CN113917323B - 一种智能柱上开关监测系统及方法 - Google Patents

一种智能柱上开关监测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能柱上开关监测系统，其包括有柱上开关监测控制器，以及与所述柱上开关监测控制器均分别相连的SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块和报警模块；其中柱上开关监测控制器用于接收来自SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块的监测数据，分析判断当前柱上开关是否存在故障，并将检测数据及判断结果发送给后台监控平台。本发明还公开了相应的方法。实施本发明实施例，通过对柱上开关的运行状态进行监测和分析，能够极大地减少人工运维、巡检的工作量。

Description

一种智能柱上开关监测系统及方法
技术领域
本发明涉及电气安全技术领域，具体涉及一种智能柱上开关监测系统及方法。
背景技术
柱上开关是指用在电线杆上保障用电安全的一类安全开关，主要作用是隔离电路的高压市场上的柱上开关形式多样；性能也各不相同。柱上开关安装在配网架空线路上，长期在户外环境中运行，一旦出现故障，由于线路长，故障定位十分困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，本发明提供了一种对柱上开关进行智能监测的智能柱上开关监测系统及方法，通过对柱上开关的运行状态进行监测和分析，能够极大地减少人工运维、巡检的工作量。
为解决上述的技术问题，本发明的一方面，提供一种智能柱上开关监测系统，其特征在于，包括有柱上开关监测控制器，以及与所述柱上开关监测控制器均分别相连的SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块和报警模块；其中：
所述SF6密度监测模块，用于对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测；
所述机械特性监测模块，用于监测柱上分合闸开关电流、储能电机电流、柱上开关传动主轴的行程以及断路器分合闸电流；
所述电缆接头监测模块，用于检测电缆接头处的温度以及局部放电量；
所述柱上开关监测控制器，用于接收来自SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块的监测数据，分析判断当前柱上开关是否存在故障，并将检测数据及判断结果发送给后台监控平台；
所述报警模块，用于在所述柱上开关监测控制器判断当前柱上开关存在故障时，进行报警处理。
优选地，所述SF6密度监测模块包括有安装在柱上开关上的SF6密度传感器，用于对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测。
优选地，所述机械特性监测模块进一步包括：
分合闸开关电流监测模块，其包括安装在柱上开关的开闸线圈和合闸线圈上的第一电流传感器，用于检测柱上开关进行分合闸动作时开闸线圈和合闸线圈的电流变化；
储能电机电流监测模块，其包括安装在储能电机的线圈上的第二电流传感器，用于检测储能电机工作时的电流变化；
行程监测模块，其包括安装在柱上开关闸刀的传动主轴上的角速度传感器，用于检测在柱上开关的闸刀进行开闸和关闸动作时转动的角度；
断路器分合闸电流监测模块，其包括安装在断路器开闸线圈和合闸线圈上的第三电流传感器，用于检测断路器进行开闸和合闸动作时的电流变化。
优选地，所述电缆接头监测模块进一步包括：
浇筑在电缆接头内的温度传感器和放电检测传感器，用于分别检测接线柱导电时的电缆接头的温度和局部放电量。
优选地，所述柱上开关监测控制器进一步用于接收SF6密度传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、角速度传感器、温度传感器和放电检测传感器采集的数据，并对数据进行分析处理，通过无线传输模块将处理后的数据传输到后台监控平台。
作为本发明提供的一种智能柱上开关监测方法，其利用前述的智能柱上开关监测系统实现，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：分合闸开关进行开闸动作时，角速度传感器采集开闸动作时闸刀转动的开闸角度，第一电流传感器采集开闸动作时开闸线圈工作的开闸电流；
步骤S2：角速度传感器将采集的开闸角度发送到柱上开关监测控制器；
步骤S3：将开闸角度与额定开闸角度进行比较；若开闸角度≥额定开闸角度，则判定分合闸开关的开闸动作正常；若开闸角度＜额定开闸角度，则判定分合闸开关未完全打开，存在触电风险，通过报警模块进行报警，同时执行步骤S4；
步骤S4：将开闸电流与开闸额定电流相减，得到开闸电流误差值；
步骤S5：将开闸电流误差值与开闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是开闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成开闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S6：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是分合闸开关的机械故障导致的；柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S7：分合闸开关进行合闸动作时，角速度传感器采集合闸动作时闸刀转动的合闸角度，第一电流传感器采集合闸线圈工作时的合闸电流；
步骤S8：将开闸角度与合闸角度相减，得到开合闸角度误差值：开合闸角度误差值＝开闸角度-合闸角度；
步骤S9：将开合闸角度误差值与开合闸角度误差阈值进行比较；若开合闸角度误差值≤开合闸角度误差阈值，则判定分合闸开关的闸刀完全闭合，分合闸开关正常工作；若开合闸角度误差值＞开合闸角度误差阈值，则判定合闸过程中分合闸开关未完全闭合，分合闸开关未导通，执行步骤S10；
步骤S10：将合闸电流与合闸额定电流与相减，得到合闸电流误差值；
