CN113406447A - 开关柜局部放电在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了开关柜局部放电在线监测系统，包括监测主机、RS485总线、无线数据接收终端、LoRa无线传输模块、采集节点和放电监测数据采集装置，所述采集节点设置于开关柜内，所述放电监测数据采集装置设于开关柜内，所述LoRa无线传输模块设于放电监测数据采集装置上，LoRa无线传输模块与无线数据接收终端无线连接，无线数据接收终端与采集节点为一对多连接设置。本发明属于电力开关柜运行维护设备技术领域，具体是提供了一种以特高频、超声波为检测指标，通过天线传感器及超声波探头接收局部放电过程中辐射的特高频电磁波及超声波，从而实现局部放电检测开关柜局部放电在线监测系统。

Description

开关柜局部放电在线监测系统

技术领域

本发明属于电力开关柜运行维护设备技术领域，具体是指开关柜局部放电在线监测系统。

背景技术

开关柜是智能电网重要组成部分，主要用于电力系统在发电、输电、配电、电能转换及消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV～550kV，其运行的稳定性直接影响到电网安全运行。开关柜长期工作在高压环境下，绝缘材料在电场作用下会劣化，有能量损失，在强电场作用下还会击穿，柜内局部放电对设备的绝缘造成了破坏，严重影响了开关柜的正常运行。绝缘故障表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。因此，对开关柜进行局部放电状态监测，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种以特高频、超声波为检测指标，通过天线传感器及超声波探头接收局部放电过程中辐射的特高频电磁波及超声波，从而实现局部放电检测开关柜局部放电在线监测系统。

本发明采取的技术方案如下：本发明开关柜局部放电在线监测系统，包括监测主机、RS485总线、无线数据接收终端、LoRa无线传输模块、采集节点和放电监测数据采集装置，所述采集节点设置于开关柜内，所述放电监测数据采集装置设于开关柜内，所述LoRa无线传输模块设于放电监测数据采集装置上，LoRa无线传输模块与无线数据接收终端无线连接，无线数据接收终端与采集节点为一对多连接设置，放电监测数据采集装置与LoRa无线传输模块电性连接，放电监测数据采集装置耦合、采集、处理开关柜内部的局部放电信号并发送给LoRa无线传输模块，LoRa无线传输模块将局部放电信号采用LoRa无线通信方式将处理后的局部放电信号发射给无线数据接收终端，所述RS485总线连接监测主机和无线数据接收终端，无线数据接收终端采用RS485通信方式将数据上传至监测主机，监测主机对所有采集节点的同步采集控制、数据收发控制并对数据进行采集、分析、存储、展示，监测主机实时显示系统运行状态，当系统幅值或频次、高频分量等出现异常时，监测主机发出警报；系统完整还原历史趋势图，方便用户进行趋势分析，为用户的运维提供有力保障，所述放电监测数据采集装置包括固定架、升降螺杆、升降电机、主动齿轮、从动齿轮、升降座和传感监测机构，所述固定架侧壁设有磁铁，所述固定架呈矩形框架设置，固定架通过磁铁吸附在开关柜柜门上，所述升降螺杆转动设于固定架内，升降螺杆对称设于固定架的两侧，所述主动齿轮转动设于固定架上壁，从动齿轮同轴固接设于升降螺杆的上端，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮对称设于主动齿轮两侧，所述固定架上设有电机固定座，所述升降电机固接设于电机固定座上，升降电机的输出轴与主动齿轮同轴连接，所述升降座滑动设于升降螺杆上，升降座与升降螺杆螺纹连接，升降电机工作带动主动齿轮转动，主动齿轮转动带动从动齿轮转动，从动齿轮带动固定架两侧的升降螺杆同步转动，升降螺杆带动升降座上下升降，所述传感监测机构设于升降座侧壁上，升降座带动传感监测机构上下升降便于对开关柜内不同高度的部件的局部放电状况进行监测。

进一步地，所述传感监测机构包括安装座、固定壳、特高频传感器和超声波传感器，所述特高频传感器设于固定壳内，所述安装座对称设于固定壳的两侧，所述安装座内设有磁吸块，传感监测机构通过磁吸块磁性吸附于升降座侧壁上，所述安装座上设有固定槽，所述超声波传感器设于固定槽内，超声波传感器固接设于固定壳的侧壁，所述LoRa无线传输模块设于固定壳侧壁上，当高压开关柜内发生局部放电时，将会产生陡度在纳秒级的电流脉冲，激发出频带较宽的电磁波信号，使用固定壳的天线来耦合UHF信号，检测信号频率高，受外界干扰信号少，极大地提高电气设备局部放电检测的灵敏度和可靠性；发生局部放电时，在放电区域中，分子间产生剧烈撞击，宏观上产生了声波，频率大于20kHz的称为超声波，通过超声波传感器进行超声波检测可对开关柜局部放电进行监测，不受电气干扰，且可实现放电源的准确定位。

