CN111508761A - 一种用于监测高压隔离开关触头的系统 - Google Patents
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Abstract
本公开揭示了一种用于监测高压隔离开关触头的系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和显示单元；其中，所述数据采集单元包括温度采集子单元和图像采集子单元；所述数据处理单元与所述数据采集单元相连，用于对所述温度数据进行处理、对图像数据进行缓存；所述数据传输单元与所述数据处理单元相连，用于将经所述数据处理单元处理后的温度数据和缓存的图像数据以无线方式传输至显示单元。本公开通过同时采集高压隔离开关触头的温度数据和图像数据，能够清晰的观察到触头的运行状况和温度状况，通过无线传输能够实现多人多机共享，提高检修效率。
Description
技术领域
本公开属于电力设备在线监测领域，尤其涉及一种用于监测高压隔离开关触头的系统。
背景技术
随着电力系统的快速发展，现有电力设备对供电的可靠性要求越来越高。发电厂与变电站的高压开关柜是保障供电可靠、稳定运行的重要设备，在大电压、强电流的条件下，高压开关柜的可靠性与隔离开关触头的稳定性紧密相关。在电力系统运行的过程中，触头的化学腐蚀、机械磨损等原因都使得接触条件恶化，接触电阻增加，引起接触点的温度升高，从而进一步加剧触头的表面氧化，使触头发热而产生局部熔焊或者接触松动点产生电弧放电，最终引起电力设备的损坏、停电甚至引发火灾等重大事故。这类触头的过热故障一方面可能是因为触头自身的质量问题以及电力系统运行过程中触头可能发生的化学反应，更重要的原因是现阶段缺乏对高压隔离开关触头的温升的实时在线监测手段，不能及时发现触头的过热故障。其原因一方面是由于高压开关柜内部有裸露的高电压，使用传统测量手段，例如热电偶传感器、接触式温度传感器直接接触高压点会损坏设备带来不良影响，单点红外温度传感器测量只能进行单点测量，测量范围有限，因此无法实时监测触头的实际状况；另一方面是现有的对于高压开关柜的在线监测系统较为复杂，安装繁琐，传输数据不方便，且造价昂贵。
发明内容
针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种用于高压隔离开关的多波段一体化监测系统，可以实时监测触头的实际运行状况，对提高隔离开关以及高压开关柜乃至整个电力系统的稳定性和可靠性都有很大的实用价值。
为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
一种用于监测高压隔离开关触头的系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和显示单元；其中，
所述数据采集单元包括温度采集子单元和图像采集子单元，
所述温度采集子单元用于采集高压隔离开关触头的温度数据；
所述图像采集子单元用于采集高压隔离开关触头的图像数据；
所述数据处理单元与所述数据采集单元相连，用于对所述温度数据进行处理，以及用于对所述图像数据进行缓存；
所述数据传输单元与所述数据处理单元相连，用于将经所述数据处理单元处理后的温度数据和所缓存的图像数据以无线方式传输至所述显示单元；
所述显示单元用于对所述处理后的温度数据和所缓存的图像数据进行可视化显示。
优选的，所述温度采集子单元包括红外温度点阵传感器。
优选的，所述图像采集子单元包括可见光图像传感器。
优选的，所述数据处理单元包括微处理器。
优选的，所述数据处理单元对所述温度数据进行处理包括：将所述温度数据转换为多波段热值图谱。
优选的，所述数据传输单元包括如下任一：UART-WIFI模块、4G模块和5G模块。
优选的，所述系统还包括供电单元，用于给所述系统供电。
优选的，所述系统还包括报警单元，用于监测所述温度数据是否异常并在异常时报警。
本公开还提供一种监测高压隔离开关触头的方法，包括如下步骤：
S100：通过数据采集单元采集高压隔离开关触头的温度数据和图像数据；
S200：通过数据处理单元对所采集的温度数据进行处理，对所采集的图像数据进行缓存；
S300：通过数据传输单元将处理后的温度数据和图像数据以无线方式传输至显示单元。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、通过采用MLX90640红外温度点阵传感对高压触头进行非接触式红外测温，生成多波段热值图谱，通过采用OV2640图像传感器对高压开关触头进行一定距离的非接触式图像拍摄，实时清晰的传输触头运行状况的图片，两者相结合，使得温度测量更为直观可靠，当触头温度出现异常时，还可以清晰的看到异常温度时触头的运行状况，方便检修人员发现异常原因并及时进行检修，提高了温度监测的准确性和可靠性；
2、与传统的温度测量装置相比，通过采用ESP8266高性能UART-WIFI数据传输模块芯片，实现了将监测到的实时温度和图像数据进行远距离的多人多机共享，较传统的有线数据传输更为方便可靠，降低了传输成本，有利于及时发现异常温度状况并进行实时查看检修，提高了高压隔离开关触头温度监测的稳定性与可靠性。
附图说明
