CN112886399A - 一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜 - Google Patents

一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜 Download PDF

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许铁军
曹小军
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Abstract

本发明实施例公开了一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜。该高压开关柜故障诊断系统包括：智能测控终端、监控主机和报警模块，智能测控终端分别与监控主机和高压开关柜连接，报警模块与监控主机连接；通过局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块能够实现对高压开关柜更加全面的进行监测，以提高故障诊断的效率和可靠性，降低人工强度和运维成本，且将局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块和综合诊断分析模块集成在智能测控终端，由智能测控终端与监测主机和报警模块进行通信，可减少通信接口数量，简化通信接口线路，以提高通信传输的稳定性和可靠性。

Description

一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜
技术领域
本发明实施例涉及输配电系统故障诊断技术，尤其涉及一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜。
背景技术
高压开关柜是输配电系统中的重要设备，但在设备运行中由于各种原因引起的故障率一直居高不下，而且这些故障轻则对开关柜内各绝缘材料的绝缘性能有影响，重则可能引发停电、火灾、爆炸等严重安全事故。因此，如何保障高压开关柜的安全可靠运行显得极为重要。
现有技术中高压开关柜的监测通常为采用多个设备进行检测，以及人工巡检、数据管理相结合的方式。然而，检测设备多，需要的通信线路和通信接口多而复杂，容易造成通信不稳定的问题，且人工巡检工作强度大，运维成本高，巡检人员的人身安全也无法保障。
发明内容
本发明提供一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜，提高高压开关柜监测的效率和可靠性，降低人工强度和运维成本，同时简化通信接口数量，提高通信传输的稳定性和可靠性。
第一方面，本发明实施例提供了一种高压开关柜故障诊断系统，该高压开关柜故障诊断系统包括：智能测控终端、监控主机和报警模块，所述智能测控终端分别与所述监控主机和所述高压开关柜连接，所述报警模块与所述监控主机连接；所述高压开关柜内设置有断路器、接地开关、触头和电缆头；
所述智能测控终端包括局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块和综合诊断分析模块；所述局放特性监测模块、所述位置状态监测模块、所述机械特性监测模块、所述温升监测模块分别与所述综合诊断分析模块电连接；所述局放特性监测模块用于监测所述高压开关柜的局部放电值，所述位置状态监测模块用于监测所述断路器和所述接地开关的位置，所述机械特性监测模块用于监测所述断路器的机械特性；所述温升监测模块用于监测所述触头和所述电缆头的温度；
所述综合诊断分析模块用于根据所述局放特性监测模块监测的局部放电值、所述位置状态监测模块监测的所述断路器和所述接地开关的位置信息、所述机械特性监测模块监测的所述断路器的机械特性，以及所述温升监测模块监测的所述触头和所述电缆头的温度判断所述高压开关柜是否出现异常并将判断结果发送给所述监控主机；所述监控主机用于在所述高压开关柜出现异常时向所述报警模块发送报警信息。
可选地，所述局放特性监测模块包括高频传感器和暂态地电压传感器，所述高频传感器设置于所述高压开关柜的电缆室内，并与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜内部的局部放电值并发送给所述综合诊断分析模块；所述暂态地电压传感器设置于所述高压开关柜的外部，并与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜柜外的局部放电值。
可选地，所述位置状态监测模块包括视频监测单元和传感器监测单元，所述视频监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于获取所述断路器的位置图像信息和所述接地开关的位置图像信息并发送给所述综合诊断分析模块；所述传感器监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于获取所述断路器的位置状态信息和所述接地开关的位置状态信息并发送给所述综合诊断分析模块。
