CN114779026A - 一种环网柜绝缘状态在线监测装置 - Google Patents

一种环网柜绝缘状态在线监测装置 Download PDF

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张黎
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赵静
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Abstract

本申请实施例提供的环网柜绝缘状态在线监测装置，包括嵌入式处理芯片、检测模块、监控模块、通讯模块和内存模块，检测模块包括第一传感器模块，第一传感器模块包括第一特征气体传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，第一特征气体传感器、第一温度传感器、第一湿度传感器、监控模块、通讯模块和内存模块均与嵌入式处理芯片连接。通过检测模块同时检测环网柜内的特征气体、温度和湿度，通过监控模块对环网柜内设定的位置进行监控、在环网柜异常时对环网柜内设定的位置进行抓拍或视频录制，提高了对环网柜绝缘状态的监测效果。嵌入式处理芯片通过通讯模块将检测模块和监控模块的数据上传，提高了对环网柜绝缘状态的监测实时性。

Description

一种环网柜绝缘状态在线监测装置
技术领域
本申请涉及环网柜领域，尤其涉及一种环网柜绝缘状态在线监测装置。
背景技术
环网柜是一组输配电气设备装在金属或非金属绝缘柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，是电力系统的一个重要组成部分。环网柜一般放置环境复杂多变的户外，当环网柜处于温差大、湿度高的环境时，环网柜内部易形成凝露。凝露会使环网柜的绝缘性能降低，导致环网柜局部放电，而长时间的局部放电会导致环网柜的绝缘材料因老化严重而发生分解，进而造成环网柜产生绝缘故障。环网柜发生绝缘故障，会直接影响环网柜相邻的电力设备，导致大面积的用户用电受阻，影响整个电力系统的安全稳定运行，甚至可能引发火灾，酿成重大事故。
为了避免环网柜绝缘故障对电力系统的安全稳定运行造成影响，由于环网柜处于温差大、湿度高的环境时，环网柜内部易形成凝露，进而易造成环网柜的绝缘故障，因此现有技术通过对环网柜内的温度和湿度的监测的方式，间接监测环网柜的绝缘状态。
然而，上述现有技术中仅监测温度和湿度，对环网柜的绝缘状态的监测效果较差。
发明内容
本申请提供了一种环网柜绝缘状态在线监测装置，以解决仅监测温度和湿度时，对环网柜的绝缘状态的监测效果较差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例公开了一种环网柜绝缘状态在线监测装置，包括嵌入式处理芯片、检测模块、监控模块、通讯模块和内存模块，检测模块包括第一传感器模块，第一传感器模块包括第一特征气体传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，其中，
第一特征气体传感器、第一温度传感器、第一湿度传感器、监控模块、通讯模块和内存模块均与嵌入式处理芯片相连接。
可选的，第一特征气体传感器为电化学传感器，用于监测一氧化碳的浓度。
可选的，监控模块包括摄像头模块，摄像头模块的长度为10mm，宽度为10mm，高度为10mm，摄像头模块包括高清摄像头、红外LED灯和闪光灯，高清摄像头、红外LED灯和闪光灯均与嵌入式处理芯片相连接。
可选的，还包括服务器，嵌入式处理芯片通过通讯模块与服务器通讯连接。
可选的，通讯模块包括：
4G模块，用于将串口数据转换为网络数据上传至服务器；
WIFI模块，用于串口数据转换为网络数据上传至服务器；
4G模块和WIFI模块均与嵌入式处理芯片相连接，LTE-FDD最大下行速率为200Mbps，最大上行速率为75Mbps，LTE-TDD最大下行速率为130Mbps，最大上行速率为35Mbps，4G模块支持数据透明传输，支持TCP/UDP协议，支持心跳包和注册包功能。
可选的，内存模块包括：
Flash模块，用于存储图片和视频数据；
TF内存卡模块，用于存储图片和视频数据；
