CN210629196U - 一种电力系统智能监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统智能监控装置，该装置包含：信号采集前端、信号处理系统、中央主控制系统、数据存储单元、网络单元、电源管理单元；其中，所述信号采集前端包含：分体式局部放电传感器、环境湿度传感器、环境温度传感器。其优点是：该装置在同样实现电力系统设备的多维物理量在线监测的情况下，可进一步减少多传感器带来的系统的复杂度，能大大降低设备投资费用和产品成本；与单独采用多个在线监测系统相比，本实用新型采用多传感器集成设计，能同时取得多种传感器数据，并能更加准确，彻底避免了不同系统数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅降低配电房内故障发生的风险。

Description

一种电力系统智能监控装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统领域，具体涉及一种电力系统智能监控装置。

背景技术

伴随着我国经济的迅猛发展，电力行业也得到了飞快的发展，其中对电力配电设备的要求也不断提高。从最初的人工巡检到大量安装传感器、智能设备，辅以人工参与的定期巡检，智能化水平逐步提高，但是目前应用的传感器种类繁多，不便于集中管理，监测对人参与度的要求较高。从结果上看，如果不能及时发现并排除异常，导致故障发生，不但变电站内会遭受巨大损失，同时也会对用电用户产生极大的损害。

采用传统的人员定期巡检或单一的在线监测系统作为智能电网的运行维护大数据采集方式，都会产生人员工作量巨大、数据准确度偏低、每个独立系统采集的大量数据信息无法有效互相融合等技术问题，且同时面临着产品成本高、投资费用高的问题，而且每个独立系统的数据形成数据孤岛无法综合进行诊断。

如今市场上的传统在线监测多依靠人力，需要操作人员长期坚守在监控面前，并且存在误报警的情况。而且由于视频的局限性，如果想要判断特定哪个区域还需要现场工作人员亲自去查看，这样不仅监测效率低，而且也具有一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力系统智能监控装置，该装置采用多传感器协同作用，在同样实现电力系统设备的多维物理量在线监测的情况下，可进一步减少多传感器带来的系统的复杂度，能大大降低设备投资费用和产品成本；且该装置能同时取得多种传感器数据，并能更加准确，彻底避免了不同系统数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅降低电力系统故障发生的风险。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电力系统智能监控装置，该装置包含：

用于收集并发送信号的信号采集前端，设置在电力系统内；

用于模数转换和信号调制的信号处理系统，与所述信号采集前端连接，接收所述信号采集前端发送的信号数据，并对所述信号数据调制处理发送；

中央主控制系统，接收所述信号处理系统发送的经调制处理的信号数据并进行分析处理；

用于存储数据的数据存储单元，接收存储并发送所述中央主控制系统发送的分析处理后的信号数据；

网络单元，接收所述数据存储单元发送的数据，将所述数据传输给数据接收端进行整体的电力调度指挥；

电源管理单元，为该智能监控装置内的各部件提供电力；

其中，所述信号采集前端包含：

分体式局部放电传感器，与所述信号处理系统连接；

环境湿度传感器，与所述信号处理系统连接；

环境温度传感器，与所述信号处理系统连接。

优选地，所述中央主控制系统包含大数据分析模块和AI处理模块，所述中央主控制系统对接收的经调制处理的信号数据结合大数据分析模块和AI处理模块进行入侵检测、异物识别、分析处理，当分析处理的信号数据超过预定阈值时，触发中央主控制系统的报警指令，并通过网络单元传输给数据接收端。

优选地，所述分体式局部放电传感器为接触式局部放电传感器或非接触式局部放电传感器。

优选地，所述信号采集前端还包含：

红外传感器，与所述信号处理系统连接，所述红外传感器还分别与所述环境湿度传感器和所述环境温度传感器通信连接。

优选地，所述信号采集前端还包含：

用于监测异常声音的声音传感器，与所述信号处理系统连接，所述声音传感器包含声音智能识别系统。

优选地，所述信号采集前端还包含：

气味传感器，与所述信号处理系统连接。

优选地，所述信号采集前端还包含：

可见光传感器，与所述信号处理系统连接。

优选地，所述信号采集前端还包含：

图像传感器，与所述信号处理系统连接，所述图像传感器包含图像智能识别系统。

优选地，所述信号处理系统与所述信号采集前端通信连接或通过电线连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)本实用新型的电力系统智能监控装置，采取多种传感器结合共同协作，对电力系统内的装置进行长期连续自动地监测和报警，与传统单一的在线监测终端相比，本实用新型在同样实现电力系统设备的多维物理量在线监测的情况下，可进一步减少多传感器带来的系统的复杂度，能大大降低设备投资费用和产品成本；

(2)本实用新型的电力系统智能监控装置，与单独采用多个在线监测系统相比，本实用新型采用多传感器集成设计，能同时取得多种传感器数据，各传感器相互协作使监测数据更加准确，彻底避免了不同系统数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅降低电力系统故障发生的风险；

(3)本实用新型的电力系统智能监控装置提高了监控设备的集成度，提高了各数据同步的效率，扩展了使用场景，降低了现场布线的难度，也降低了对人力巡视的要求。

附图说明

图1为本实用新型的一种电力系统智能监控装置主要组成部件示意图；

图2为本实用新型的一种电力系统智能监控装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。

如图1和图2结合所示，为本实用新型的一种电力系统智能监控装置，该装置包含：用于收集并发送信号的信号采集前端，其包含若干个传感器，用于收集各种信号数据，各个传感器均设置在电力系统内；用于模数转换和信号调制的信号处理系统，与所述信号采集前端连接，接收所述信号采集前端发送的信号数据，并对所述信号数据调制处理发送；中央主控制系统600，接收所述信号处理系统发送的经调制处理的信号数据并进行分析处理；用于存储数据的数据存储单元800，接收存储并发送所述中央主控制系统600发送的分析处理后的信号数据；网络单元400，接收所述数据存储单元800发送的数据，将所述数据传输给数据接收端进行整体的电力调度指挥；电源管理单元，为该智能监控装置内的各部件提供电力。所述网络单元400为WiFi无线、4G通信模块或以太网等。所述信号采集前端的各种传感器同时采集，以得到同一时刻的多维物理量数据，当然，也可根据需求设置不同的采集方式。

其中，所述中央主控制系统600包含大数据分析模块，对接收的调制信号结合大数据模块进行分析处理，当分析处理的数据超过预定阈值时，触发中央主控制系统600的报警指令，并通过网络单元400传输给数据需求方，所述预定阈值(报警阈值)，可根据现场特点进行动态配置。

所述中央主控制系统600通过大数据分析模块、AI处理模块对传感器的信号数据进行分析处理，提高分析结果的精确度。在大数据分析模块中，其对各种传感器数据进行横向、纵向分析处理，能多维度提高异常识别成功率。而AI处理模块，主要实现异常声音识别、异物入侵检测、异物识别，当监测到异常形成报警指令。

另外，所述信号采集前端包含：分体式局部放电传感器300、用于监测现场湿度的环境湿度传感器910和用于监测现场温度的环境温度传感器900，各传感器分别与所述信号处理系统连接。其中，所述分体式局部放电传感器300可采用接触式局部放电传感器或非接触式局部放电传感器。

局部放电传感器(即局放传感器)为能够检测到局部放电现象的传感器，目前已经广泛用于GIS(绝缘组合电器)局放检测、电缆局放监测等。局放传感器主要有特高频局放，超声局放等。特高频局放(Ultra High Frequency，简称UHF)是近年发展起来的一种新的电力设备局部放电的检测技术，具有抗干扰能力强的特点。

