CN201269789Y - 基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置 - Google Patents

基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其中，MEMS光纤温度传感器模块单元输出端与传感信号接口转换电路单元输入端连接，传感信号接口转换电路单元输出端与数字信号处理单元输入端连接；数字信号处理单元输出端与网络接口和输出声光报警电路单元的输入端连接。本实用新型应用光纤温度传感器对运行状态电力系统开关柜内部触头参数进行分布式实时的信号采集，用数字信号处理实现在线监测电力系统开关柜。通过光通信的方式把电力系统开关柜的温度参数进行实时传送，经数字信号处理后实现电力系统开关柜的在线实时监测，提高了电力系统开关柜安全运行监测水平。

Description

基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统开关柜在线监测装置，具体地说是一种将先进的MOEM(Micro-Optical—Electro—Mechanical System，微光机电系统)光纤传感技术和计算机数据采集和分析技术相结合，通过网络通信方式，实现基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置。
背景技术
电力系统开关柜是电力系统中的重要设备，它的良好运行对电网安全具有重要的意义。但是，电力系统开关柜在运行中，由于不可避免的受到电、热、振动、环境、绝缘老化等各种因素的影响，其技术性能不断劣化，使运行状态不佳。目前，定期检修和安全试验是保证电力系统开关柜安全运行的主要手段，但由于检修周期长，现行的预防性试验项目对电力系统开关柜的发展性故障反映不灵敏、不及时，发展速度在几天至几周的局部缺陷往往不能及时被发现，导致发生各种故障(如过热性故障、放电性故障、过热兼放电故障、机械故障等)及停电，造成直接和间接经济损失和社会影响。因此，需要先进的技术手段，对电力系统开关柜进行有效地在线监测，实时掌握电力系统开关柜的运行状态，进尔用针对性的检修维护取代定期检修，减少停电损失、实现早期故障预报、避免恶性事故发生。电力系统开关柜运行状态的在线监测是电力系统安全运行的发展趋势。
电力系统开关柜参量光纤在线监测技术基于21世纪先进的MOEM(微光机电系统)光纤传感技术，通过MEMS光纤温度传感器，在线监测电力系统开关柜的运行状态，由于光纤传感器绝缘性能优异、外形小巧、不受电磁干扰，所以能够直接安装在开关柜内部，具有更好的检测灵敏度和故障定位能力。目前市场上还没有一种基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于光纤传感器技术的电力系统开关柜参数在线监测装置，该监测装置应用光纤传感器对运行状态的电力系统开关柜参数进行实时信号采集，并用数字信号处理技术实现在线监测，实现无人值守和自动报警。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线监测装置，它包括MEMS光纤温度传感器模块单元、传感信号接口转换电路单元、数字信号处理(DSP)单元、网络接口和输出声光报警电路单元；MEMS光纤温度传感器模块单元输出端与传感信号接口转换电路单元输入端连接，传感信号接口转换电路单元输出端与数字信号处理单元输入端连接；数字信号处理单元输出端与网络接口和输出声光报警电路单元的输入端连接。
本实用新型中，MEMS光纤温度传感器模块单元输出端TX1/RX1与传感信号接口转换电路单元输入端相连。传感信号接口转换电路单元输出端TX/RX/CON1与数字信号处理单元输入端相连。数字信号处理单元输出端TX45/RX45/OUT1-n与网络接口和输出声光报警电路单元的输入端相连。
本实用新型中，MEMS光纤温度传感器模块单元，采用探头式光纤光栅测温计对开关柜内部触头进行分布式实时监测：①每台开关柜中，在每个静触头上安装一只探头式光纤光栅测温计，可在1秒钟内准确感测触头温度的细微变化，分辨率小于0.1℃；②在每根母线的接头(如开关柜与母线的连接处)及重点易过热部位可选择性地布设光纤光栅测温计，确保全系统的安全供电。
本实用新型中，所述数字信号处理单元由TI 2000系列DSP及电平变换芯片74LVC14构成。传感信号接口转换电路单元由一组多片STC单片机及(STC89C5402)及串行通信驱动芯片MAX232和连接器DB9构成。网络接口和输出声光报警电路单元由网络驱动芯片、RJ45连接器、N型三极管及功率继电器(JQC-3F-12VDC)构成。
本实用新型的工作原理是：根据电力系统开关柜在线参数监测的技术要求，在传感信号接口转换电路单元单片机和数字信号处理单元中设定温度参数。加电工作后，单片机和数字信号处理芯片DSP进行初始化操作，初始化完成后，装置中的LED给出闪烁的状态信号，多路光纤传感器通过RS232串行通信口输出的参量信号经传感信号接口转换电路单元的转换后输入到数字信号处理单元，经数字信号处理后，将运行数据送到变电站控制室或调度室内。当电力系统开关柜发生异常情况，自动进行声、光报警以及向值班人员发送报警短信，实现无人值守。
本实用新型用光纤传感器在线监测电力系统开关柜的运行状态，并直接以光信号的方式将参量值传送经数字信号处理后，实时在线监测电力系统开关柜运行状态，将运行数据送到变电站控制室或调度室内。当电力系统开关柜内部触头或母线的接头(如开关柜与母线的连接处)过温过热时，自动进行声、光报警以及向值班人员发送报警短信，为电力系统开关柜的及时检修维护提供可信的依据，提高电力系统开关柜安全运行监测水平。由于电力系统开关柜在线监测装置采用全光纤检测技术，电力系统开关柜内部安装的检测探头和传输线全部为光纤材质，因此，在线监测装置与电力系统开关柜之间没有电气连接，对电网没有任何影响。
与现有技术相比，本实用新型将光电传感技术和数字信号处理技术相结合，通过光通信的方式把电力系统开关柜的温度参数进行实时传送，经数字信号处理后实现电力系统开关柜的在线多参数实时检测功能。本实用新型实现了无人值守和自动报警，是一种全新的、且安全可靠的电力系统开关柜参数在线监测装置，具有相当好的应用前景和市场前景。本实用新型将大大提高电力系统开关柜安全运行在线监测技术水平，对降低电网运行成本，实现变电站自动化和科学化管理，更好保障电力生产的可靠安全性具有重要意义。
附图说明
图1本实用新型的电路结构框图；
图2是本实用新型中MEMS光纤温度传感器模块结构示意图；
图3是本实用新型的电路图。
具体实施方式
一种本实用新型所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线监测装置，包括MEMS光纤温度传感器模块单元1、传感信号接口转换电路单元2、数字信号处理(DSP)单元3、网络接口和输出声光报警电路单元4。
MEMS光纤温度传感器模块单元1输出端TX1/RX1与传感信号接口转换电路单元2输入端相连。传感信号接口转换电路单元2输出端TX/RX/CON1与数字信号处理单元3输入端相连。数字信号处理单元3输出端TX45/RX45/OUT1-n与网络接口和输出声光报警电路单元4的输入端相连。
传感信号接口转换电路单元3同时可有多个配置RS232串行口的光纤传感器。数字信号处理单元3配置10MHZ和100MHZ网络带宽与变电站控制室或调度室进行通信。网络接口和输出声光报警电路单元4可同时给出多种形式的声光报警和手机的短信报警。
本实用新型在使用前，首先根据电力系统开关柜在线参数监测的技术要求，在传感信号接口转换电路单元单片机和数字信号处理单元中设定温度参数。加电工作后，单片机和数字信号处理芯片DSP进行初始化操作，初始化完成后，装置中的LED给出闪烁的状态信号，多路光纤传感器通过RS232串行通信口输出的参量信号经传感信号接口转换电路单元的转换后输入到数字信号处理单元，经数字信号处理后，将运行数据送到变电站控制室或调度室内。当电力系统开关柜发生异常情况，本实用新型自动进行声、光报警以及向值班人员发送报警短信，实现无人值守。
本实用新型将光电传感技术和数字信号处理技术相结合，通过光通信的方式把电力系统开关柜温度参数进行实时传送，经数字信号处理后实现电力系统开关柜的在线参数实时检测，并且可以实现无人值守和自动报警，安全可靠。