可选地，所述视频监测单元包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头设置在所述断路器的手车室内，并与所述综合诊断分析模块电连接；所述第二摄像头设置于所述高压开关柜的电缆室内，并与所述综合诊断分析模块电连接。
可选地，所述传感器监测单元包括第一激光传感器和第二激光传感器，所述第一激光传感器设置于所述断路器的手车室内，用于监测所述断路器手车的位置状态信息；所述第二激光传感器设置于所述接地开关的操作轴附件处，用于监测所述接地开关的位置状态信息。
可选地，所述机械特性监测模块包括位移监测单元，所述位移监测单元设置于所述断路器的绝缘拉杆上，所述位移监测单元与所述综合诊断分析模块电连接。
可选地，所述位移监测单元为红外位移传感器。
可选地，该高压开关柜故障诊断系统还包括防误闭锁控制模块，用于实现所述高压开关柜的五防闭锁功能，分别为防止误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线或接地开关；防止带接地线合隔离开关；防止误入带电间隔。
可选地，该高压开关柜故障诊断系统还包括环境温湿度监测单元，所述环境温湿度监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜中的环境温湿度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种高压开关柜，该高压开关柜包括如第一方面所述的高压开关柜故障诊断系统。
本发明通过提供一种高压开关柜故障诊断系统和高压开关柜，该高压开关柜故障诊断系统包括：智能测控终端、监控主机和报警模块，智能测控终端分别与监控主机和高压开关柜连接，报警模块与监控主机连接；高压开关柜内设置有断路器、接地开关、触头和电缆头；智能测控终端包括局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块和综合诊断分析模块；局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块分别与综合诊断分析模块电连接；局放特性监测模块用于监测高压开关柜的局部放电值，位置状态监测模块用于监测断路器和接地开关的位置，机械特性监测模块用于监测断路器的机械特性；温升监测模块用于监测触头和电缆头的温度；综合诊断分析模块用于根据局放特性监测模块监测的局部放电值、位置状态监测模块监测的断路器和接地开关的位置信息、机械特性监测模块监测的断路器的机械特性，以及温升监测模块监测的触头和电缆头的温度判断高压开关柜是否出现异常并将判断结果发送给监控主机；监控主机用于在高压开关柜出现异常时向报警模块发送报警信息。由此可知，通过设置局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块能够实现对高压开关柜更加全面的进行监测，以提高故障诊断的效率和可靠性，降低人工强度和运维成本，且将局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块和综合诊断分析模块集成在智能测控终端，由智能测控终端与监测主机和报警模块进行通信，可减少通信接口数量，简化通信接口线路，以提高通信传输的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种高压开关柜故障诊断系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二中的高压开关柜故障诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一中提供的一种高压开关柜故障诊断系统的结构示意图。参考图1，该高压开关柜故障诊断系统包括：智能测控终端100、监控主机200和报警模块300，智能测控终端100分别与监控主机200和高压开关柜10连接，报警模块300与监控主机200连接；高压开关柜10内设置有断路器11、接地开关12、触头13和电缆头14；
智能测控终端100包括局放特性监测模块110、位置状态监测模块120、机械特性监测模块130、温升监测模块140和综合诊断分析模块150；局放特性监测模块110、位置状态监测模块120、机械特性监测模块130、温升监测模块140分别与综合诊断分析模块150电连接；局放特性监测模块110用于监测高压开关柜10的局部放电值，位置状态监测模块120用于监测断路器11和接地开关12的位置，机械特性监测模块130用于监测断路器11的机械特性；温升监测模块140用于监测触头13和电缆头14的温度；
综合诊断分析模块150用于根据局放特性监测模块110监测的局部放电值、位置状态监测模块120监测的断路器11和接地开关12的位置信息、机械特性监测模块130监测的断路器11的机械特性，以及温升监测模块140监测的触头13和电缆头14的温度判断高压开关柜10是否出现异常并将判断结果发送给监控主机；监控主机200用于在高压开关柜10出现异常时向报警模块300发送报警信息。
其中，断路器11的机械特性可以包括断路器的分合闸时间、分合闸速度、超程、开距等参数。温升监测模块140可以为无线测温传感器。
