CN202110242U - 一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备 - Google Patents

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郑斌
仇宇昕
鲁锦锋
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Abstract

本实用新型公开了一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,包括故障监测终端、通讯显示仪表以及数据监控中心,所述故障监测终端设置在高压开关设备上,所述故障监测终端与通讯显示仪表通过zigbee无线网络通讯,所述通讯显示仪表与数据监控中心通过工业现场总线连接。本实用新型最大程度的缩小了耦合磁芯的体积,磁芯截面积小于0.8平方厘米,使得设备的小型化得以实现。通过网络化软件设计,对故障设备的位置进行较为精确的定位,便于工作人员准确及时的获知故障信息。

Description

一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备
技术领域
本实用新型涉及一种高压接点故障实时监测设备,具体是涉及一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备。
背景技术
高压设备的故障检测一直以来都是电力企业极为关注的问题,它关系到电力系统能否安全可靠的运行。高压设备接点异常状况的起因包括由于气候冷热变化,设备基础变化,在长期运行过程中表面氧化;绝缘老化、开裂或受潮引起的发热;电压分布不均匀或电流过大造成的发热等等。温度升高又会加速接触面金属的氧化和设备的特性变化,从而进一步促使接点温度升高,这样就形成了一个恶性循环,成为事故的重大隐患。
目前的监测手段包括周期性停运检修和在线状态检测。周期性停运检修利用红外设备、示温片和成像仪等检测设备,采用人工定期巡查的方法排查设备故障,这种方法无法实时检测,往往出现在检修周期之间设备产生故障而导致设备非正常运行。在线状态检测目前有红外式在线故障监测、光纤式在线故障监测和无线式在线故障监测等方法。
红外式监测由于红外线的直线传播特性,使得很多狭小空间都无法安装,限制了它的广泛应用;光纤式监测具有本质的抗干扰性能和优良的绝缘性能,但成本过高,且光纤布线困难。无线式监测是近几年发展起来的一种故障检测方法,利用无线电的传输特性,可解决高低压隔离问题,保障信号的安全可靠传输。
无线电传输需要足够的能量,才能保障信号的可靠传输。现有的供电电源有电池、太阳能和高压感应供电等方式。电池由于电量有限,无法保证能源的持续性供给,且高压设备一旦安装即不可随意拆装更换电池,另外,电池耐高温性能较差,在高温环境下可能产生爆炸,对高压设备造成严重后果。太阳能供电需要引入导线,完成光能和电能之间的转换,这就很难满足电力系统安全规程的要求,给高压设备安全运行埋下了隐患。高压感应供电,利用电磁感应定律,通过磁芯直接耦合高压侧的能量,给无线电设备供电,既能满足持续供电的要求,同时利用等电位技术保证了设备的安全可靠运行。但是,现有的感应供电产品,结构复杂,体积较大,占用空间,安装难度很大,无法适应日益紧凑和小型化的高压开关设备。因此,无线设备的体积和供电电源是基于无线技术的高压故障检测设备的关键技术问题。
现有无线电力监测产品,多采用简单的点对点或点对多点的无线通讯方式。Zigbee网络是目前较为先进的一种无线传输网络,具有完善的组网机制,而其在国内电力系统中的实际应用还几乎是空白。
实用新型内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷,本实用新型提供一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,该监测设备达到了准确故障报警和远程用户随时随地查询设备状态的目的。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案如下:
一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,包括故障监测终端、通讯显示仪表以及数据监控中心,所述故障监测终端设置在高压开关设备上,所述故障监测终端与通讯显示仪表通过无线方式进行通讯,所述通讯显示仪表与数据监控中心通过工业现场总线连接。
本实用新型中,所述故障监测终端的供电方式为磁耦合供电,实时监测设备的运行状况,获取设备的相关特性参数,及时准确的报告故障产生的位置。
本实用新型中,所述通讯显示仪表与故障监测终端的通讯方式为zigbee无线通讯,通讯显示仪表接收故障监测终端的实测数据,同时作为数据的中转站,对实测数据进行整合和转发,减轻所述数据监控中心的工作量。
本实用新型中,所述数据监控中心设有web数据库,提供有充足的存储空间,保证对被测设备的实时监控,及时获取通讯显示仪表发送来的数据,负责对各监测点的数据进行处理、分析和保存,数据监控中心还具有web功能和短信报警功能,可连接Internet,方便用户随时随地对设备进行监测。
本实用新型中多个所述故障监测终端与一个所述通讯显示仪表通过zigbee无线网络通讯。
本实用新型中,多个所述通讯显示仪表与一个所述数据监控中心通过工业现场线连接。
本实用新型的有益效果是:最大程度的缩小了耦合磁芯的体积,磁芯截面积小于0.8平方厘米,使得设备的小型化得以实现。设计了特殊的开合式磁芯结构,磁芯芯体在原来封闭形状的基础上分成两个部分,安装时利用特殊的外壳结构只需将开口处紧密对接即可,更大程度的提高了设备安装的灵活性和可操作性。通过测量设备接点的温升值,更加准确的反映设备在当前环境状况下的特性变化情况,从本质上反应高压设备接点的特性变化。同时,基于Zigbee网络,结合电能参数的测量,对故障设备的位置进行较为精确的定位,通过网络化软件设计,便于工作人员准确及时的获知故障信息。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型中磁耦合电源原理图。
具体实施方式:
为了使本实用新型的技术手段、创作特征与达成目的易于明白理解,以下结合具体实例进一步阐述本实用新型。
参看图1,本实用新型所述一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备包括故障监测终端1、故障监测终端2、通讯显示仪表3、数据监控中心,所述故障监测终端1设置在高压开关设备上,所述故障监测终端1与通讯显示仪表2通过zigbee无线网络4通讯,所述通讯显示仪表2与数据监控中心3通过工业现场总线5连接。