Flash模块和TF内存卡模块均与嵌入式处理芯片相连接，Flash模块的存储空间为64M，TF内存卡模块的存储空间为8-64GB。
可选的，还包括第二传感器模块和第三传感器模块，第二传感器模块包括第二特征气体传感器，用于监测氢气的浓度、第二温度传感器和第二湿度传感器，第三传感器模块包括第三特征气体传感器，用于监测总烃的浓度、第三温度传感器和第三湿度传感器，第二特征气体传感器、第二温度传感器、第二湿度传感器、第三特征气体传感器、第三温度传感器和第三湿度传感器均与嵌入式处理芯片相连接。
可选的，第一特征气体传感器为温度补偿型特征气体传感器，温度补偿型特征气体传感器的温度补偿范围为-40℃至+70℃，测量范围为0-1000ppm，分辨率为0.1ppm，误差为±3％，温度补偿型特征气体传感器的长度为10mm，宽度为10mm，高度为6.5mm。
可选的，第一温度传感器的测量范围为-40℃-125℃，分辨率为0.1℃，误差为±0.2℃。
可选的，第一湿度传感器的测量范围为0-100％，分辨率为0.1％，误差为±2％。
本申请的有益效果为：
本申请实施例提供的环网柜绝缘状态在线监测装置，包括嵌入式处理芯片、检测模块、监控模块、通讯模块和内存模块，检测模块包括第一传感器模块，第一传感器模块包括第一特征气体传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，第一特征气体传感器、第一温度传感器、第一湿度传感器、监控模块、通讯模块和内存模块均与嵌入式处理芯片相连接。通过检测模块同时对环网柜内的特征气体、温度和湿度进行检测，通过监控模块对环网柜内设定的位置进行监控以及在环网柜异常时对环网柜内设定的位置进行抓拍或视频录制，提高了对环网柜的绝缘状态的监测效果。嵌入式处理芯片通过通讯模块将检测模块和监控模块的数据上传，提高了对环网柜的绝缘状态的监测实时性。通过内存模块实现对监控模块抓拍的图片或录制的视频进行记录与存储，在需要查看监控模块抓拍图片的图片或录制的视频时，便于调取。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种环网柜绝缘状态在线监测装置的结构示意图；
其中：
1-嵌入式处理芯片、2-检测模块、21-第一传感器模块、211-第一特征气体传感器、212-第一温度传感器、213-第一湿度传感器、22-第二传感器模块、221-第二特征气体传感器、222-第二温度传感器、223-第二湿度传感器、23-第三传感器模块、231-第三特征气体传感器、232-第三温度传感器、233-第三湿度传感器、3-监控模块、4-通讯模块、5-内存模块、6-服务器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
参见图1，本申请实施例提供了一种环网柜绝缘状态在线监测装置，包括嵌入式处理芯片1、检测模块2、监控模块3、通讯模块4和内存模块5，检测模块2包括第一传感器模块21，第一传感器模块21包括第一特征气体传感器211、第一温度传感器212和第一湿度传感器213，第一特征气体传感器211、第一温度传感器212、第一湿度传感器213、监控模块3、通讯模块4和内存模块5均与嵌入式处理芯片1相连接。
在一些实施例中，第一特征气体传感器211为电化学传感器，用于监测一氧化碳的浓度。
在一些实施例中，当环网柜内湿度高于80％时，氢气浓度会明显偏高，当环网柜内温度高于30℃时，一氧化碳浓度会明显偏高。
在一些实施例中，环网柜内温度不高于30℃且湿度不高于80％的情况下，总烃浓度低于氢气浓度，总烃浓度低于一氧化碳浓度，氢气和一氧化碳浓度相近，且一氧化碳浓度不高于30ppm时，环网柜有局部放电，环网柜绝缘无损伤；氢气浓度高于一氧化碳浓度，氢气浓度高于总烃浓度，且一氧化碳浓度不高于50ppm时，环网柜有局部放电，环网柜绝缘轻微损伤；总烃浓度高于氢气浓度，氢气浓度高于一氧化碳浓度，且一氧化碳浓度高于50ppm时，环网柜有局部放电，环网柜绝缘严重损伤。
通过检测模块2同时对环网柜内的特征气体、温度和湿度进行检测，根据监测到的一氧化碳、氢气和总烃的浓度关系，判断绝缘故障的程度，将环网柜温度、湿度与根据特征气体浓度关系得出的绝缘故障的程度判断结果相结合，对环网柜的绝缘状态进行判断，提高了对环网柜的绝缘状态的监测效果。