图1是本公开一个实施例提供的一种用于监测高压隔离开关触头的系统结构示意图；
图2是本公开另一个实施例提供的一种用于监测高压隔离开关触头的系统的电路框图；
图3是本公开中供电单元的电路框图；
图4是本公开一个实施例提供的一种用于监测高压隔离开关触头的方法流程图。
具体实施方式
下面将参照附图1至附图4详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
一个实施例中，如图1所示，一种用于监测高压隔离开关触头温升的多波段一体化系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和显示单元；其中，
所述数据采集单元包括温度采集子单元和图像采集子单元，
所述温度采集子单元用于采集高压隔离开关触头的温度数据；
所述图像采集子单元用于采集高压隔离开关触头的图像数据；
所述数据处理单元与所述数据采集单元相连，用于对所述温度数据进行处理，以及用于对所述图像数据进行缓存；
所述数据传输单元与所述数据处理单元相连，用于将经所述数据处理单元处理后的温度数据和所缓存的图像数据以无线方式传输至所述显示单元；
所示显示单元用于对所述处理后的温度数据和所缓存的图像数据进行可视化显示。
本实施例中，数据处理单元定时访问数据采集单元，一般可将访问间隔设置为5-10分钟，但还要根据具体实施状况进行设定。通过定时访问，数据处理单元实时接收数据采集单元所采集的温度数据和图像数据，并对图像数据进行缓存，对温度数据进行处理后生成多波段热值图谱，然后经数据传输单元以无线传输的方式将所缓存的图像数据和多波段热值图谱发送至显示单元进行可视化显示。当高压隔离开关触头的温度超过根据实际需求所设定的正常温度值时，报警单元发出报警提醒检修人员注意。
现有技术只监测高压隔离开关触头的温度数据，即使采用较为先进的红外温度特成像传感器，也只能形成较为模糊的热值图谱，不便于检修人员观察。本实施例在采集温度数据的基础上，通过将采集的高压隔离开关触头的图像数据与温度数据进行相互印证，从而使得监测现场的情况更加明晰，能够使得检修人员能清晰观察到触头温度发生异常的确切部位，从而为后续检修提供更准确的依据。
另外，现有的红外监测装置只能通过有线连接上位机才能将数据传输出去，对于比较密闭的开关柜，这种方式往往无法满足实时监测的需求。本实施例可以单独固定在比较密闭的开关柜内，将数据通过无线传输发送给多个上位机共享，不需要打开开关柜，只需要在外面随时打开上位机就可以收到图片数据，给检修人员带来的极大的便利性。
另一个实施例中，如图2所示，所述温度采集子单元包括红外温度点阵传感器。
本实施例优选采用Melexis公司生产的MLX90640红外温度点阵传感器测量高压隔离开关触头的温度，如图2所示，MLX90640红外温度点阵传感器包括4个引脚，其中，引脚SCL是IC2通信的的串行时钟信号，引脚SDA是I2C通信的串行数字输入/输出，引脚VDD是供电电源输入引脚，引脚GND是共地引脚。一方面，SCL引脚与SDA引脚通过上拉电阻R1、R2与供电单元相连，另一方面，SCL引脚与SDA引脚分别直接和微处理器的PB.6与PB.7相连。
与传统的温度测量装置相比，MLX90640红外温度点阵传感器具有高精度、低噪声、低功耗等特点，选用55*30广角、16HZ的刷新帧率，可以实时对高压隔离开关触头进行远距离非接触式多波段红外遥感测量，获得多波段红外图谱，与传统的测量手段相比，不仅能够实现实时监测，获得实时数据，及时发现触头的过热故障，而且所获得的温度测量数据更加准确、具体，便于检修人员读取。
另一个实施例中，如图2所示，所述图像采集子单元包括可见光图像传感器。
本实施例优选采用OmniVision公司生产的OV2640图像传感器对高压隔离开关触头进行图像采集，如图2所示，OV2640图像传感器包括18个引脚，其中，引脚D0-D7是并行通信的数据传输口，与微处理器的PA.0-PA.7引脚相连。引脚VSYNC是图像帧同步数据引脚，引脚HREF是行参考信号引脚，引脚RESET是复位信号引脚，引脚SCL是SCCB数据传输的时钟引脚，引脚SDA是SCCB数据传输的通信数据引脚，这五个引脚分别和微处理的PB.0-PB.4引脚相连。引脚PCLK是像素的时钟引脚，引脚PWDN是掉电模式控制引脚，这两个引脚分别和微处理器的PB.8和PB.9引脚相连。
OV2640图像传感器具有拍摄精度高、体积小等特点，选用200W像素、15帧每秒可以对高压隔离开关触头进行远距离非接触式图像采集，并且能实时传输触头运行状况的图像，从而能够在获得触头温度数据的同时清晰观察到触头是否存在表面氧化、局部熔焊以及其他一些可能会损坏电力设备的状况，为检修人员维护提供直观的检修依据。
另一个实施例中，所述数据处理单元包括微处理器。
本实施例中，如图2所示，微处理器的型号选用STM32F103C8T6，是一款基于ARMCortex-M内核的STM32系列的32位微处理器，该微处理器具有体积小、高速等特点，定时每10秒通过I2C接口接收来自红外温度点阵传感器以及可见光图像传感器所传输来的数据，将数据进行缓存与分析后，通过DMA通道将计算转换后的数据高速发送给串口，串口通信采用115200波特率将数据传输给数据传输单元。