其中，局放特性监测模块110监测的局部放电值、位置状态监测模块120监测的断路器11和接地开关12的位置信息、机械特性监测模块130监测的断路器11的机械特性，以及温升监测模块140监测的触头13和电缆头14的温度中，当存在任意一个检测数据发生异常时，则可认为高压开关柜10出现异常。一旦综合诊断分析模块150判断出现数据异常时，则向监测主机200发送高压开关柜10出现异常信息，当监测主机200接收到高压开关柜10出现异常信息时，将异常信息通过服务器20发送给远程客户端30，并根据异常信息生成报警信号发送给报警模块300，使报警模块300发出报警动作以警示相关人员做出相应的处理。
其中，需要说明的是，当综合诊断分析模块150判断各监测模块的数据未出现异常时，会向监测主机200发送监测未出现异常信息，监测主机200会记录综合诊断分析模块150发送的所有数据，以便后续进行排查时查看历史数据。
在本实施例的技术方案中，该高压开关柜故障诊断系统的实现过程为：参考图1，智能测控终端100实时监测高压开关柜10的各项指标参数并将监测结果发送给监控主机200，具体地，智能测控终端100包括局放特性监测模块110、位置状态监测模块120、机械特性监测模块130、温升监测模块140和综合诊断分析模块150，局放特性监测模块110实时监测高压开关柜10的局部放电值并发送给综合诊断分析模块150，位置状态监测模块120实时监测高压开关柜10中的断路器11和接地开关12的位置信息并发送给综合诊断分析模块150，机械特性监测模块130实时监测高压开关柜10中的断路器11的机械特性并发送给综合诊断分析模块150，温升监测模块140实时监测高压开关柜10中的触头13和电缆头14的温度并发送给综合诊断分析模块150，综合诊断分析模块150根据接收到的局放特性监测模块110监测的局部放电值与预设的局部放电值进行比较判断出高压开关柜10的局放特性是否发生异常；综合诊断分析模块150根据接收到的位置状态监测模块120监测的断路器11和接地开关12的位置信息分别与预设的断路器位置信息和预设的接地开关的位置信息进行比较以判断断路器11的位置信息、接地开关12的位置信息是否发生异常；综合诊断分析模块150根据接收到的机械特性监测模块130监测的断路器11的机械特性与预设的机械特性进行比较以判断断路器11的机械特性是否发生异常；综合诊断分析模块150根据接收到的温升监测模块140监测的触头13和电缆头14的温度分别与预设的触头温度和预设的电缆头温度进行比较以判断触头13的温度和电缆头14的温度是否发生异常。当综合诊断分析模块150判断出各监测模块监测的数据发生异常时，则将异常信息发送给监控主机200，监控主机200将异常信息通过服务器20发送给远程客户端30，并根据异常信息生成报警信号发送给报警模块300，使报警模块300发出报警动作以警示相关人员。由此可知，通过设置局放特性监测模块110、位置状态监测模块120、机械特性监测模块130、温升监测模块140能够实现对高压开关柜10更加全面的进行监测，以提高故障诊断的效率和可靠性，降低人工强度和运维成本，且将局放特性监测模块110、位置状态监测模块120、机械特性监测模块130、温升监测模块140和综合诊断分析模块150集成在智能测控终端100，由智能测控终端100与监测主机200和报警模块300进行通信，可减少通信接口数量，简化通信接口线路，以提高通信传输的稳定性和可靠性。
其中，可以设置当局放特性监测模块110监测的局部放电值、位置状态监测模块120监测的断路器11和接地开关12的位置信息、机械特性监测模块130监测的断路器11的机械特性，以及温升监测模块140监测的触头13和电缆头14的温度超过各自的预设值一定倍数时，例如2倍时，应给予故障报警指令。需要说明的是，预设局部放电值、预设的断路器位置信息、预设的接地开关的位置信息、预设的机械特性、预设的触头温度和预设的电缆头温度可以根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。
实施例二
图2是本发明实施例二中提供的一种高压开关柜故障诊断系统的结构示意图。在上述实施例一的基础上，可选地，参考图2，局放特性监测模块110包括高频传感器111和暂态地电压传感器112，高频传感器111设置于高压开关柜10的电缆室内，并与综合诊断分析模块150电连接，用于监测高压开关柜10内部的局部放电值并发送给综合诊断分析模块150；暂态地电压传感器112设置于高压开关柜10的外部，并与综合诊断分析模块150电连接，用于监测高压开关柜10柜外的局部放电值。
其中，局放特性监测模块110将实时监测的高压开关柜10的局部放电值发送给综合诊断分析模块150，综合诊断分析模块150将接收到的局放特性监测模块110监测到的高压开关柜10的局部放电值与预设局部放电值进行比较，并将对比分析结果发送给监控主机200，由监控主机200决定是否发出报警信息、检修指令信息等。具体的，若实时监测的局部放电值在0-64pC区间范围内，则综合诊断分析模块150向监控主机200发送高压开关柜继续可正常运行指令；若实时监测的局部放电值在64-76pC的区间范围内，则监控主机200通过报警模块300发出注意告警信息；若实时监测的局部放电值在76-88pC区间范围内，则监控主机200通过报警模块300发出异常告警信息，并通过服务器20向远程客户端30发送需要检测指令；若实时监测的局部放电值在88-100pC区间范围内，监控主机200通过报警模块300发出严重告警信息，并通过服务器20向远程客户端30发送停电维修指令。
