CN211741474U

CN211741474U - 多传感器预警系统

Info

Publication number: CN211741474U
Application number: CN202020166114.4U
Authority: CN
Inventors: 张衍奎; 娄亮; 朱建华; 古元冬; 鲍伟
Original assignee: Ningxia Kaichen Electric Group Co ltd; Shanghai Industrial Utechnology Research Institute
Current assignee: Ningxia Kaichen Electric Group Co ltd; Shanghai Industrial Utechnology Research Institute
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2030-02-13

Abstract

本实用新型提供一种多传感器预警系统，包括：局放传感器、温度传感器、气体传感器、数据处理模块及远程监控模块；所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器设置于开关柜中，检测所述开关柜中对应的参数；所述数据处理模块连接所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器的输出端，读取各传感器检测到的信息，并对检测到的信息进行处理后输出；所述远程监控模块接收所述数据处理单元输出的信号，实现远程监控及预警显示。本实用新型的多传感器预警系统通过设置于开关柜中的多个传感器实现对开关柜的全面监测；并根据监测结果做出预警，可靠性高；同时给出预警等级以提示用户做出相应的决策。

Description

多传感器预警系统

技术领域

本实用新型涉及电力监测领域，特别是涉及一种多传感器预警系统。

背景技术

随着小型甚至微型化开关柜的逐渐普及，内部器件密度增高，对绝缘层的可靠性挑战也更加突出。一旦出现了绝缘层材料退化，如果不能实时跟踪监测，将会不断恶化，导致绝缘层升温甚至开关柜燃烧爆炸；然而在实际应用现场，进行生产、科研、医疗手术等活动时，往往不希望随时切断开关柜进行排查，影响正在进行的工作，甚至生产和医疗事故。上述情况需要一套完整的预警方案，既可以兼顾生产，又可以维护开关柜的安全运行。

目前市面上尚无特别好的解决方案，只有分离的传感器，仍然非常依靠人工经验，可靠性较差。这些传统方案很难实现对开关柜的全面实时监测，当出现危险预警时，亦不能确定危险等级。这些不充分的信息会导致开关柜的用户难以决策，造成不必要的损失。

因此，如何在不影响正常工作的前提下实现对电力开关柜的实时、全面监测，提高监测的可靠性，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种多传感器预警系统，用于解决现有技术中开关柜检查影响正常工作、预警分级不完善、可靠性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种多传感器预警系统，所述多传感器预警系统至少包括：

局放传感器、温度传感器、气体传感器、数据处理模块及远程监控模块；

所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器设置于开关柜中，检测所述开关柜中对应的参数；

所述数据处理模块连接所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器的输出端，读取各传感器检测到的信息，并对检测到的信息进行处理后输出；

所述远程监控模块接收所述数据处理单元输出的信号，实现远程监控及预警显示；

其中，所述局放传感器设置于所述开关柜中触头与绝缘子之间的接地金属壳上；

所述温度传感器设置于所述开关柜中的触头、螺栓连接部位，螺栓连接的端子或电缆处；

所述气体传感器设置于所述开关柜中触头的下方。

可选地，所述局放传感器包括超声波传感器、高频电流传感器或超高频局放传感器。

可选地，所述温度传感器包括电阻式温度传感器、热电偶式温度传感器、热敏电阻器或声表面波温度传感器。

可选地，所述气体传感器包括一氧化碳气体传感器。

可选地，所述数据处理模块包括放大器、滤波器中至少一种。

更可选地，所述数据处理模块还包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元；所述第一比较单元连接所述局放传感器，将所述局放传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器，将所述温度传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器，将所述气体传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。

更可选地，所述数据处理模块还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级。

更可选地，所述远程监控模块还包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元；所述第一比较单元连接所述局放传感器，将所述局放传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器，将所述温度传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器，将所述气体传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。

更可选地，所述远程监控模块还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级。

更可选地，所述数据处理模块设置于所述开关柜中。

更可选地，所述多传感器预警系统还包括无线传送模块，所述无线传送模块实现所述数据处理模块与所述远程监控模块之间的无线通讯。

如上所述，本实用新型的多传感器预警系统，具有以下有益效果：

本实用新型的多传感器预警系统通过设置于开关柜中的多个传感器实现对开关柜的全面监测；并根据监测结果做出预警，可靠性高；同时给出预警等级以提示用户做出相应的决策。

附图说明

图1显示为本实用新型的多传感器预警系统的结构示意图。

图2显示为本实用新型的传感器在开关柜中布局的示意图。

元件标号说明

1 多传感器预警系统

11 局放传感器

12 温度传感器

13 气体传感器

14 数据处理模块

15 远程监控模块

2 开关柜

21 触头

22 绝缘子

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种多传感器预警系统1，所述多传感器预警系统1包括：

局放传感器11、温度传感器12、气体传感器13、数据处理模块14及远程监控模块15。

如图1所示，所述局放传感器11设置于开关柜2中，用于检测所述开关柜2中是否存在局部放电现象。

具体地，如图2所示，所述局放传感器11可根据需要设置于所述开关柜2中任意需要检测局部放电现象的一个或多个位置，包括但不限于开关柜2中触头21与绝缘子22之间的接地金属壳上，在此不一一赘述。所述局放传感器11包括但不限于超声波传感器、高频电流传感器及超高频局放传感器，任意可实现局部放电检测的传感器均适用于本实用新型，不以本实施例为限。