进一步地，所述安装座和固定壳靠近升降座的一侧侧壁设有防滑硅胶板。

进一步地，所述超声波传感器靠近升降座的一侧设有超声波探头，便于对开关柜内超声波进行监测。

进一步地，所述监测主机上设有显示屏，显示屏便于显示系统的运行状态。

进一步地，所述固定壳内设有电池，所述电池分别与特高频传感器、超声波传感器电性连接，特高频传感器、超声波传感器采用电池供电，简化了现场取电、布线问题，具有方便安装，便于施工、调试及后期维护。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案开关柜局部放电在线监测系统以特高频、超声波为检测指标，通过天线传感器及超声波探头接收局部放电过程中辐射的特高频电磁波及超声波，从而实现局部放电检测，通过磁吸的方式便于将采集节点的放电监测数据采集装置快速安装在开关柜内，便于对采集节点开关柜进行监测，电池供电简化了现场取电、布线问题，具有方便安装，便于施工、调试及后期维护。

附图说明

图1为本发明开关柜局部放电在线监测系统结构示意图；

图2为本发明开关柜局部放电在线监测系统的放电监测数据采集装置结构示意图；

图3为本发明开关柜局部放电在线监测系统的放电监测数据采集装置后视图；

图4为本发明开关柜局部放电在线监测系统的传感监测机构结构示意图；

图5为本发明开关柜局部放电在线监测系统的传感监测机构仰视图；

图6为本发明开关柜局部放电在线监测系统的传感监测机构的透视图。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：1、监测主机，2、RS485总线，3、无线数据接收终端，4、LoRa无线传输模块，5、采集节点，6、放电监测数据采集装置，7、固定架，8、升降螺杆，9、升降电机，10、主动齿轮，11、从动齿轮，12、升降座，13、传感监测机构，14、磁铁，15、安装座，16、固定壳，17、特高频传感器，18、超声波传感器，19、固定槽，20、防滑硅胶板，21、超声波探头，22、电池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本发明开关柜局部放电在线监测系统，包括监测主机1、RS485总线2、无线数据接收终端3、LoRa无线传输模块4、采集节点5和放电监测数据采集装置6，所述采集节点5设置于开关柜内，所述放电监测数据采集装置6设于开关柜内，所述LoRa无线传输模块4设于放电监测数据采集装置6上，LoRa无线传输模块4与无线数据接收终端3无线连接，无线数据接收终端3与采集节点5为一对多连接设置，放电监测数据采集装置6与LoRa无线传输模块4电性连接，放电监测数据采集装置6耦合、采集、处理开关柜内部的局部放电信号并发送给LoRa无线传输模块4，LoRa无线传输模块4将局部放电信号采用LoRa无线通信方式将处理后的局部放电信号发射给无线数据接收终端3，所述RS485总线2连接监测主机1和无线数据接收终端3，无线数据接收终端3采用RS485通信方式将数据上传至监测主机1，监测主机1对所有采集节点5的同步采集控制、数据收发控制并对数据进行采集、分析、存储、展示，监测主机1实时显示系统运行状态，当系统幅值或频次、高频分量等出现异常时，监测主机1发出警报，所述放电监测数据采集装置6包括固定架7、升降螺杆8、升降电机9、主动齿轮10、从动齿轮11、升降座12和传感监测机构13，所述固定架7侧壁设有磁铁14，所述固定架7呈矩形框架设置，所述升降螺杆8转动设于固定架7内，升降螺杆8对称设于固定架7的两侧，所述主动齿轮10转动设于固定架7上壁，从动齿轮11同轴固接设于升降螺杆8的上端，主动齿轮10与从动齿轮11啮合，从动齿轮11对称设于主动齿轮10两侧，所述固定架7上设有电机固定座，所述升降电机9固接设于电机固定座上，升降电机9的输出轴与主动齿轮10同轴连接，所述升降座12滑动设于升降螺杆8上，升降座12与升降螺杆8螺纹连接，所述传感监测机构13设于升降座12侧壁上。

