CN110779668A - 一种基于泛在电力物联网的gis母线舱机械强度监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，在波纹补偿器的两个端部相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器，在任意一个所述端部上设置有震动传感器，所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端连接手持设备和/或计算机。本发明基于多传感器、数据传输、数据处理，可实时监测GIS母线舱外壳及伸缩节的温度分布、应力形变以及震动情况，并记录大量数据，在保障GIS母线舱安全稳定运行的同时，对GIS母线舱的机械性能做出综合评价，预警母线舱应力过量故障，并为分析温度分布对GIS母线舱机械性能的影响提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于GIS母线舱机械强度监测技术领域，尤其是一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统。
背景技术
气体全封闭组合电器(Gas Insulation Station，简称GIS)就是把断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器以及母线等电气设备组合在一起，全部封装在金属壳体内，其中金属壳体要求接地，壳体内充以压力为0.3-0.6MPa的SF6气体或SF6/N2混合气体作为相间和对地绝缘介质。GIS具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、维护工作量小、检修周期长、配置灵活、无电磁干扰、运行方便、可靠性高、安装方便简单、运行费用低等优点。经过几十年的不断研究与开发，此项技术得到了迅猛的发展，逐渐应用在世界范围内的各个电力系统中。GIS设备发生故障的影响范围较大，并且容易造成事故的范围扩大。GIS设备故障往往会造成整个变电站停电，如母线位置故障等。近几年发生的多起GIS设备故障都给设备安全和电网稳定运行造成了很大的威胁。GIS设备故障表现为多发性和多样性，这与GIS设备设计结构有一定的关系。由于GIS设备是密封式的结构，一旦发生故障，修复时间长且修复工作量大，因而维修费用也会很高。
母线舱是GIS的重要组成部分，多段母线舱通过分段拼接的方式进行安装，并在各段的连接处加装波纹补偿器以补偿设备制造、土建基础、安装等产生的误差，以及运行中温度变化产生的热胀冷缩、基础不均匀沉陷、断路器操作时的瞬间振动、遇到地震力作用等因素造成的母线舱水平位移和垂直位移。环境温度急剧变化情况下，波纹补偿器频繁承受时而拉伸、时而收缩、时而扭曲的变化，容易引起疲劳，致使母线舱上安装的伸缩节不能完全补偿热胀冷缩变化，导致舱体焊缝开裂、气体泄漏、对地放电击穿、母线连接处拔出或顶死等现象，最终造成设备损坏甚至人员伤害。而母线故障将直接影响电网供电，造成大面积限电、停电。目前，我国尚无标准的在线监测和预警母线舱应力过量解决方案，对母线舱位移形变的成因也没有明确的量化标准；只能在母线舱发生故障后，通过故障痕迹判断其成因，不能起到预防的作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于多传感器、数据云传输、数据处理，可实时监测GIS母线舱外壳及伸缩节的温度分布、应力形变以及震动情况，并记录大量数据，在保障GIS母线舱安全稳定运行的同时，对GIS母线舱的机械性能做出综合评价，预警母线舱应力过量故障，并为分析温度分布对GIS母线舱机械性能的影响提供数据支撑的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，包括多个母线舱，相邻的母线舱之间通过波纹补偿器连接，其特征在于：在波纹补偿器的两个端部相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器，在任意一个所述端部上设置有震动传感器，所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端连接手持设备和/或计算机。
再有，所述测距传感器为激光测距传感器。
再有，靠近母线舱的端部外缘设置具有云台的红外成像传感器。
再有，靠近母线舱的端部外缘设置震动传感器。
再有，所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过低功耗蓝牙模块连接手持设备和/或计算机。
再有，所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过ZigBee模块连接计算机。
本发明的优点和有益效果是：