在一些实施例中，监控模块3包括摄像头模块，摄像头模块的长度为10mm，宽度为10mm，高度为10mm，摄像头模块包括高清摄像头、红外LED灯和闪光灯，高清摄像头、红外LED灯和闪光灯均与嵌入式处理芯片1相连接。
由于环网柜内光线较暗，因此，为了在需要时对环网柜内设定的位置进行清晰的监控，
嵌入式处理芯片1接收到开启监控信号后，嵌入式处理芯片1发送开启红外LED灯的信号或开启闪光灯的信号至摄像头模块，摄像头模块开启红外LED灯或开启闪光灯后，向嵌入式处理芯片1发送开启成功信号，嵌入式处理芯片1发送开启高清摄像头的信号，摄像头模块开启高清摄像头，以对环网柜内设定的位置进行监控，其中，开启红外LED灯可提高环网柜内的亮度，开启闪光灯可在亮度不足时进行补光。
将环网柜温度、湿度与根据特征气体浓度关系得出的绝缘故障的程度判断结果相结合，对环网柜的绝缘状态进行判断，但判断结果为环网柜异常时，为了对环网柜内设定的位置(异常位置)进行抓拍或视频录制，嵌入式处理芯片1接收到异常信号后，嵌入式处理芯片1发送开启红外LED灯的信号或开启闪光灯的信号至摄像头模块，摄像头模块开启红外LED灯或开启闪光灯后，向嵌入式处理芯片1发送开启成功信号，嵌入式处理芯片1发送开启高清摄像头的信号以及抓拍信号或录制视频信号，摄像头模块开启高清摄像头，以对环网柜内设定的位置(异常位置)进行抓拍或录制视频，其中，开启红外LED灯可提高环网柜内的亮度，开启闪光灯可在亮度不足时进行补光。
在一些实施例中，还包括服务器6，嵌入式处理芯片1通过通讯模块4与服务器6通讯连接。
嵌入式处理芯片1通过通讯模块4将检测模块2检测到的数据和监控模块3抓拍的照片和录制的视频上传至服务器6，可通过服务器6对应的显示装置实时查看检测模块2检测到的数据和监控模块3抓拍的照片和录制的视频，提高了对环网柜的绝缘状态的监测实时性。
在一些实施例中，通讯模块4包括：
4G模块，用于将串口数据转换为网络数据上传至服务器6；
WIFI模块，用于串口数据转换为网络数据上传至服务器6；
4G模块和WIFI模块均与嵌入式处理芯片1相连接，LTE-FDD最大下行速率为200Mbps，最大上行速率为75Mbps，LTE-TDD最大下行速率为130Mbps，最大上行速率为35Mbps，4G模块支持数据透明传输，支持TCP/UDP协议，支持心跳包和注册包功能。
嵌入式处理芯片1与4G模块通过UART5接口连接并进行数据传输，嵌入式处理芯片1与WIFI模块通过UART4接口连接并进行数据传输。
在一些实施例中，当本申请实施例提供的环网柜绝缘状态在线监测装置增加需要网络传输数据的模块时，WIFI模块可作为无线接入装置，为增加的网络传输数据的模块提供网络。
在一些实施例中，内存模块5包括：
Flash模块，用于存储图片和视频数据；
TF内存卡模块，用于存储图片和视频数据；
Flash模块和TF内存卡模块均与嵌入式处理芯片1相连接，Flash模块的存储空间为64M，TF内存卡模块的存储空间为8-64GB。
监控模块3与嵌入式处理芯片1通过GPIO接口连接，且通过GPIO接口将抓拍的图片或录制的视频发送至嵌入式处理芯片1，嵌入式处理芯片1与内存模块5通过SPI或SDIO接口连接，且嵌入式处理芯片1通过SPI或SDIO接口将监控模块3抓拍的图片或录制的视频存储于内存模块5。通过内存模块5实现对监控模块3抓拍的图片或录制的视频进行记录与存储，实现对监控的历史数据的记录。在需要通过服务器6对应的显示装置查看监控模块3抓拍图片的图片或录制的视频时，便于调取。
在一些实施例中，还包括第二传感器模块22和第三传感器模块23，第二传感器模块22包括第二特征气体传感器221，用于监测氢气的浓度、第二温度传感器222和第二湿度传感器223，第三传感器模块23包括第三特征气体传感器231，用于监测总烃的浓度、第三温度传感器232和第三湿度传感器233，第二特征气体传感器221、第二温度传感器222、第二湿度传感器223、第三特征气体传感器231、第三温度传感器232和第三湿度传感器233均与嵌入式处理芯片1相连接。
嵌入式处理芯片1同时与第一传感器模块21、第二传感器模块22和第三传感器模块23连接，且第一传感器模块21、第二传感器模块22和第三传感器模块23均包括特征气体传感器、温度传感器和湿度传感器，可对环网柜三个不同位置进行三个维度的检测，提高了对环网柜的绝缘状态的监测效果。
