CN113985219A - 一种开关柜局部放电和温度联合监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关柜局部放电和温度联合监测系统及监测方法，属于电力技术领域，目的在于克服现有局部放电和温度联合监测系统存在较大漏检风险的缺陷。监测方法，包括以下步骤：获取温度信号和混合信号；滤除混合信号中的干扰信号以获得滤波信号；当温度信号超出标准温度信号范围时，判定开关柜温度异常，否则判定开关柜温度正常；将滤波信号和标准局放信号进行比对，当滤波信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在局放现象，否则判定开关柜没有局放现象；当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象时，发出告警。系统能够连续监测开关柜的温度状况和局放状况，避免在两种状况监测之间切换，避免漏检，提高温度状况和局放状况监测的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，涉及一种开关柜局部放电和温度联合监测系统及监测方法。
背景技术
高压开关柜是电力系统中不可缺少的重要设备，它在电力系统中的作用主要包括网络控制、电路通断以及设备保护等，高压开关柜及其内部高压设备的运行可靠性与稳定性直接影响电网的正常运行与安全。
在人们对用电质量要求与日俱增的情况下，电力开关柜的安全有效运行成为了其中至关重要的一点。现在电力开关柜的运行状态检测一般采用工作人员定期巡检的方式，人工巡检只能周期性的进行检测，无法对运行中的设备进行实时检测，开关柜故障经常无法被工作人员发现。
电力开关柜在长期运行的过程中，内部的刀闸开关由于连接点老化、氧化或者接触电阻过大而过热。电力开关柜由于其全封闭的结构，巡检人员往往不能及时发现刀闸开关的过热情况。电力开关柜的温度超过阈值，将会引起内部的绝缘性能降低，设备故障异常放电，直接影响设备的安全稳定运行。而且过热是一个不断累积的状态，如果这种情况没有被发现并且得到控制，设备的绝缘性能会受到很大的影响。
现有技术中有一种开关柜的局部放电和温度联合监测系统，其包括：温度传感器，复合传感天线，阅读器，其与所述复合传感天线连接。该专利的系统和方法可以分时复合检测目标(尤其是高压电力设备)的局部放电和温度两种特征量，以基于该两种特征量之间的关联更好地评估目标的状态。系统在一时间段内接收目标产生的局部放电信号，在另一时间段内接收该温度信号，不能实现温度以及局放的的连续监测，存在漏判风险。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题提出一种开关柜局部放电和温度联合监测系统及监测方法，目的在于克服现有局部放电和温度联合监测系统存在较大漏检风险的缺陷。
本发明是这样实现的：
一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，包括设置在开关柜内的温度传感器，其特征在于，
系统还包括：
超高频阅读器，用于连续且同时获取局放信号和温度传感器的温度信号，根据温度信号，对局放信号中混合的温度信号进行滤波处理；
存储器，储存预设的标准温度信号和标准局放信号；
处理器，获取超高频阅读器上的温度信号及经过滤波处理的局放信号，并将温度信号和标准温度信号进行比对，将局放信号和标准局放信号进行比对，当温度信号超出标准温度信号范围和/或局放信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在异常。
所述温度传感器为RFID无源无线温度传感器，所述超高频阅读器上设有RFID模块，所述超高频阅读器向温度传感器发出915MHz超高频温度获取信号，温度传感器将温度信号加载在915MHz超高频温度获取信号中返回超高频阅读器。
所述温度传感器设置在开关柜的触头处，超高频阅读器放置在开关柜的内壁上。
所述开关柜包括上柜体和下柜体，所述上柜体的两侧都设置超高频阅读器，所述下柜体的一侧设有超高频阅读器，三个超高频阅读器对应三个温度传感器。
所述超高频阅读器上设有超高频信号传感器，所述超高频信号传感器的局放监测带宽为500-1500MHz。
所述系统还包括上位机，所述处理器上设有通讯模块与上位机无线连接，所述通讯模块将处理器获取的温度信号和判定的异常状况传输至上位机。
一种开关柜局部放电和温度联合监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过超高频阅读器连续获取温度信号和混合信号；
根据温度信号，滤除混合信号中符合温度信号特征的干扰信号以获得滤波信号；
