CN205484661U - 开关柜在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种开关柜在线监测系统，系统包括安装在开关柜内的采集单元，所述采集单元包括超声波传感器、TEV传感器、温度传感器和湿度传感器，所述的采集单元输出采集的信号至现场监测单元。本系统抗干扰能力高，监测数据准确、安装简便、快捷、无需停电即可查询、设置参数、维护，并多种监测手段结合，测量数据更加有效，且具有多种数据分析手段。

Description

开关柜在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及用于监测开关柜工作状态的系统。

背景技术

开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。随着电网的发展和设备技术的提高，10，35kV系统开关柜在电网中已大量使用。开关柜的在长期运行中，由于各种客观原因造成开关柜在安装和投运后的过程中出现电缆搭接处故障、母线故障、触头故障、操作机构故障、避雷器故障等，从而对电网的可靠运行带来了隐患，直接影响设备的安全稳定运行。

绝缘缺陷是造成开关柜故障的主要原因之一，局部放电是绝缘缺陷的主要体现，也是绝缘缺陷进一步恶化的主要原因。随着事故越来越多的发生，对于局部放电的检测和监测越来越受到重视，随着电力行业状态检修的推进和现代科技的发展，为开关柜局部放电在线监测提供了条件和必要的技术基础。

变电站内的开关柜在长期运行过程中，部位元器件热功率很大，导致局部发热严重，发展到一定阶段后会造成严重的故障。为预防变、配电设备和输电线路因过热问题引发重大事故的发生，国家电网公司生技部明确规定：对变、配电设备和输电线路定期进行温度精确检测，有条件的可以实施温度在线监测。因开关柜在带电运行时无法打开柜门进行测温工作，所以有必要对开关柜内环境和部分重要电气接点进行温湿度在线监测。

常规的设备维护是以固定周期将开关柜停电进行检修，该种方式投入人力物力大，耗费时间长，对没有问题的开关柜停电会对电力公司的生产进度造成影响，而且这种方式具有滞后性，不能实时的了解设备运行状况，开关柜在线监测系统的实时能够完美的解决这一问题，实时显示设备运行状况，可以对设备进行评估检修，能够节省大量的人力物力，而且及时发现问题，避免事故发生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种能够实时、精准、可靠的监控开关柜工作状态的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：开关柜在线监测系统，系统包括安装在开关柜内的采集单元，所述采集单元包括超声波传感器、TEV传感器、温度传感器和湿度传感器，所述的采集单元输出采集的信号至现场监测单元。

所述现场监测单元输出信号至远程信息平台，所述的采集单元设有多个，每个所述的采集单元分别采集不同开关柜内的信息。

所述温度传感器采集开关柜中的母线连接点、高压电缆中间接头和终端接头位置的温度信息，并将信息输送至开关柜内的温度接收器，所述温度接收器输出温度信号至现场监测单元。

所述TEV传感器固定在开关柜下层的箱壁上。

所述超声波传感器固定在开关柜下层的箱壁上。

本实用新型开关柜在线监测系统无需改动原有设备结构就能够快速安装，且安装后不影响设备正常运行，维护简单，无需停电即可对各单元进行数据查询、参数设置，此外，该系统采用多种抗干扰措施，能够有效的去除现场环境中的干扰，准确提取局部放电信号，判断设备运行状况，并采用声电联合测试(超声波法和地电波法)，通过声电数据结合分析，能有效的提取局部放电信号，提高了开关柜运行的可靠性和安全性。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为开关柜在线监测系统框图。

具体实施方式

如图1所示，系统在每个开关柜内安装有采集单元，采集单元包括超声波传感器、TEV传感器、温度传感器和湿度传感器，超声波传感器、TEV传感器用于采用开关柜内的漏电状况，温度传感器用于采用开关柜内的温度状况，湿度传感器用于采用开关柜内的湿度状况。

对于开关柜的局部放电检测主要采用两种方式同步监测，TEV(暂态地电波法)、超声法，以提高监测的可靠性，

暂态地电波法监测原理：高压开关柜发生局部放电时，放电量往往先聚集在与接地点相邻的接地金属部位，形成对地电流，在设备的金属表面上传播。对于内部放电，放电量聚集在接地屏蔽的内表面，屏蔽连续时在设备外部很难检测到放电信号，但屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接、电缆绝缘终端等部位不连续，局部放电的高频信号会由此传输到设备屏蔽外壳。根据麦克斯韦电磁场理论，局部放电现象的发生产生出变化的电场，变化的电场激起磁场，而变化的磁场又会感应出电场，这样，交变的电场与磁场相互激发并向外传播，形成了电磁波。当开关柜的内部元件对地绝缘发生局部放电时，小部分放电能量会以电磁波的形式转移到柜体的金属铠装上，因柜体接地，电磁波在开关柜外表面感应出高频电流，利用电容耦合即可测出放电脉冲信号。