Claims (7)

1、一种基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：它包括MEMS光纤温度传感器模块单元(1)、传感信号接口转换电路单元(2)、数字信号处理单元(3)及网络接口和输出声光报警电路单元(4)；MEMS光纤温度传感器模块单元(1)输出端与传感信号接口转换电路单元(2)输入端连接，传感信号接口转换电路单元(2)输出端与数字信号处理单元(3)输入端连接；数字信号处理单元(3)输出端与网络接口和输出声光报警电路单元(4)的输入端连接。
2、根据权利要求1所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：MEMS光纤温度传感器模块单元(1)，采用探头式光纤光栅测温计对开关柜内部触头进行分布式实时监测。
3、根据权利要求2所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：在每台开关柜中，在每个静触头上安装一只探头式光纤光栅测温计，在1秒钟内准确感测触头温度的细微变化，分辨率小于0.1℃；在每根母线的接头及重点易过热部位布设光纤光栅测温计。
4、根据权利要求1所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：传感信号接口转换电路单元(2)包括一组STC单片机。
5、根据权利要求1所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：数字信号处理单元(3)包括TI2000系列DSP。
6、根据权利要求1所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：网络接口和输出声光报警电路单元(4)由网络驱动芯片、RJ45连接器、N型三极管及功率继电器构成。
7、根据权利要求1所述的基于光纤传感器技术的电力系统开关柜在线参数监测装置，其特征是：网络接口和输出声光报警电路单元(4)包括声光报警和手机短信报警。
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