此外，通过设置高频传感器111监测高压开关柜10内部的局部放电值，暂态地电压传感器112监测高压开关柜10柜外的局部放电值，可实现对高压开关柜10的局部放电情况进行更加全面的监测，一旦高压开关柜10局部放电值发生异常时，异常信息能够及时上传到远程客户端30，并进行报警，从而可以确保高压开关柜10的正常运行。
可选地，继续参考图2，位置状态监测模块120包括视频监测单元121和传感器监测单元122，视频监测单元121与综合诊断分析模块150电连接，用于获取断路器11的位置图像信息和接地开关12的位置图像信息并发送给综合诊断分析模块150；传感器监测单元122与综合诊断分析模块150电连接，用于获取断路器11的位置状态信息和接地开关12的位置状态信息并发送给综合诊断分析模块150。
其中，通过设置视频监测单元121分别监测断路器11的位置图像信息和接地开关12的位置图像信息，通过图像监控实现对断路器11和接地开关12的一次监控；设置传感器监测单元122分别监测断路器11的位置状态信息和接地开关12的位置状态信息，实现对断路器11和接地开关12的二次监控。由此，通过视频监测单元121和传感器监测单元122分别实现对断路器11和接地开关12的双向监控，提高监测的准确性，提高故障诊断的准确性和效率，从而更有利于保障高压开关柜10的安稳运行。
可选地，视频监测单元121包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头设置在断路器11的手车室内，并与综合诊断分析模块150电连接；第二摄像头设置于高压开关柜10的电缆室内，并与综合诊断分析模块150电连接。
其中，为了提高断路器11和接地开关12的图像监控的准确性和可靠性，可在断路器11的手车室内安装至少两个第一摄像头，用于实时全面的监控断路器11的位置状态图像信息；可在高压开关柜10的电缆室内安装至少两个第二摄像头，用于实时而全面的监控接地开关12的位置状态图像信息。
其中，断路器11的位置图像信息可以包括断路器11的手车的状态信息，接地开关12的位置图像信息可以包括接地开关12的接地刀的位置状态信息。
可选地，传感器监测单元122包括第一激光传感器和第二激光传感器，第一激光传感器设置于断路器11的手车室内，用于监测断路器11手车的位置状态信息；第二激光传感器设置于接地开关12的操作轴附件处，用于监测接地开关的位置状态信息。
其中，为了提高断路器11和接地开关12的传感器监控的准确性和可靠性，可在断路器11的手车室内按照规定的尺寸范围(可根据实际情况进行设置)安装至少两只第一激光传感器，用于实时监测断路器11手车的位置状态信息；可在接地开关12的操作轴附件处按照至少两只第二激光传感器，用于实时监测接地开关12的位置状态信息。
其中，断路器11的位置状态信息可以包括断路器11的工作位置、试验位置、检修位置等位置信息；接地开关12的位置状态信息可以包括接地开关的合闸、分闸和中间位置等信息。
可选地，参考图2，机械特性监测模块130包括位移监测单元131，位移监测单元131设置于断路器11的绝缘拉杆上，位移监测单元131与综合诊断分析模块150电连接。
其中，位移监测单元131用于实时监测断路器11的分合闸位移、分合闸时间，并可通过监测的分合闸时间和分合闸位移间接检测出分合闸的速度。
可选地，位移监测单元131为红外位移传感器。
此外，还可通过位移监测单元131检测触头13是否出现对中不良、触头13插入的深度、高压开关柜10内各种导轨是否出现卡涩等。
可选地，参考图2，该智能测控终端100还包括防误闭锁控制模块160，用于实现高压开关柜10中的断路器11和接地开关12的五防闭锁功能。
其中，五防闭锁功能分别为防止误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线，或者防止带电挂接接地开关；防止带接地线合隔离开关；防止误入带电间隔。
其中，断路器11和接地开关12的操作必须满足高压开关柜防误闭锁要求：在传统的机械防误闭锁功能的基础上，增加了电动快速接地开关操作控制单元(即防误闭锁控制模块160)与开关柜防误闭锁功能一致的逻辑功能，接地开关及柜体的机械防误闭锁功能优先。电动快速接地开关可分别进行手动和电动操作，手动操作和电动操作自动切换，互为闭锁。
可选地，该智能测控终端100还包括环境温湿度监测单元170，环境温湿度监测单元170与综合诊断分析模块150电连接，用于监测高压开关柜10中的环境温湿度。
其中，环境温湿度监测单元170可以为环境温湿度传感器，可以设置在高压开关柜10内的加热器、风机等位置处，用于实时监测高压开关柜10中的环境温湿度信息并发送给综合诊断分析模块150，综合诊断分析模块150根据实时监测的环境温湿度信息与预设温湿度值进行比较，当超过预设温湿度值一定倍数时，例如2倍时，可认为高压开关柜10内的温湿度值异常，并将异常信息发送给监控主机200，由监控主机200发出报警信息。