另一个实施例中，所述数据传输单元包括如下任一：UART-WIFI模块、4G传输模块和5G传输模块。
如图2所示，本实施例所选用的UART-WIFI模块所采用的型号为ESP8266，包括8个引脚，其中，引脚RXD是串行通信的数据输入，引脚TXD是串行通信的数据输出，这两个引脚分别和微处理的PA.9与PA.10相连。引脚CH-PD是芯片使能端，高电平有效；引脚RESET是芯片的复位端，低电平有效；GPIO-0是芯片的烧写模式选择端，上拉进入运行模式，这三个引脚分别通过电阻R3、R4、R5与供电单元相连。引脚VCC是工作电压输入端，直接与供电单元相连。引脚GPIO-15是引脚复用接口，引脚GND是共地接口，这两个引脚与地线相连。
通过UART-WIFI模块可以开启一个多人多机连接的WIFI数据传输热点，接收微处理器串口发来的数据后，将数据通过WIFI热点无线传输给连接WIFI热点的所有显示单元，相比传统的有线传输，能够将监测到的实时温度数据和图像数据进行远距离多人多机共享，降低了传输成本。
需要说明的是，与4G传输模块相比，UART-WIFI模块具有体积小、嵌入式简单、功耗低、成本低等特点，因为，本实施例以UART-WIFI模块作为优选。
另一个实施例中，所述系统还包括供电单元，用于给所述系统供电。
在本实施例的一个具体实施方式中，如图3所示，供电单元包括变压器、整流桥、滤波电路、稳压模块和电压变换模块，变压器的副边与整流桥相连，整流桥通过滤波电路连接至稳压模块，稳压模块与电压变换模块相连。变压器将220V的交流电压降压为5V的交流电压，该直流电压经滤波电路滤波后经稳压模块及电压变换模块后降压为红外温度点阵传感器和可见光传感器的工作电压3.3V。
另一个实施例中，所述系统还包括报警单元，用于监测所述温度数据是否异常并在异常时报警。
本实施例中，显示模块连接有报警灯，当所采集到的温度数据超过预先设定的正常温度范围时，报警灯闪烁，同时发出警示音。
需要说明的是，正常温度范围是根据具体的实施环境进行设定的，此处不再赘述。
另一个实施例中，如图3所示，本公开还提供一种对高压隔离开关触头进行监测的方法，包括如下步骤：
S100：通过数据采集单元采集高压隔离开关触头的温度数据和图像数据；
S200：通过数据处理单元对所采集的温度数据进行处理，对所采集的图像数据进行缓存；
S300：通过数据传输单元将处理后的温度数据和缓存的图像数据以无线方式传输至显示单元进行显示。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (9)
1.一种用于监测高压隔离开关触头的系统，包括：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和显示单元；
其中，
所述数据采集单元包括温度采集子单元和图像采集子单元；
所述温度采集子单元用于采集高压隔离开关触头的温度数据；
所述图像采集子单元用于采集高压隔离开关触头的图像数据；
所述数据处理单元与所述数据采集单元相连，用于对所述温度数据进行处理，以及用于对所述图像数据进行缓存；
所述数据传输单元与所述数据处理单元相连，用于将经所述数据处理单元处理后的温度数据和所缓存的图像数据以无线方式传输至所述显示单元；
所述显示单元用于对所述处理后的温度数据和所缓存的图像数据进行可视化显示。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，优选的，所述温度采集子单元包括红外温度点阵传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述图像采集子单元包括可见光图像传感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据处理单元包括微处理器。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据处理单元对所述温度数据进行处理包括：将所述温度数据转换为多波段热值图谱。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据传输单元包括如下任一：UART-WIFI模块、4G模块和5G模块。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括供电单元，用于给所述系统供电。
8.根据权利要求1所的系统，其中，所述系统还包括报警单元，用于监测所述温度数据是否异常并在异常时报警。
9.一种根据权利要求1所述的系统对高压隔离开关触头进行监测的方法，包括如下步骤：
S100：通过数据采集单元采集高压隔离开关触头的温度数据和图像数据；
S200：通过数据处理单元对所采集的温度数据进行处理，对所采集的图像数据进行缓存；
S300：通过数据传输单元将处理后的温度数据和缓存的图像数据以无线方式传输至显示单元进行可视化显示。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200807 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |