CN115015699A - 应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统 - Google Patents

应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，包括：主机单元、传感器单元、数据传输单元、数据处理与存储单元以及数据平台软件单元。传感器单元与主机单元通过2.4G无线模块进行数据双向传输，数据通过主机进行显示，同时通过数据传输单元上传至数据处理与存储单元，数据处理与存储单元中的数据可通过数据平台软件单元在用户端进行实时查看，同时数据平台软件单元可对主机单元进行反向控制。达到预警值会自动给运维人员发送短信通知，以便对绝缘件及时进行处理，防止重大事故发生。

Description

应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统
技术领域
本发明涉及开关柜故障监测系统技术领域，尤其涉及一种应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统。
背景技术
随着智能电网和智能变电站的建设和发展，智能化、自动化和信息化的理念也逐渐融入进了电气设备的制造与发展，过去的人工巡检和维护等工作势必会被计算机和人工智能所代替，无人值守和远程监控已成为如今配电设备运行和维护的趋势，中压开关柜智能化不仅减少了大量的人力物力，从一定程度上也提高了开关柜的运行安全性和可靠性。
中压开关柜作为电力系统中线路开合、电力设备控制和保护的重要设备，在配电环节中得到了广泛运用，其安全运行将直接影响用户供电的质量和可靠性。据统计，近年来在我国中低压中压开关柜常见故障类型中，故障率位居前列的依次为绝缘损坏、机械故障、温升故障、误操作和电弧故障等。其中，由于中压开关柜长期处于湿度大、环境较为恶劣的场所中，使其出现柜内湿度较大、绝缘老化和触头松动等情况，容易导致电晕放电、电缆触点和母线温升等故障，可能引发断电甚至火灾等事故，危害整个配电网的安全运行，造成巨大的经济损失。局放带电检测被广泛应用于对中压开关柜进行日常巡维，现有局部放电带电检测(超声波，暂态地电压，特高频等)可以有效地发现某些前期缺陷，但是这些设备和手段对很多潜伏性缺陷与故障(肘型头与复合套管界面放电，双屏蔽穿墙套管的高压等位线与内壁放电)仍然无能为力。即便对于金属尖端和绝缘表面放电类型，也受到放电位置与仪器检测位置的影响，还受到测试时间与测试人员专业素质的影响，而且这些测试仪器受到仪器本身抗干扰能力以及检测灵敏度的影响，而且不同的人对同一检测信号也会存在不同的判断。因此，急需采用新思路、新技术来解决中压开关柜的绝缘故障预警这一难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种准确性高、系统运行稳定的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于包括：主机单元、传感器单元、数据传输单元、数据处理与存储单元以及数据平台软件单元，所述传感器单元与所述主机单元之间双向连接，传感器单元位于所述开关柜内，对柜体内的气体含量进行实时检测；所述主机单元与所述数据传输单元之间双向连接，所述传感器单元采集的数据传输给所述主机单元进行处理后传输给所述数据传输单元；所述数据传输单元与所述数据处理与存储单元双向连接，所述数据传输单元接收的数据传输给所述数据处理与存储单元；所述数据处理与存储单元与所述数据平台软件单元双向连接，数据处理与存储单元中的数据可通过数据平台软件单元在用户端进行实时查看，同时数据平台软件单元可对主机单元进行反向控制，当采集的信息达到到预警值后数据平台软件单元自动给运维人员发送报警信息。
进一步的技术方案在于：所述传感器单元包括传感器模块，所述传感器模块的信号输出端与第一嵌入式芯片处理器的信号输入端连接，所述第一嵌入式芯片处理器与第一无线传输模块双向连接，所述传感器采集的信息传送给所述第一嵌入式芯片处理器处理后通过所述第一无线传输模块与所述主机单元进行数据交互。
进一步的技术方案在于：所述主机单元包括第二无线传输模块，所述第二无线传输模块与第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块与所述第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块用于输入控制命令并显示输出的数据；第一串口模块与所述第二嵌入式芯片处理器双线连接，第一串口模块用于通过串口与所述数据传输单元进行双向数据交互。
进一步的技术方案在于：所述数据传输单元包括第二串口模块，通过所述第二串口模块分别与主机单元以及第三无线传输模块进行双向连接；所述第三无线传输模块与吸盘天线进行双向连接，通过所述吸盘天线进行数据的接收和发送。
进一步的技术方案在于：所述的数据平台软件单元包括数据展示与仪器控制模块、组织管理与用户管理模块、信息记录模块和预警设定模块；数据展示与仪器控制模块用于以传感器为单位进行气体浓度显示，可按时间段对数据进行趋势图查看；所述组织管理与用户管理模块用于按级别进行用户权限设置，不同权限对应不同的数据查看内容及参数设置，按单位进行人员管理及权限管理；信息记录模块用于对设备安装信息进行记录，并上传图片信息及运维信息；预警设定模块用于以主机为单位进行报警值的设定与查看。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述监测系统可实现对中压开关柜的绝缘状态进行实时监测，对中压开关柜的绝缘故障预警准确度高，运行稳定，一次安装长期运行免维护。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述系统的原理框图；