本发明中，在波纹补偿器的两个端部相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器，在任意一个所述端部上设置有震动传感器。基于多传感器、数据传输、数据处理，可实时监测GIS母线舱外壳及伸缩节的温度分布、应力形变以及震动情况，并记录大量数据，在保障GIS母线舱安全稳定运行的同时，对GIS母线舱的机械性能做出综合评价，预警母线舱应力过量故障，并为分析温度分布对GIS母线舱机械性能的影响提供数据支撑。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的原理图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，如图1、2所示，包括多个母线舱5，相邻的母线舱之间通过波纹补偿器连接，本发明的创新在于：在波纹补偿器的两个端部1相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器2、7，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器4，在任意一个所述端部上设置有震动传感器6，测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端连接手持设备9和/或计算机10。
本实施例中，测距传感器为激光测距传感器。靠近母线舱的端部外缘设置具有云台的红外成像传感器。靠近母线舱的端部外缘设置震动传感器。
测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过低功耗蓝牙模块无线11连接手持设备和/或计算机。测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过ZigBee模块无线8连接计算机。手持设备和计算机之间可以通过无线网络相互连接并交换数据。
传感器包括红外成像、激光测距以及震动这三种功能。红外成像传感器可以表征母线舱的温度分布情况，绘制温度分布图，为分析母线舱的热胀冷缩形变提供数据支撑。由于GIS母线舱的位移形变是三维的，因此需选用非接触式的测距传感器，又因为其位移形变的成因与诸多因素有关，所以选用具有精度高、线性度好、温漂小等优点的激光测距传感器，能够稳定、精确、快速地监测母线舱伸缩节在各个方向上的形变，进而推断母线舱的位移，激光测距传感器径向的均布设置在端面上。同时由于母线中变化的电流会产生巨大的电磁力，导致母线舱的震动，因此多传感器模块中增加了震动传感器，通过对母线舱震动的监测，判断其机械性能，同时通过对震动数据的分析排除震动对激光测距传感器的干扰。
数据传输利用低功耗蓝牙技术(Bluetooth Low Energy,BLE)以及紫蜂技术(ZigBee)实现数据的云传输。BLE与经典蓝牙使用相同的2.4GHz无线电频率，但具有低功耗、低成本的优点，在一个信道内，数据使用高斯频移调制传输，比特率1Mbit/s，最大发射功率10mW，传输范围可达100m以上，可以进行数据的监测及云传输功能。Zigbee技术同样采用公频2.4GHz通信，在空旷的变电站环境下，传输距离可达200m，同时其还具有低成本、低功耗、组网灵活等优点，可将传感器采集到的数据稳定的传输的到计算机上。两种技术互为补充互为后备，保证通讯的稳定及可靠。
本发明中，在波纹补偿器的两个端部相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器，在任意一个所述端部上设置有震动传感器。基于多传感器、数据传输、数据处理，可实时监测GIS母线舱外壳及伸缩节的温度分布、应力形变以及震动情况，并记录大量数据，在保障GIS母线舱安全稳定运行的同时，对GIS母线舱的机械性能做出综合评价，预警母线舱应力过量故障，并为分析温度分布对GIS母线舱机械性能的影响提供数据支撑。
Claims (6)
1.一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，包括多个母线舱，相邻的母线舱之间通过波纹补偿器连接，其特征在于：在波纹补偿器的两个端部相对的两个端面中的任意一个或两个上设置有测距传感器，在任意一个所述端部上设置有红外成像传感器，在任意一个所述端部上设置有震动传感器，所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端连接手持设备和/或计算机。
2.根据权利要求1所述的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，其特征在于：所述测距传感器为激光测距传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，其特征在于：靠近母线舱的端部外缘设置具有云台的红外成像传感器。
4.根据权利要求3所述的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，其特征在于：靠近母线舱的端部外缘设置震动传感器。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，其特征在于：所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过低功耗蓝牙模块连接手持设备和/或计算机。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于泛在电力物联网的GIS母线舱机械强度监测系统，其特征在于：所述测距传感器、红外成像传感器和震动传感器的输出端通过ZigBee模块连接计算机。
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