步骤S11：将合闸电流误差值与合闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是合闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成合闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S12：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是分合闸开关的机械故障导致的，柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供一种智能柱上开关监测系统及方法，针对柱上开关的结构和运行特点，首先从运行状态的监测入手，对柱上开关运行中的温升、局部放电、机械特性以及开关分合状态等参量进行监测，可以在故障时快速进行精确定位，快速对故障的位置进行筛选，排除故障干扰，后台监控平台能及时得到故障信息，对柱上开关进行检修。能够极大地减少人工运维、巡检的工作量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提供的一种智能柱上开关监测系统的一个实施例的主流程示意图；
图2为图1中机械特性监测模块的结构示意图。
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所示，示出了本发明提供的一种智能柱上开关监测系统，其包括有柱上开关监测控制器1，以及与所述柱上开关监测控制器1均分别相连的SF6密度监测模块2、机械特性监测模块3、电缆接头监测模块4和报警模块5；其中：
所述SF6密度监测模块2，用于对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测；在一个具体的例子中，所述SF6密度监测模块包括有安装在柱上开关上的SF6密度传感器，以实现对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测的功能；当柱上开关周围的浓度过高时，证明采用SF6气体绝缘的柱上开关的SF6气体出现泄漏，需要及时作出报警处理；
所述机械特性监测模块3，用于监测柱上分合闸开关电流、储能电机电流、柱上开关传动主轴的行程以及断路器分合闸电流；
所述电缆接头监测模块4，用于检测电缆接头处的温度以及局部放电量；在一个具体的例子中，所述电缆接头监测模块4进一步包括：浇筑在电缆接头内的温度传感器和放电检测传感器，用于分别检测接线柱导电时的电缆接头的温度和局部放电量，由此来监测电缆接头与线缆的接触是否良好，避免出现过热或断路的故障；
所述柱上开关监测控制器1，用于接收来自SF6密度监测模块2、机械特性监测模块3、电缆接头监测模块4的监测数据，分析判断当前柱上开关是否存在故障，并将检测数据及判断结果发送给后台监控平台(未示出)；
所述报警模块5，用于在所述柱上开关监测控制器判断当前柱上开关存在故障时，进行报警处理。在一个具体的例子中，所述报警模块5可以采用声光等方式进行报警。
在一个具体的例子中，所述机械特性监测模块3进一步包括：
分合闸开关电流监测模块30，其包括安装在柱上开关的开闸线圈和合闸线圈上的第一电流传感器，用于检测柱上开关进行分合闸动作时开闸线圈和合闸线圈的电流变化；
储能电机电流监测模块31，其包括安装在储能电机的线圈上的第二电流传感器，用于检测储能电机工作时的电流变化；当储能电机的线圈上的电流出现较大波动时，证明储能电机工作出现故障，需要及时报警给后台监控平台，进行检修；
行程监测模块32，其包括安装在柱上开关闸刀的传动主轴上的角速度传感器，用于检测在柱上开关的闸刀进行开闸和关闸动作时转动的角度；只有当闸刀开闸转动的角度达到足够大时，柱上开关才能完全断开，否则断开不完全，容易出现触电风险；
断路器分合闸电流监测模块33，其包括安装在断路器开闸线圈和合闸线圈上的第三电流传感器，用于检测断路器进行开闸和合闸动作时的电流变化。一般地，当断路器开闸线圈和合闸线圈的电流出现较大波动时，证明断路器出现故障或具有发生故障的风险，提醒后台监控平台进行检修；
更具体地，所述柱上开关监测控制器1进一步用于接收SF6密度传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、角速度传感器、温度传感器和放电检测传感器采集的数据，并对数据进行分析处理，通过无线传输模块6将处理后的数据传输到后台监控平台。
所述柱上开关监测控制器1中的分析处理过程，后续将结合本发明提供的方法进行说明。
作为本发明的另一方面，还提供一种智能柱上开关监测方法，其利用前述图1及图2中的智能柱上开关监测系统实现，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：分合闸开关进行开闸动作时，角速度传感器采集开闸动作时闸刀转动的开闸角度，第一电流传感器采集开闸动作时开闸线圈工作的开闸电流；
步骤S2：角速度传感器将采集的开闸角度发送到柱上开关监测控制器；
步骤S3：将开闸角度与额定开闸角度进行比较；若开闸角度≥额定开闸角度，则判定分合闸开关的开闸动作正常；若开闸角度＜额定开闸角度，则判定分合闸开关未完全打开，存在触电风险，通过报警模块进行报警，同时执行步骤S4；
步骤S4：将开闸电流与开闸额定电流相减，得到开闸电流误差值；
步骤S5：将开闸电流误差值与开闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是开闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成开闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S6：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是分合闸开关的机械故障导致的；柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S7：分合闸开关进行合闸动作时，角速度传感器采集合闸动作时闸刀转动的合闸角度，第一电流传感器采集合闸线圈工作时的合闸电流；
步骤S8：将开闸角度与合闸角度相减，得到开合闸角度误差值：开合闸角度误差值＝开闸角度-合闸角度；
步骤S9：将开合闸角度误差值与开合闸角度误差阈值进行比较；若开合闸角度误差值≤开合闸角度误差阈值，则判定分合闸开关的闸刀完全闭合，分合闸开关正常工作；若开合闸角度误差值＞开合闸角度误差阈值，则判定合闸过程中分合闸开关未完全闭合，分合闸开关未导通，执行步骤S10；
步骤S10：将合闸电流与合闸额定电流与相减，得到合闸电流误差值；