其中,所述故障监测终端1的供电方式为磁耦合供电,实时监测设备的运行状况,获取设备的相关特性参数,及时准确的报告故障产生的位置。
其中,所述通讯显示仪表2与故障监测终端1的通讯方式为zigbee无线通讯,通讯显示仪表2接收故障监测终端1的实测数据,同时作为数据的中转站,对实测数据进行整合和转发,减轻所述数据监控中心3的工作量。
其中,所述数据监控中心3设有web数据库,提供有充足的存储空间,保证对被测设备的实时监控,及时获取通讯显示仪表2发送来的数据,负责对各监测点的数据进行处理、保存和分析,数据监控中心3还具有web功能和短信报警功能,可连接Internet,方便用户随时随地对设备进行监测。
其中,多个所述故障监测终端1与一个所述通讯显示仪表2通过zigbee无线网络4通讯。
其中,多个所述通讯显示仪表2与一个所述数据监控中心3通过工业现场总线5连接。
本实用新型的工作过程为:磁耦合感应电源耦合高压侧的能量给故障监测终端1供电,故障监测终端1采集高压接点的温度,通讯显示仪表2通过zigbee网络接收故障监测终端1发送的数据、采集高压设备的电能参数值,并就地实时显示。同时,通过工业现场总线5将数据发送给数据监控中心3。当高压接点的温度或电流电压等值超过预先设定的限值时,通讯显示仪表2产生声光报警,同时利用zigbee网络确定故障产生的位置。数据监控中心3将包括报警参数值和故障位置在内的报警信号发送到工作人员的手机上。工作人员也可通过Internet网络随时查询设备的实时数据、历史参数和报警记录等,分析设备的数据变化情况,预防设备故障发生。
磁耦合电源:磁耦合取能供电方式是利用电磁感应原理,通过取能线圈从高压母线或线路上感应交流电压,然后经过整流、滤波、稳压后为高压侧电子电路供电,参看图2。高压侧电路的供能电源的稳定性是关系到整个系统工作稳定性的关键因素,这也是高压侧电子设备普遍存在的技术难题。磁耦合感应取电能为系统长期稳定的供电提供可靠的保障。在设计该装置供电电源时,必须考虑到绝缘及较好的稳定性。高压侧电流在不同运行状态下差异较大,可在几安培到数千安培间变化。欲设计出适用面广、性能优越的电源,需要解决的问题是:①当电流很小近于空载时能确保电源可靠供应;②在短路等原因造成的过电流及冲击电流下能够可靠保护电源;③在导线正常电流范围内均能提供稳定的输出,以及能满足瞬间大功率供电;④长期低热耗稳定运行。铁心材料的选取是取电的一个重要问题,材料的选择原则是尽量减小启动电流,提高能量传递效率,降低损耗。同时要选取合适的B H曲线工作点,使电源能够在大的原边电流波动范围内正常供电。
Web数据库:监控中心的软件采用了海量数据处理技术——无线传感器网络的节点众多,采集的数据数量巨大,软件中采用以下处理方法:a、对海量数据进行分区操作,以减小系统负荷;b、建立复合索引;c、对海量数据分批处理,处理后的数据再进行合并操作,这样逐个击破,有利于大量数据的处理;d、使用临时表和中间表。化整为零,大表变小表,分块处理完成后,再利用一定的规则进行合并。经过对海量数据资源进行综合加工、处理,使其变成对各级管理和决策层有用的信息,使监测管理的依据从定性化上升到定量化,从而大大提高了数据分析的准确性、科学性。数据监控中心通过通讯显示仪表采集和记录各个故障监测终端的实测数据,对数据进行分析和判断,在产生设备故障前提前发出预警提示,并及时将提示信息通过短信方式告知工作人员。结合web技术,使得用户能够通过互联网连接数据库,随时查询设备状况。
故障监测终端的小型化:故障监测终端采用基于SOC片上系统的无线zigbee芯片,采用高集成度的电路设计,同时缩小耦合磁芯的体积,实现小型化的目的,便于产品在狭小空间安装。
本实用新型有效的解决了高压侧的供电和高低压隔离问题,利用先进的数字温度传感器,结合电能参数测量和zigbee网络技术,预测设备状态发展的趋势,准确及时的监测高压设备接点的故障情况。尤其适用于断路器、母线、电缆和隔离刀闸等高压开关设备的故障监测和预警。
克服了现有基于无线技术的故障监测设备体积大,结构复杂,安装不便,供电电源不稳定,无法准确及时的确定故障位置等问题,结合web数据库技术,达到了准确故障报警和远程用户随时随地查询设备状态的目的。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实例的限制,上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:其包括故障监测终端、通讯显示仪表以及数据监控中心,所述故障监测终端设置在高压开关设备上,所述故障监测终端与通讯显示仪表通过无线方式进行通讯,所述通讯显示仪表与数据监控中心通过工业现场总线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:多个所述故障监测终端与一个所述通讯显示仪表通过zigbee无线网络通讯。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:多个所述通讯显示仪表与一个所述数据监控中心通过工业现场总线连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:所述故障监测终端的供电方式为磁耦合供电。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:所述通讯显示仪表与故障监测终端的通讯方式为zigbee无线通讯。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁耦合技术的高压接点故障实时监测设备,其特征在于:所述数据监控中心设有web数据库。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103809047A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 河南省电力公司焦作供电公司 一种用电器集中监控装置
CN104316839A (zh) * 2014-11-07 2015-01-28 国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种电力设备及输电线路故障综合在线监测系统
CN104375058A (zh) * 2014-11-07 2015-02-25 国网上海市电力公司 电力线路故障自我诊断和定位的传感器自组网系统

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