嵌入式处理芯片1通过USART1接口与第一传感器模块21连接并进行数据传输，嵌入式处理芯片1通过USART2接口与第二传感器模块22连接并进行数据传输，嵌入式处理芯片1通过USART3接口与第三传感器模块23连接并进行数据传输。
在一些实施例中，第二特征气体传感器221、第三特征气体传感器231与第一特征气体传感器211均为温度补偿型特征气体传感器，温度补偿型特征气体传感器的温度补偿范围为-40℃至+70℃，测量范围为0-1000ppm，分辨率为0.1ppm，误差为±3％，温度补偿型特征气体传感器的长度为10mm，宽度为10mm，高度为6.5mm。
在一些实施例中，第二温度传感器222、第三温度传感器232与第一温度传感器212的测量范围均为-40℃-125℃，分辨率均为0.1℃，误差均为±0.2℃。
在一些实施例中，第二湿度传感器223、第三湿度传感器233与第一湿度传感器213的测量范围均为0-100％，分辨率均为0.1％，误差均为±2％。
本申请实施例提供的一种环网柜绝缘状态在线监测装置的安装方法：
停电安装：
将环网柜绝缘状态在线监测装置固定在环网柜电缆室侧壁靠近电缆室顶板处，同时调整好监控模块3中摄像头的拍摄角度。环网柜绝缘状态在线监测装置采用电源适配器进行供电，电源适配器进线端接入环网柜仪表室AC220V开关出线处，电源适配器直流出线端插入监测装置电源插口，电源适配器导线从仪表室沿着环网柜内二次线穿线孔引入电缆室。
带电安装：
环网柜绝缘状态在线监测装置中的特征气体传感器和摄像头模块均可以加装排线与装置本体进行分离安装。将环网柜绝缘状态在线监测装置固定在机构室内，然后将特征气体传感器和摄像头模块通过二次线穿线孔穿入电缆室，并调整好安装角度。环网柜绝缘状态在线监测装置安装完毕后拍摄现场安装照片并记录安装位置信息及其他相关信息，并把记录信息上传至服务器。
由上述实施例可见，本申请实施例提供的环网柜绝缘状态在线监测装置，包括嵌入式处理芯片、检测模块、监控模块、通讯模块和内存模块，检测模块包括第一传感器模块，第一传感器模块包括第一特征气体传感器、第一温度传感器和第一湿度传感器，第一特征气体传感器、第一温度传感器、第一湿度传感器、监控模块、通讯模块和内存模块均与嵌入式处理芯片相连接。本申请提供的环网柜绝缘状态在线监测装置采用一体化设计，集成了嵌入式处理芯片、检测模块、监控模块、通讯模块、内存模块于一体，适用于各种结构的环网柜，极大地降低了现场安装与调试难度，运行稳定可靠性高。通过检测模块同时对环网柜内的特征气体、温度和湿度进行检测，通过监控模块对环网柜内设定的位置进行监控以及在环网柜异常时对环网柜内设定的位置进行抓拍或视频录制，降低运维人员现场查看次数，可做到非必要不维护，降低了环网柜人工运维成本的同时，提高了对环网柜的绝缘状态的监测效果。嵌入式处理芯片通过通讯模块将检测模块和监控模块的数据上传，提高了对环网柜的绝缘状态的监测实时性。通过内存模块实现对监控模块抓拍的图片或录制的视频进行记录与存储，在需要查看监控模块抓拍图片的图片或录制的视频时，便于调取。
由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。
需要说明的是，在本说明书中，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，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。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电路结构、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电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，包括：嵌入式处理芯片(1)、检测模块(2)、监控模块(3)、通讯模块(4)和内存模块(5)，所述检测模块(2)包括第一传感器模块(21)，所述第一传感器模块(21)包括第一特征气体传感器(211)、第一温度传感器(212)和第一湿度传感器(213)，其中，