如图1所示，所述温度传感器12设置于开关柜2中，用于检测所述开关柜2中的温度。

具体地，如图2所示，所述温度传感器12可根据需要设置于所述开关柜2中任意需要检测温度的一个或多个容易发生事故的关键节点，包括但不限于触头、螺栓连接部位，螺栓连接的端子及电缆处，在此不一一赘述。所述温度传感器12包括但不限于电阻式温度检测器(RTD)、热电偶、热敏电阻器、具有数字和模拟接口的集成电路(IC)传感器及声表面波温度传感器(SAW)，任意可实现温度检测的传感器均适用于本实用新型，不以本实施例为限。

如图1所示，所述气体传感器13设置于开关柜2中，用于检测绝缘层材料燃烧(完全燃烧或不完全燃烧)产生的气体。

具体地，如图2所示，所述气体传感器13可根据需要设置于所述开关柜2中任意需要检测燃烧释放气体的一个或多个位置，包括但不限于所述开关柜2中的触头21下方，在此不一一赘述。所述气体传感器13可根据绝缘层材料燃烧所产生的气体进行设置，在本实施例中，通过检测绝缘层材料不完全燃烧产生的一氧化碳气体来判断绝缘层材料是否燃烧，因此，所述气体传感器13设置为一氧化碳气体传感器；在实际使用中，不限于本实施例所列举的一种类型的气体传感器13。

如图1所示，所述数据处理模块14连接所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13的输出端，读取各传感器检测到的信息，并对检测到的信息进行处理后输出。

具体地，在本实施例中，所述数据处理模块14设置于所述开关柜2内，包括放大器及滤波器；在实际使用中可仅包括放大器或滤波器或者还包括其它信号处理装置，不限于本实施例。所述数据处理模块14读取所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13检测到的信息，对检测到的信息进行包括但不限于放大、滤波等信号处理，然后将处理后的信息输出。

作为本实用新型的一种表现形式，所述多传感器预警系统1还包括无线传送模块(图中未显示)，所述无线传送模块实现所述数据处理模块14与所述远程监控模块15的无线通讯，在此不一一赘述。

如图1所示，所述远程监控模块15接收所述数据处理单元14输出的信号，实现远程监控。

具体地，所述远程监控模块15设置于所述开关柜2外部，接收所述数据处理模块14输出的传感器信息，将所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13检测到的信息与对应的阈值进行比较，超出阈值时做出相应的预警。在本实施例中，所述远程监控模块15包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元。所述第一比较单元连接所述局放传感器11，将所述局放传感器11的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器12，将所述温度传感器12的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器13，将所述气体传感器13的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。各传感器对应的阈值至少为一个，超出阈值的比较结果作为预警信号。各比较单元可通过比较器实现，在此不一一赘述。

具体地，作为本实用新型的另一种实现形式，进一步所述远程监控模块15还将不同传感器超出阈值的情况进行组合，以此得到不同的预警等级。所述远程监控模块15还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级，预警等级的设置标准可基于实际需要进行设定。所述预警等级判断单元可通过逻辑器件(包括但不限于与门，或门，反相器)的组合实现相应的逻辑，在此不一一赘述。

作为本实用新型的一种表现形式，所述多传感器预警系统1还包括显示屏(图中未显示)，所述显示屏连接所述远程监控模块15，用于显示监测信息及预警信息。

作为本实用新型的一种表现形式，所述远程监控模块15还包括机器学习功能，对单个传感器的数据分析上：如局放传感器，根据采集到的不同的数据序列，可以推断不同的局放类型；也可以体现在传感器的数据融合上：三种传感器的数据综合覆盖了大多数的情况，不论在典型还是非典型情况下，这些数据都会对应着特定的预警。在用户的使用过程中，根据具体出现的问题，标记事故种类，从而帮助整个系统不断进化，判断愈加精确。

所述多传感器预警系统1的工作原理如下：

所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13对开关柜2内部的局部放电情况、温度及绝缘层材料燃烧释放的气体进行检测，并将检测信息经过所述数据处理模块14的放大、滤波处理后无线传输到所述远程监控模块15。所述远程监控模块15接收各传感器检测到的信息，分别将所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13检测到的信息与对应的阈值进行比较，以此得出对应的预警信号及预警等级。