超声波法检测原理：高压开关柜发生局部放电时，产生超声波信号向外辐射，放电产生的声波的频谱很宽，可以从几十Hz到几MHz，其中频率低于20kHz的信号能够被人耳听到，而高于这一频率的超声波信号必须用超声波传感器才能接收到。

声电结合法监测原理：将地电波法、超声波法综合使用，利用地电波传感器和超声波传感器进行探测，根据主机显示的局放信号的波形、图谱及数据显示综合判断开关柜内部的放电情况或松动情况。还可以根据声、电信号的各自的特征判断开关柜的故障类型，能够利用声电信号的相关性判断放电信号的严重性。两种方法的结合能提高对开关柜局部放电信号监测的全面性和可靠性。

温度传感器采用NTC传感器，设有三个，分别采集开关柜中的母线连接点、高压电缆中间接头和终端接头等部位的温度，通过相应的高灵敏度温度传感器捕捉温度信号，并对这些信号进行处理，转化为数字信息，通过分析该信息得到当前设备运行的实时温度状况。每个开关柜内设有一个温度接收机，温度接收器可采用无缘无线传感器，NTC传感器采集的信号经无缘无线传感器输送至现场监测单元，无缘无线传感器采用自感应取电技术，无需电池供电，传感器内置软磁感应线圈，传感器仅需要安装到铜排，当铜排电流大于10A即可工作,测温范围-40～180度，采用高精度NTC传感器。无缘无线传感器数据传输可靠，工作频率在433MHz,室内传输距离达到100米，室外传输距离300米，由于该温度模块是安装到金属壳体封闭的柜体内，能使无线信号可靠的传输到后台是本系统的特点。

温度传感器安装简便、快捷，由于电力行业不能长时间停电这一需求，要求整个系统在安装过程中简便快捷，不能改动开关柜原有结构，能够快速有效的安装,采用定制橡胶扎带安装。并且后台管理软件具备图形显示分析功能，能够对不同开关柜不同监测点的实时温度数据及历史数据进行分析处理，根据数据库分析当前状态，给出合理建议，同时具备超温报警功能。

本监控系统主要由安装在站房内的控制器和安装在各个开关柜中的不同种类检测器组成。每个开关柜内部结构分上中下三层。上层为控制设备；中层为开断装置；下层为电缆层并有母线与中层设备连接。本系统在下层安装局部放电传感器，超声波传感器和TEV传感器固定在开关柜下层的箱壁上。

采集单元输出采集的信号至现场监测单元，现场监测单元输出信号至远程信息平台，现场监测单元可安装在开关柜室一侧墙上，一台监测单元可完成12台(共24通道)开关柜监测，连接电缆通过电缆沟连接至各开关柜中的传感器。现场监测单元主要完成对现场数据的采集、信号处理、波形显示、数据远程传输、报警提示等功能。

远程信息平台可以根据规定的数据规约传输数据，能够在办公室等数据终端读取现场设备运行状态信息。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.开关柜在线监测系统，其特征在于：系统包括安装在开关柜内的采集单元，所述采集单元包括超声波传感器、TEV传感器、温度传感器和湿度传感器，所述的采集单元输出采集的信号至现场监测单元。

2.根据权利要求1所述的开关柜在线监测系统，其特征在于：所述现场监测单元输出信号至远程信息平台，所述的采集单元设有多个，每个所述的采集单元分别采集不同开关柜内的信息。

3.根据权利要求1或2所述的开关柜在线监测系统，其特征在于：所述温度传感器采集开关柜中的母线连接点、高压电缆中间接头和终端接头位置的温度信息，并将信息输送至开关柜内的温度接收器，所述温度接收器输出温度信号至现场监测单元。

4.根据权利要求3所述的开关柜在线监测系统，其特征在于：所述TEV传感器固定在开关柜下层的箱壁上。

5.根据权利要求4所述的开关柜在线监测系统，其特征在于：所述超声波传感器固定在开关柜下层的箱壁上。