所述第一特征气体传感器(211)、所述第一温度传感器(212)、所述第一湿度传感器(213)、所述监控模块(3)、所述通讯模块(4)和所述内存模块(5)均与所述嵌入式处理芯片(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述第一特征气体传感器(211)为电化学传感器，用于监测一氧化碳的浓度。
3.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述监控模块(3)包括摄像头模块，所述摄像头模块的长度为10mm，宽度为10mm，高度为10mm，所述摄像头模块包括高清摄像头、红外LED灯和闪光灯，所述高清摄像头、所述红外LED灯和所述闪光灯均与所述嵌入式处理芯片(1)相连接。
4.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，还包括服务器(6)，所述嵌入式处理芯片(1)通过所述通讯模块(4)与所述服务器(6)通讯连接。
5.根据权利要求4所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述通讯模块(4)包括：
4G模块，用于将串口数据转换为网络数据上传至所述服务器(6)；
WIFI模块，用于串口数据转换为网络数据上传至所述服务器(6)；
所述4G模块和所述WIFI模块均与所述嵌入式处理芯片(1)相连接，LTE-FDD最大下行速率为200Mbps，最大上行速率为75Mbps，LTE-TDD最大下行速率为130Mbps，最大上行速率为35Mbps，所述4G模块支持数据透明传输，支持TCP/UDP协议，支持心跳包和注册包功能。
6.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述内存模块(5)包括：
Flash模块，用于存储图片和视频数据；
TF内存卡模块，用于存储图片和视频数据；
所述Flash模块和所述TF内存卡模块均与所述嵌入式处理芯片(1)相连接，所述Flash模块的存储空间为64M，所述TF内存卡模块的存储空间为8-64GB。
7.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，还包括第二传感器模块(22)和第三传感器模块(23)，
所述第二传感器模块(22)包括第二特征气体传感器(221)，用于监测氢气的浓度、第二温度传感器(222)和第二湿度传感器(223)，所述第三传感器模块(23)包括第三特征气体传感器(231)，用于监测总烃的浓度、第三温度传感器(232)和第三湿度传感器(233)，所述第二特征气体传感器(221)、所述第二温度传感器(222)、所述第二湿度传感器(223)、所述第三特征气体传感器(231)、所述第三温度传感器(232)和所述第三湿度传感器(233)均与所述嵌入式处理芯片(1)相连接。
8.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述第一特征气体传感器(211)为温度补偿型特征气体传感器，所述温度补偿型特征气体传感器的温度补偿范围为-40℃至+70℃，测量范围为0-1000ppm，分辨率为0.1ppm，误差为±3％，所述温度补偿型特征气体传感器的长度为10mm，宽度为10mm，高度为6.5mm。
9.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述第一温度传感器(212)的测量范围为-40℃-125℃，分辨率为0.1℃，误差为±0.2℃。
10.根据权利要求1所述的环网柜绝缘状态在线监测装置，其特征在于，所述第一湿度传感器(213)的测量范围为0-100％，分辨率为0.1％，误差为±2％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117914008A (zh) * 2024-03-20 2024-04-19 七星电气股份有限公司 一种环保气体环网柜远程控制方法

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