在本实施例中，采用分体式特高频局放传感器，就近采集高压电缆等带电设备内部辐射出的300～3000MHz频段的特高频电磁波信号进行局部放电的检测和分析。运行中的高压电缆内部一般由多种绝缘材料环形保护，其绝缘强度和击穿场强都很高。当带电设备异常时，可能会产生很小范围内的局部放电，气体击穿过程很快，将产生很陡的脉冲信号，并向四周辐射出特高频电磁波，分体式特高频局放传感器可检测到这种局放信号的变化。依靠分体式局放传感器对辐射出来的UHF信号进行采集，将信号传送给信号处理系统进行模数转换和信号调制，经过初步放大、滤波及数字化后，得到放电峰值、放点均值、放电频次等数据，随后上送到数据存储单元800进行综合存储。本实用新型采用的分体式局放传感器可进一步得到更加准确的局放信号。分体式局放和信号处理系统通过RS232串行通信接口或RS485串行通信接口相连，分体式局放传感器与电子系统中的被监测设备更近，甚至可以绑在某些带电设备上，即为接触式局部放电传感器，其具有更高的精度，在某些条件下，能带电安装、维修，具有极高的准确性。

随着天气、气候的变化，环境的温度和湿度会发生变化，进而影响到监控装置内各传感器测试的精度。监测环境的温度和湿度，可以监测环境的状态，将环境的温度值和湿度值传给信号处理系统或其他传感器，进而提高其他传感器的准确度。

另外，所述信号采集前端还包含：用于监测现场异常声音的声音传感器100，与所述信号处理系统连接，所述声音传感器100包含声音智能识别系统。被监控设备的异常放电，一般会发出异常的声音。声音传感器100通过采集声音，数据接收端的工作人员通过声音结合其他传感器数据来判别现场环境，提高了现场异常现象的识别效果。

所述信号采集前端还包含红外传感器200，与所述信号处理系统连接，所述红外传感器200还分别与所述环境湿度传感器910和所述环境温度传感器900通信连接。所述红外传感器200为红外温度传感器，可以精确得到被监测设备表面各点的温度值，并形成热像。根据现场要求，可以选用高精度的红外传感器200，也可以选用普通的红外传感器200。

电力系统所在的环境如果长期处于过温状态下，容易引发电力系统的设备发生短路甚至是火灾。目前使用的红外传感器200大多支持输入环境温度和湿度，以精确准精度。所述环境湿度传感器910和所述环境温度传感器900可将探测到的环境湿度和温度信息传给所述红外传感器200，从而提高所述红外传感器200监测目标温度状态的有效性，避免安全事故的发生。

电力系统内的设备本身运行额定电压基本上都属于高压甚至超高压电压等级，设备运行过程中会伴随着温度的变化。本实用新型采用红外传感器200获取从电容器、电抗器、电缆等电力设备表明发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质。任何高压点设备外部故障缺陷，电缆接头连接不良及故障时，很容易通过温度变化反映出来，内部故障缺陷也可以根据设备内部结构、运行状态、故障点热传递形成，热量可以传到设备外部，通过温度变化反映。利用红外热成像技术不仅能测出变电站开关柜内主要设备表面的温度，还能实施反映设备的温度分布，对于早期发现缺陷，判断缺陷点位置，分析缺陷原因，都是非常有效的。

带电设备异常时，一般会伴随异常的发热，热量的集聚，容易发生短路甚至火灾。红外传感器200取得的温度数据，可以监测被监测设备的温度，在温度达到预定阈值时进行报警，从而避免这种情况发生。被监测设备的红外温度阈值，需要根据被监控对象的特点，按照中华人民共和国电力行业标准的《带电设备红外诊断应用规范DL/T 664-2016》进行设定。

所述信号采集前端还包含：可见光传感器和图像传感器700，分别与所述信号处理系统连接，所述图像传感器700包含图像智能识别系统。其中，可见光是非常直观的现场观测方式，图像传感器700为具有可见光成像功能的传感器，如工业摄像头。通过图像传感器700能够采集现场的图像、视频，供数据接收端的工作人员查看，为了保证成像效果，一般要求在400w像素以上。