其中，所述传感监测机构13包括安装座15、固定壳16、特高频传感器17和超声波传感器18，所述特高频传感器17设于固定壳16内，所述安装座15对称设于固定壳16的两侧，所述安装座15内设有磁吸块，传感监测机构13通过磁吸块磁性吸附于升降座12侧壁上，所述安装座15上设有固定槽19，所述超声波传感器18设于固定槽19内，超声波传感器18固接设于固定壳16的侧壁，所述LoRa无线传输模块4设于固定壳16侧壁上。

所述安装座15和固定壳16靠近升降座12的一侧侧壁设有防滑硅胶板20；所述超声波传感器18靠近升降座12的一侧设有超声波探头21；所述监测主机1上设有显示屏；所述固定壳16内设有电池22，所述电池22分别与特高频传感器17、超声波传感器18电性连接。

具体使用时，将固定架7通过磁铁14吸附在开关柜侧壁上，然后将传感监测机构13通过磁吸块磁性吸附在升降座12侧壁上，升降电机9工作带动主动齿轮10转动，主动齿轮10转动带动从动齿轮11转动，从动齿轮11带动固定架7两侧的升降螺杆8同步转动，升降螺杆8带动升降座12上下升降，升降座12带动传感监测机构13上下升降便于对开关柜内不同高度的部件的局部放电状况进行监测，传感监测机构13对不同采集节点5开关柜内部的放电信号进行耦合、采集、处理并将处理后的局部放电信号通过LoRa无线传输模块4传输至无线数据接收终端3，无线数据接收终端3采用RS485通信方式将数据上传至监测主机1，监测主机1对所有采集节点5的同步采集控制、数据收发控制并对数据进行采集、分析、存储、展示，实现，监测主机1实时显示系统运行状态，当系统幅值或频次、高频分量等出现异常时，监测主机1发出警报；系统完整还原历史趋势图，方便用户进行趋势分析，为用户的运维提供有力保障。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：包括监测主机、RS485总线、无线数据接收终端、LoRa无线传输模块、采集节点和放电监测数据采集装置，所述采集节点设置于开关柜内，所述放电监测数据采集装置设于开关柜内，所述LoRa无线传输模块设于放电监测数据采集装置上，LoRa无线传输模块与无线数据接收终端无线连接，无线数据接收终端与采集节点为一对多连接设置，放电监测数据采集装置与LoRa无线传输模块电性连接，放电监测数据采集装置耦合、采集、处理开关柜内部的局部放电信号并发送给LoRa无线传输模块，LoRa无线传输模块将局部放电信号采用LoRa无线通信方式将处理后的局部放电信号发射给无线数据接收终端，所述RS485总线连接监测主机和无线数据接收终端，无线数据接收终端采用RS485通信方式将数据上传至监测主机，监测主机对所有采集节点的同步采集控制、数据收发控制并对数据进行采集、分析、存储、展示，监测主机实时显示系统运行状态，所述放电监测数据采集装置包括固定架、升降螺杆、升降电机、主动齿轮、从动齿轮、升降座和传感监测机构，所述固定架侧壁设有磁铁，所述固定架呈矩形框架设置，所述升降螺杆转动设于固定架内，升降螺杆对称设于固定架的两侧，所述主动齿轮转动设于固定架上壁，从动齿轮同轴固接设于升降螺杆的上端，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮对称设于主动齿轮两侧，所述固定架上设有电机固定座，所述升降电机固接设于电机固定座上，升降电机的输出轴与主动齿轮同轴连接，所述升降座滑动设于升降螺杆上，升降座与升降螺杆螺纹连接，所述传感监测机构设于升降座侧壁上。

2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：所述传感监测机构包括安装座、固定壳、特高频传感器和超声波传感器，所述特高频传感器设于固定壳内，所述安装座对称设于固定壳的两侧，所述安装座内设有磁吸块，传感监测机构通过磁吸块磁性吸附于升降座侧壁上，所述安装座上设有固定槽，所述超声波传感器设于固定槽内，超声波传感器固接设于固定壳的侧壁，所述LoRa无线传输模块设于固定壳侧壁上。

3.根据权利要求2所述的开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：所述安装座和固定壳靠近升降座的一侧侧壁设有防滑硅胶板。

4.根据权利要求2所述的开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：所述超声波传感器靠近升降座的一侧设有超声波探头。

5.根据权利要求1所述的开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：所述监测主机上设有显示屏。

6.根据权利要求2所述的开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于：所述固定壳内设有电池，所述电池分别与特高频传感器、超声波传感器电性连接。

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