局放在线监测系统，其特征在于，所述特高频传感器用于采集特高频信号，所述工频同步传感器用于采集工频信号；

所述现场信号处理单元包括：

放大滤波模块，用于对所述特高频传感器和所述工频同步传感器采集的信号进行放大和滤波；

信号转换模块，用于对放大滤波后的信号进行模数转换；

通信模块，用于将模数转换后的数据传输给所述数据中心层。

4.根据权利要求1所述的GIS局放在线监测系统，其特征在于，所述数据中心层包括：

实时监测模块，用于根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

统计分析模块，用于根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

预警报警模块，用于将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

显示发布单元，用于将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或者通过网页进行发布，以供远程查看。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的GIS局放在线监测系统，其特征在于，所述传感器层用于在200MHz～3GHz频域上采集特高频信号。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的GIS局放在线监测系统，其特征在于，所述传感器层采用检波的方式采集局部放电信号。

7.一种GIS局放在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集GIS内部发生的局部放电信号；

S2、就地对采集的局部放电信号进行数字化处理和保存；

S3、对处理后的数据进行实时监测、统计分析、预警报警和显示发布，以供远程查看。

8.根据权利要求7所述的GIS局放在线监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

利用特高频传感器采集特高频信号；

利用工频同步传感器采集工频信号。

9.根据权利要求7所述的GIS局放在线监测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

对采集的信号进行放大和滤波；

对放大滤波后的信号进行模数转换；

对模数转换后的数据进行保存和传输。

10.根据权利要求7所述的GIS局放在线监测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

根据处理后的数据实时监测最大放电量、放电相位和放电频次，监测周期根据需求进行设置和调节；

根据处理后的数据对最大放电量、放电相位和放电频次进行统计，形成放电谱图，并对不同检测点及不同时期的放电谱图进行分析，判断出放电位置和放电类型；

将统计分析的结果与预设的报警方案进行对比，当满足报警条件时进行报警；

将实时监测结果、统计分析结果和预警报警结果通过显示器进行显示，或

者通过网页进行发布，以供远程查看。