另外，所述信号采集前端还包含气味传感器500，其与所述信号处理系统连接。所述气味传感器500可采集分析现场的气味，如识别臭氧、烧焦味等。

本实用新型还公开了一种采用本实用新型的电力系统智能监控装置进行智能监控的方法，该方法包含以下步骤：

S1、电源管理单元供电后，中央主控制系统600和信号处理系统进行初始化；

S2、信号采集前端的各传感器同时或分别采集，得到各自对应的传感器数据，信号处理系统请求信号采集前端的各传感器数据，并将所述传感器数据调制处理后上传至中央主控制系统600；

S3、中央主控制系统600对接收的调制处理后的传感器数据进行分析处理，将分析处理的结果发送至数据存储单元800，当分析处理的结果超过预定阈值时，触发中央主控制系统600的报警指令，并通过网络单元400传输给数据接收端；

S4、数据存储单元800存储接收的所有数据并通过网络单元400发送至数据接收端进行整体的电力调度指挥。

需要注意的是，本实用新型采用的各种传感器均为市场上较为成熟的产品，各传感器所实现的功能也是现有设备的现有技术。

综上所述，本实用新型的电力系统智能监控装置，与传统单一的在线监测终端相比，本实用新型在同样实现电力系统设备的多维物理量在线监测的情况下，可进一步减少多传感器带来的系统的复杂度，能大大降低设备投资费用和产品成本；与单独采用多个在线监测系统相比，本实用新型采用多传感器集成设计，能同时取得多种传感器数据，并能更加准确，彻底避免了不同系统数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅降低电力系统内故障发生的风险。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种电力系统智能监控装置，其特征在于，该装置包含：

用于收集并发送信号的信号采集前端，设置在电力系统内；

用于模数转换和信号调制的信号处理系统，与所述信号采集前端连接，接收所述信号采集前端发送的信号数据，并对所述信号数据调制处理发送；

中央主控制系统(600)，接收所述信号处理系统发送的经调制处理的信号数据并进行分析处理；

用于存储数据的数据存储单元(800)，接收存储并发送所述中央主控制系统(600)发送的分析处理后的信号数据；

网络单元(400)，接收所述数据存储单元(800)发送的数据，将所述数据传输给数据接收端进行整体的电力调度指挥；

电源管理单元，为该智能监控装置内的各部件提供电力；

其中，所述信号采集前端包含：

分体式局部放电传感器(300)，与所述信号处理系统连接；

环境湿度传感器(910)，与所述信号处理系统连接；

环境温度传感器(900)，与所述信号处理系统连接。

2.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，

所述中央主控制系统(600)包含大数据分析模块和AI处理模块，所述中央主控制系统(600)对接收的经调制处理的信号数据结合大数据分析模块和AI处理模块进行入侵检测、异物识别、分析处理，当分析处理的信号数据超过预定阈值时，触发中央主控制系统(600)的报警指令，并通过网络单元(400)传输给数据接收端。

3.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，

所述分体式局部放电传感器(300)为接触式局部放电传感器或非接触式局部放电传感器。

4.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，所述信号采集前端还包含：

红外传感器(200)，与所述信号处理系统连接，所述红外传感器(200)还分别与所述环境湿度传感器(910)和所述环境温度传感器(900)通信连接。

5.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，所述信号采集前端还包含：

用于监测异常声音的声音传感器(100)，与所述信号处理系统连接，所述声音传感器(100)包含声音智能识别系统。

6.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，所述信号采集前端还包含：

气味传感器(500)，与所述信号处理系统连接。

7.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，所述信号采集前端还包含：

可见光传感器，与所述信号处理系统连接。

8.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于，所述信号采集前端还包含：

图像传感器(700)，与所述信号处理系统连接，所述图像传感器(700)包含图像智能识别系统。

9.如权利要求1所述的电力系统智能监控装置，其特征在于：

所述信号处理系统与所述信号采集前端通信连接或通过电线连接。

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