将温度信号和标准温度信号进行比对，当温度信号超出标准温度信号范围时，判定开关柜温度异常，否则判定开关柜温度正常；
将滤波信号和标准局放信号进行比对，当滤波信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在局放现象，否则判定开关柜没有局放现象；
当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象时，发出告警。
根据滤波温度信号＝k*温度信号，获取滤波温度信号，将滤波温度信号与混合信号进行比对，以判断混合信号中是否存在符合滤波温度信号特征的干扰信号；
当混合信号中不存在符合滤波温度信号特征的干扰信号时，调整k值，直到判断出混合信号中存在符合滤波温度信号特征的干扰信号。
当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象的异常时，将异常前10s的温度信号和滤波信号储存在存储器中。
本发明所提供的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统及监测方法，能够连续监测开关柜的温度状况和局放状况，避免在两种状况监测之间切换，避免漏检，提高温度状况和局放状况监测的可靠性。
附图说明
图1为监测方法流程示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例公开了一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，包括设置在开关柜内的温度传感器，系统还包括超高频阅读器、存储器、处理器。
超高频阅读器通过超高频信号传感器可以同时获取开关柜的温度信号与局放信号，通过后续的信号分离算法可以实现温度信号与局放信号分离以及获取，可以实现开关柜温度状态与局放状态的持续监测，避免故障的漏判。
所述温度传感器为RFID无源无线温度传感器，所述超高频阅读器上设有RFID模块，所述超高频阅读器向温度传感器发出915MHz超高频温度获取信号，温度传感器将温度信号加载在915MHz超高频温度获取信号中返回超高频阅读器。所述超高频阅读器上设有超高频信号传感器，所述超高频信号传感器的局放监测带宽为500-1500MHz。
超高频阅读器获取的局放信号时，同时会获取温度信号，就形成了混合信号，温度信号对局放信号的监测造成干扰。超高频阅读器基于温度信号，对混合信号进行滤波处理，将混合信号中的对应于温度信号的干扰信号滤除，获取滤波信号。超高频阅读器内部使用处理器FPGA以获取开关柜长时间运行状态下的温度信号、局放信号并进行预处理。
存储器储存标准温度信号和标准局放信号；处理器获取超高频阅读器上的温度信号及经过滤波处理的局放信号，即超高频阅读器得到温度信号和滤波信号，并将温度信号和预设的标准温度信号进行比对，将局放信号和标准局放信号进行比对，即将滤波信号和标准局放信号进行对比，当温度信号超出标准温度信号范围和/或局放信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在异常。所述系统还包括上位机，所述处理器上设有通讯模块与上位机无线连接，所述通讯模块将处理器获取的温度信号和判定的异常状况传输至上位机，向上位机发出告警。
存储器采用Flash、SRAM、RAM混合内存，保证数据的安全可靠。处理器与存储器外部均采用屏蔽外壳，使得处理器与存储器具有抗电场干扰能力。
通讯模块包括4G/5G无线发射装置。通讯模块对处理器的运行状态数据进行解析与处理并传输至上位机。上位机接收通讯模块的信号并进行存储、下载和显示，再通过上位机的软件可以获取开关柜在运行时的温度以及局放数据。
所述温度传感器设置在开关柜的触头处，超高频阅读器放置在开关柜的内壁上。安装在触头的RFID无源无线温度传感器可以长时间稳定地获得触头的温度信息，无源无线设计可以有效地避免高压端通过连接线朝低压外壳放电，实现高压与低压的隔离。
所述开关柜包括上柜体和下柜体，所述上柜体的两侧都设置超高频阅读器，所述下柜体的一侧设有超高频阅读器，三个超高频阅读器对应三个温度传感器。
如图1所示，开关柜局部放电和温度联合监测方法，包括以下步骤：
步骤一、通过超高频阅读器连续获取温度信号和混合信号。
步骤二、根据温度信号，滤除混合信号中符合温度信号特征的干扰信号以获得滤波信号。根据滤波温度信号＝k*温度信号，获取滤波温度信号，将滤波温度信号与混合信号进行比对，以判断混合信号中是否存在符合滤波温度信号特征的干扰信号；当混合信号中不存在符合滤波温度信号特征的干扰信号时，调整k值，直到判断出混合信号中存在符合滤波温度信号特征的干扰信号，然后再进行滤波处理。k可以是1、0.8等数值。在其他可选的实施例中，也可以根据温度信号和混合信号的放大状况，确定一个k值。