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，包括：主机单元、传感器单元、数据传输单元、数据处理与存储单元以及数据平台软件单元；所述传感器单元与所述主机单元之间双向连接，传感器单元位于所述开关柜内，对柜体内的气体含量进行实时检测；所述主机单元与所述数据传输单元之间双向连接，所述传感器单元采集的数据传输给所述主机单元进行处理后传输给所述数据传输单元；所述数据传输单元与所述数据处理与存储单元双向连接，所述数据传输单元接收的数据传输给所述数据处理与存储单元；所述数据处理与存储单元与所述数据平台软件单元双向连接，数据处理与存储单元中的数据可通过数据平台软件单元在用户端进行实时查看，同时数据平台软件单元可对主机单元进行反向控制，当采集的信息达到到预警值后数据平台软件单元自动给运维人员发送报警信息。
系统报警值进行分级设定，分为关注值、运维值和预警值。关注值定义为无明显绝缘故障发生但数值高于正常环境本底值需持续重点关注的数值，无需进行维护处理，通常设置为10ppm；运维值定义为有轻微绝缘故障发生且伤及绝缘材料须在短期内进行有计划的检修，通常设置为20ppm；预警值定义为有严重的绝缘故障发生且绝缘材料损伤严重，为避免事故迅速扩大需立即进行应急停电维修，通常设置为30ppm。
工作原理：中压开关柜内绝缘件因局部放电和异常发热引发绝缘损伤的同时绝缘材料会因高温而发生劣化分解，采用专用传感器单元对气体含量进行实时检测，传感器单元与主机单元通过2.4G无线模块(还可以为其它形式的无线通信)进行数据双向传输，数据通过主机进行显示，同时通过数据传输单元上传至数据处理与存储单元，数据处理与存储单元中的数据可通过数据平台软件单元在用户端进行实时查看，同时数据平台软件单元可对主机单元进行反向控制。达到预警值会自动给运维人员发送短信通知，以便对绝缘件及时进行处理，防止重大事故发生。
进一步的，如图1所示，所述传感器单元包括传感器模块，所述传感器模块的信号输出端与第一嵌入式芯片处理器的信号输入端连接，所述第一嵌入式芯片处理器与第一无线传输模块双向连接，所述传感器采集的信息传送给所述第一嵌入式芯片处理器处理后通过所述第一无线传输模块与所述主机单元进行数据交互。
进一步的，所述传感器单元采用嵌入式芯片处理器，具有传感器与2.4G无线模块(第一无线传输模块)；2.4G无线模块实现与主机单元中的2.4G无线模块(第二无线传输模块)进行双向无线通讯；传感器测试气体种类为二氧化氮，测量范围0-1000ppm，分辨率0.1ppm，误差±5％。传感器具有抗干扰与温度补偿功能，抗电磁干扰能力强、无线信号防屏蔽设计，温度补偿范围-40℃-+70℃。
进一步的，如图1所示，所述主机单元包括第二无线传输模块，所述第二无线传输模块与第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块与所述第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块用于输入控制命令并显示输出的数据；第一串口模块与所述第二嵌入式芯片处理器双线连接，第一串口模块用于通过串口与所述数据传输单元进行双向数据交互。
详细的，所述的主机单元采用嵌入式芯片处理器，具有TFT液晶屏、2.4G无线模块(第二无线传输模块)、RS232接口(第一串口模块)、实体按键(人机交互模块)；界面显示(人机交互模块)：TFT液晶屏，浓度特征信号数值实时显示，具有屏幕保护功能；按键设置：开关键、软重启键、屏保唤醒键、预留扩展键；RS232接口与数据传输单元中的RS232接口通过导线连接实现双向有线通讯；2.4G无线模块实现与传感器单元中的2.4G无线模块进行双向无线通讯。
进一步的，如图1所示，所述数据传输单元包括第二串口模块，通过所述第二串口模块分别与主机单元以及第三无线传输模块进行双向连接；所述第三无线传输模块与吸盘天线进行双向连接，通过所述吸盘天线进行数据的接收和发送。
所述数据传输单元具有4G模块、RS232接口(第二串口模块)和吸盘天线(还可以为其它形式的天线)；RS232接口与主机单元中的RS232接口通过导线连接实现双向有线通讯，RS485电路使用电气隔离、防雷击、防浪涌方案，抗干扰能力；吸盘天线可外延至中压开关柜外部，便于固定且能保证无线信号强度；4G模块支持数据透明传输、串口缓存功能。
进一步的，如图1所示，所述数据处理与存储单元包括服务器与数据库，服务器与数据库用于对数据进行处理和存储。服务器与数据库的性能可保证数据平台软件单元长期稳定运行，可存储1000台传感器3个月连续运行的数据量且具有自动备份功能，具有防火墙功能防止恶意攻击，并具有系统备份功能；
进一步的，如图1所示，所述数据平台软件单元包括数据展示与仪器控制模块、组织管理与用户管理模块、信息记录模块和预警设定模块；数据展示与仪器控制模块：以传感器为单位进行气体浓度显示，可按时间段对数据进行趋势图查看；组织管理与用户管理模块：按级别进行用户权限设置，不同权限对应不同的数据查看内容及参数设置，按单位进行人员管理及权限管理；信息记录模块：可对设备安装信息进行记录，可上传图片信息及运维信息；预警设定模块：以主机为单位进行报警值的设定与查看，气体浓度到达设定预警值，报警消息通过短信的形式推送给相应运维人员，主机单元与传感器单元运行状态发生改变也可通过短信进行消息推送。
此外，所述系统还包括供电单元，所述供电单元用于为所述系统中需要供电的模块提供工作电源。供电方式：系统电源取自中压开关柜仪表室内AC220V开关出线处。
安装位置：主机单元、数据传输单元安装于中压开关柜仪表室内，传感器单元根据柜体实际结构靠近绝缘件正上方进行安装。
接线方式：适配器电源进线接入AC220V开关出线处，主机单元与数据传输单元通过RS232数据线连接，吸盘天线插入天线接口并引至开关柜外部并进行固定，适配器电源出线端分别接入各系统单元。
记录上传：现场安装情况的图片及文字记录通过数据平台软件单元上传至服务器与数据库，信息主要包括中压开关柜铭牌信息，传感器单元安装位置信息等。