典型情况下：1、仅所述局放传感器11检测到的信息超出阈值：显示一级预警，代表风险较低；局放代表着绝缘设备内部已经有了瑕疵，在这种情况下，系统将会提醒有风险存在，建议用户合理安排用电时间，以合理安排维护。2、所述局放传感器11及所述温度传感器12检测到的信息超出阈值：显示二级预警，代表风险较高；如果观测点出现升温，代表局放已经恶化，建议用户尽快行动维护；根据温度传感器的数值，可以设计子风险等级，比如温度异常但是并不高，可以认为是弱二级报警；如果高达到一个临界点，就是强二级报警。3、所述局放传感器11、所述温度传感器12及所述气体传感器13检测到的信息均超出阈值：显示三级预警，代表风险很高；当温度高至一定程度时，绝缘线材开始发生不完全燃烧，生成气体如一氧化碳等，在这种情况下，如果再不及时进行处理，后果将会很严重，当三个传感器同时报警时，是风险达到极致的表现，要进行三级报警。

非典型情况下：只有所述温度传感器12或者所述气体传感器13检测到的信息超出阈值，可能是由于传感器故障或者其他干扰因素导致，可通过人工排查克服。

下表一及表二为所述局放传感器11及所述温度传感器12对应的阈值，在实际使用中，可基于需要设定对应的阈值，不以本实施例为限。

表一

表二

本实用新型的多传感器预警系统利用局放传感器，温度传感器与一氧化碳传感器同时合理布局在开关柜2中，实现三合一的完整监测系统；并在柜外整体部署网络化与智能化，实现信号处理与预警显示。本实用新型的多传感器预警系统解决了安全预警系统的严重性分级问题，和判断依据的完整性问题；使得用户可以根据不同的严重等级采取相应的决策，同时多重传感器融合的方案可以使得判断更加精确。

实施例二

本实施例提供一种多传感器预警系统，与实施例一的不同之处在于，本实施例的预警信号及预警等级的产生通过数据处理模块14完成，远程监控模块15仅用于远程监控及显示。

具体地，所述数据处理模块14还包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元。所述第一比较单元连接所述局放传感器11，将所述局放传感器11的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器12，将所述温度传感器12的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器13，将所述气体传感器13的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。当超出阈值时，各比较结果作为预警信号传送至所述远程监控模块15。

具体地，作为本实施例的一种实现方式，所述数据处理模块14还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级，其判断依据与实施例一相同，在此不一一赘述。

综上所述，本实用新型提供一种多传感器预警系统，包括：局放传感器、温度传感器、气体传感器、数据处理模块及远程监控模块；所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器设置于开关柜中，检测所述开关柜中对应的参数；所述数据处理模块连接所述局放传感器、所述温度传感器及所述气体传感器的输出端，读取各传感器检测到的信息，并对检测到的信息进行处理后输出；所述远程监控模块接收所述数据处理单元输出的信号，实现远程监控及预警显示；其中，所述局放传感器设置于所述开关柜中触头与绝缘子之间的接地金属壳上；所述温度传感器设置于所述开关柜中的触头、螺栓连接部位，螺栓连接的端子或电缆处；所述气体传感器设置于所述开关柜中触头的下方。本实用新型的多传感器预警系统通过设置于开关柜中的多个传感器实现对开关柜的全面监测；并根据监测结果做出预警，可靠性高；同时给出预警等级以提示用户做出相应的决策。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种多传感器预警系统，其特征在于，所述多传感器预警系统至少包括：

所述远程监控模块接收所述数据处理模块输出的信号，实现远程监控及预警显示；

所述气体传感器设置于所述开关柜中触头的下方。

2.根据权利要求1所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述局放传感器包括超声波传感器、高频电流传感器或超高频局放传感器。

3.根据权利要求1所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述温度传感器包括电阻式温度传感器、热电偶式温度传感器、热敏电阻器或声表面波温度传感器。

4.根据权利要求1所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述气体传感器包括一氧化碳气体传感器。

5.根据权利要求1所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述数据处理模块包括放大器、滤波器中至少一种。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元；所述第一比较单元连接所述局放传感器，将所述局放传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器，将所述温度传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器，将所述气体传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。

7.根据权利要求6所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述数据处理模块还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级。

8.根据权利要求1～5任意一项所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述远程监控模块还包括第一比较单元、第二比较单元及第三比较单元；所述第一比较单元连接所述局放传感器，将所述局放传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第二比较单元连接所述温度传感器，将所述温度传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果；所述第三比较单元连接所述气体传感器，将所述气体传感器的检测信息与相应的阈值进行比较，并得到对应的比较结果。

9.根据权利要求8所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述远程监控模块还包括预警等级判断单元，所述预警等级判断单元连接所述第一比较单元、所述第二比较单元及所述第三比较单元的输出端，基于各比较结果判断预警等级。

10.根据权利要求1～5任意一项所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述数据处理模块设置于所述开关柜中。

11.根据权利要求1～5任意一项所述的多传感器预警系统，其特征在于：所述多传感器预警系统还包括无线传送模块，所述无线传送模块实现所述数据处理模块与所述远程监控模块之间的无线通讯。