步骤三、将温度信号和标准温度信号进行比对，当温度信号超出标准温度信号范围时，判定开关柜温度异常，否则判定开关柜温度正常；
将滤波信号和标准局放信号进行比对，当滤波信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在局放现象，否则判定开关柜没有局放现象；
步骤四、当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象时，发出告警。
步骤五、当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象的异常时，将异常前10s的温度信号和滤波信号储存在存储器中。这样便于后续进行故障诊断和预判，便于后续进一步分析，进一步提高开关柜的安全性。
Claims (9)
1.一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，包括设置在开关柜内的温度传感器，其特征在于，
系统还包括：
超高频阅读器，用于连续且同时获取局放信号和温度传感器的温度信号，根据温度信号，对局放信号中混合的温度信号进行滤波处理；
存储器，储存标准温度信号和标准局放信号；
处理器，获取超高频阅读器上的温度信号及经过滤波处理的局放信号，并将温度信号和标准温度信号进行比对，将局放信号和标准局放信号进行比对，当温度信号超出标准温度信号范围和/或局放信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在异常。
2.根据权利要求1所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，其特征在于，所述温度传感器为RFID无源无线温度传感器，所述超高频阅读器上设有RFID模块，所述超高频阅读器向温度传感器发出915MHz超高频温度获取信号，温度传感器将温度信号加载在915MHz超高频温度获取信号中返回超高频阅读器。
3.根据权利要求2所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，其特征在于，所述温度传感器设置在开关柜的触头处，超高频阅读器放置在开关柜的内壁上。
4.根据权利要求3所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，其特征在于，所述开关柜包括上柜体和下柜体，所述上柜体的两侧都设置超高频阅读器，所述下柜体的一侧设有超高频阅读器，三个超高频阅读器对应三个温度传感器。
5.根据权利要求2所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，其特征在于，所述超高频阅读器上设有超高频信号传感器，所述超高频信号传感器的局放监测带宽为500-1500MHz。
6.根据权利要求1所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测系统，其特征在于，所述系统还包括上位机，所述处理器上设有通讯模块与上位机无线连接，所述通讯模块将处理器获取的温度信号和判定的异常状况传输至上位机。
7.一种开关柜局部放电和温度联合监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过超高频阅读器连续获取温度信号和混合信号；
根据温度信号，滤除混合信号中符合温度信号特征的干扰信号以获得滤波信号；
将温度信号和标准温度信号进行比对，当温度信号超出标准温度信号范围时，判定开关柜温度异常，否则判定开关柜温度正常；
将滤波信号和标准局放信号进行比对，当滤波信号符合标准局放信号时，判定开关柜存在局放现象，否则判定开关柜没有局放现象；
当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象时，发出告警。
8.根据权利要求7所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测方法，其特征在于，根据滤波温度信号＝k*温度信号，获取滤波温度信号，将滤波温度信号与混合信号进行比对，以判断混合信号中是否存在符合滤波温度信号特征的干扰信号；
当混合信号中不存在符合滤波温度信号特征的干扰信号时，调整k值，直到判断出混合信号中存在符合滤波温度信号特征的干扰信号。
9.根据权利要求7所述的一种开关柜局部放电和温度联合监测方法，其特征在于，当开关柜温度异常或开关柜存在局放现象的异常时，将异常前10s的温度信号和滤波信号储存在存储器中。
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