Claims (10)

1.一种应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于包括：主机单元、传感器单元、数据传输单元、数据处理与存储单元以及数据平台软件单元，所述传感器单元与所述主机单元之间双向连接，传感器单元位于所述开关柜内，对柜体内的气体含量进行实时检测；所述主机单元与所述数据传输单元之间双向连接，所述传感器单元采集的数据传输给所述主机单元进行处理后传输给所述数据传输单元；所述数据传输单元与所述数据处理与存储单元双向连接，所述数据传输单元接收的数据传输给所述数据处理与存储单元；所述数据处理与存储单元与所述数据平台软件单元双向连接，数据处理与存储单元中的数据可通过数据平台软件单元在用户端进行实时查看，同时数据平台软件单元可对主机单元进行反向控制，当采集的信息达到到预警值后数据平台软件单元自动给运维人员发送报警信息。
2.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述传感器单元包括传感器模块，所述传感器模块的信号输出端与第一嵌入式芯片处理器的信号输入端连接，所述第一嵌入式芯片处理器与第一无线传输模块双向连接，所述传感器采集的信息传送给所述第一嵌入式芯片处理器处理后通过所述第一无线传输模块与所述主机单元进行数据交互。
3.如权利要求2所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述第一无线传输模块采用2.4G无线模块；传感器测试气体种类为二氧化氮，测量范围0-1000ppm，分辨率0.1ppm，误差±5％。
4.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述主机单元包括第二无线传输模块，所述第二无线传输模块与第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块与所述第二嵌入式芯片处理器双向连接，人机交互模块用于输入控制命令并显示输出的数据；第一串口模块与所述第二嵌入式芯片处理器双线连接，第一串口模块用于通过串口与所述数据传输单元进行双向数据交互。
5.如权利要求4所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述第二无线传输模块采用2.4G无线模块，所述第一串口模块采用RS232串口模块。
6.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述数据传输单元包括第二串口模块，通过所述第二串口模块分别与主机单元以及第三无线传输模块进行双向连接；所述第三无线传输模块与吸盘天线进行双向连接，通过所述吸盘天线进行数据的接收和发送。
7.如权利要求6所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述第二串口模块使用RS232串口模块，所述第三无线传输模块使用4G模块。
8.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述的数据处理与存储单元包括服务器与数据库，服务器与数据库用于对数据进行处理和存储。
9.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述的数据平台软件单元包括数据展示与仪器控制模块、组织管理与用户管理模块、信息记录模块和预警设定模块；数据展示与仪器控制模块用于以传感器为单位进行气体浓度显示，可按时间段对数据进行趋势图查看；所述组织管理与用户管理模块用于按级别进行用户权限设置，不同权限对应不同的数据查看内容及参数设置，按单位进行人员管理及权限管理；信息记录模块用于对设备安装信息进行记录，并上传图片信息及运维信息；预警设定模块用于以主机为单位进行报警值的设定与查看。
10.如权利要求1所述的应用于中压开关柜的绝缘故障预警在线监测系统，其特征在于：所述系统还包括供电单元，所述供电单元用于为所述系统中需要供电的模块提供工作电源。
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