实施例三
本发明实施例三中还提供了一种高压开关柜，该高压开关柜包含本发明任意实施例所述的高压开关柜故障诊断系统。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，包括：智能测控终端、监控主机和报警模块，所述智能测控终端分别与所述监控主机和所述高压开关柜连接，所述报警模块与所述监控主机连接；所述高压开关柜内设置有断路器、接地开关、触头和电缆头；
所述智能测控终端包括局放特性监测模块、位置状态监测模块、机械特性监测模块、温升监测模块和综合诊断分析模块；所述局放特性监测模块、所述位置状态监测模块、所述机械特性监测模块、所述温升监测模块分别与所述综合诊断分析模块电连接；所述局放特性监测模块用于监测所述高压开关柜的局部放电值，所述位置状态监测模块用于监测所述断路器和所述接地开关的位置，所述机械特性监测模块用于监测所述断路器的机械特性；所述温升监测模块用于监测所述触头和所述电缆头的温度；
所述综合诊断分析模块用于根据所述局放特性监测模块监测的局部放电值、所述位置状态监测模块监测的所述断路器和所述接地开关的位置信息、所述机械特性监测模块监测的所述断路器的机械特性，以及所述温升监测模块监测的所述触头和所述电缆头的温度判断所述高压开关柜是否出现异常并将判断结果发送给所述监控主机；所述监控主机用于在所述高压开关柜出现异常时向所述报警模块发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述局放特性监测模块包括高频传感器和暂态地电压传感器，所述高频传感器设置于所述高压开关柜的电缆室内，并与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜内部的局部放电值并发送给所述综合诊断分析模块；所述暂态地电压传感器设置于所述高压开关柜的外部，并与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜柜外的局部放电值。
3.根据权利要求1所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述位置状态监测模块包括视频监测单元和传感器监测单元，所述视频监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于获取所述断路器的位置图像信息和所述接地开关的位置图像信息并发送给所述综合诊断分析模块；所述传感器监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于获取所述断路器的位置状态信息和所述接地开关的位置状态信息并发送给所述综合诊断分析模块。
4.根据权利要求3所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述视频监测单元包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头设置在所述断路器的手车室内，并与所述综合诊断分析模块电连接；所述第二摄像头设置于所述高压开关柜的电缆室内，并与所述综合诊断分析模块电连接。
5.根据权利要求3所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述传感器监测单元包括第一激光传感器和第二激光传感器，所述第一激光传感器设置于所述断路器的手车室内，用于监测所述断路器手车的位置状态信息；所述第二激光传感器设置于所述接地开关的操作轴附件处，用于监测所述接地开关的位置状态信息。
6.根据权利要求1所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述机械特性监测模块包括位移监测单元，所述位移监测单元设置于所述断路器的绝缘拉杆上，所述位移监测单元与所述综合诊断分析模块电连接。
7.根据权利要求6所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，所述位移监测单元为红外位移传感器。
8.根据权利要求1所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，还包括防误闭锁控制模块，用于实现所述高压开关柜的五防闭锁功能，分别为防止误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线或接地开关；防止带接地线合隔离开关；防止误入带电间隔。
9.根据权利要求1所述的高压开关柜故障诊断系统，其特征在于，还包括环境温湿度监测单元，所述环境温湿度监测单元与所述综合诊断分析模块电连接，用于监测所述高压开关柜中的环境温湿度。
10.一种高压开关柜，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的高压开关柜故障诊断系统。
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