步骤S11：将合闸电流误差值与合闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是合闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成合闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S12：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是分合闸开关的机械故障导致的，柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台。
更多的细节可以结合前述对图1和图2的描述，在此不进行赘述。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供一种智能柱上开关监测系统及方法，针对柱上开关的结构和运行特点，首先从运行状态的监测入手，对柱上开关运行中的温升、局部放电、机械特性以及开关分合状态等参量进行监测，可以在故障时快速进行精确定位，快速对故障的位置进行筛选，排除故障干扰，后台监控平台能及时得到故障信息，对柱上开关进行检修。能够极大地减少人工运维、巡检的工作量。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种智能柱上开关监测方法，利用一智能柱上开关监测系统实现，所述智能柱上开关监测系统包括有柱上开关监测控制器，以及与所述柱上开关监测控制器均分别相连的SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块和报警模块，其中：
SF6密度监测模块，用于对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测；
所述机械特性监测模块，用于监测柱上分合闸开关电流、储能电机电流、柱上开关传动主轴的行程以及断路器分合闸电流；
所述电缆接头监测模块，用于检测电缆接头处的温度以及局部放电量；
所述柱上开关监测控制器，用于接收来自SF6密度监测模块、机械特性监测模块、电缆接头监测模块的监测数据，分析判断当前柱上开关是否存在故障，并将检测数据及判断结果发送给后台监控平台；
所述报警模块，用于在所述柱上开关监测控制器判断当前柱上开关存在故障时，进行报警处理；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：分合闸开关进行开闸动作时，角速度传感器采集开闸动作时闸刀转动的开闸角度，第一电流传感器采集开闸动作时开闸线圈工作的开闸电流；
步骤S2：角速度传感器将采集的开闸角度发送到柱上开关监测控制器；
步骤S3：将开闸角度与额定开闸角度进行比较；若开闸角度≥额定开闸角度，则判定分合闸开关的开闸动作正常；若开闸角度＜额定开闸角度，则判定分合闸开关未完全打开，存在触电风险，通过报警模块进行报警，同时执行步骤S4；
步骤S4：将开闸电流与开闸额定电流相减，得到开闸电流误差值；
步骤S5：将开闸电流误差值与开闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是开闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成开闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S6：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未断开的原因是分合闸开关的机械故障导致的；柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S7：分合闸开关进行合闸动作时，角速度传感器采集合闸动作时闸刀转动的合闸角度，第一电流传感器采集合闸线圈工作时的合闸电流；
步骤S8：将开闸角度与合闸角度相减，得到开合闸角度误差值；
步骤S9：将开合闸角度误差值与开合闸角度误差阈值进行比较；若开合闸角度误差值≤开合闸角度误差阈值，则判定分合闸开关的闸刀完全闭合，分合闸开关正常工作；若开合闸角度误差值＞开合闸角度误差阈值，则判定合闸过程中分合闸开关未完全闭合，分合闸开关未导通，执行步骤S10；
步骤S10：将合闸电流与合闸额定电流与相减，得到合闸电流误差值；
步骤S11：将合闸电流误差值与合闸电流误差阈值进行比较；若开闸电流误差值＞开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是合闸线圈的故障导致的，柱上开关监测控制器生成合闸线圈故障信号并发送到后台监控平台；
步骤S12：若开闸电流误差值≤开闸电流误差阈值，则判定分合闸开关未完全闭合的原因是分合闸开关的机械故障导致的，柱上开关监测控制器生成分合闸开关机械故障信号并发送到后台监控平台。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述SF6密度监测模块包括有安装在柱上开关上的SF6密度传感器，用于对柱上开关周围的SF6气体浓度进行检测。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机械特性监测模块进一步包括：
分合闸开关电流监测模块，其包括安装在柱上开关的开闸线圈和合闸线圈上的第一电流传感器，用于检测柱上开关进行分合闸动作时开闸线圈和合闸线圈的电流变化；
储能电机电流监测模块，其包括安装在储能电机的线圈上的第二电流传感器，用于检测储能电机工作时的电流变化；
行程监测模块，其包括安装在柱上开关闸刀的传动主轴上的角速度传感器，用于检测在柱上开关的闸刀进行开闸和关闸动作时转动的角度；
断路器分合闸电流监测模块，其包括安装在断路器开闸线圈和合闸线圈上的第三电流传感器，用于检测断路器进行开闸和合闸动作时的电流变化。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电缆接头监测模块进一步包括：
浇筑在电缆接头内的温度传感器和放电检测传感器，用于分别检测接线柱导电时的电缆接头的温度和局部放电量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中：
所述柱上开关监测控制器进一步用于接收SF6密度传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、角速度传感器、温度传感器和放电检测传感器采集的数据，并对数据进行分析处理，通过无线传输模块将处理后的数据传输到后台监控平台。
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