一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)的每一個環(huán)節(jié)，它的安全運行直接關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全和電力系統(tǒng)對用戶的供電質(zhì)量，是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一。傳統(tǒng)的高壓開關(guān)柜內(nèi)故障檢測必須在停電狀態(tài)下進(jìn)行或采取人工巡視的方式，停電檢修不但造成設(shè)備可用率和用戶供電可靠性的下降，而且只能周期性的進(jìn)行，在周期間隔，設(shè)備處于失修、失控狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，不能及時處理。另外，開關(guān)柜作為封閉式設(shè)備，若柜內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)異常，就算運行人員定期巡視也很難發(fā)現(xiàn)，難以達(dá)到及時掌握設(shè)備缺陷的要求。因此，非常有必要采取一種實時在線的技術(shù)對高壓開關(guān)柜進(jìn)行監(jiān)測。
[0003]高壓開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備眾多，排列越來越緊湊，絕緣裕度較小，尤其是在夏季空氣比較悶熱潮濕的南方，設(shè)備表面引發(fā)爬電。在長期的運行過程中，經(jīng)過電的、熱的、化學(xué)的作用絕緣慢慢出現(xiàn)老化或劣化，導(dǎo)致電氣絕緣強(qiáng)度降低，甚至發(fā)生故障。事故統(tǒng)計表明，近年來的許多絕緣故障主要由局部放電所導(dǎo)致。開關(guān)柜內(nèi)部金屬構(gòu)件在制造工藝中或安裝運行中潛伏的缺陷，在長期高電壓、高溫、潮濕、振動等的作用下，也容易引發(fā)局部放電。局部放電的檢測和評價作為絕緣狀況監(jiān)測的重要手段，可以動態(tài)反映電氣設(shè)備的絕緣狀況，并實現(xiàn)對設(shè)備絕緣潛伏性故障的早期預(yù)警，通過對檢測結(jié)果的分析和處理有效避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。
[0004]開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生局部放電時，在放電通道產(chǎn)生電流脈沖，動態(tài)電場產(chǎn)生磁場，動態(tài)磁場再產(chǎn)生電場，由于電流脈沖上升時間和持續(xù)時間都只有幾個ns，因而激發(fā)出的電磁波頻率高達(dá)300MHz?3GHz WHF法是近幾年出現(xiàn)的一種新的進(jìn)行局部放電檢測方法。開關(guān)柜發(fā)生局部放電時，伴隨光的輻射，其中就有紫外光。近年利用紫外光敏管來感應(yīng)放電產(chǎn)生的紫外光，由廣電效應(yīng)輸出脈沖信號，然后與預(yù)設(shè)的閾值相比較，獲得脈沖的數(shù)目，再分析脈沖數(shù)目的密集程度來判斷放電的強(qiáng)弱，該方法是非接觸式檢測，不影響系統(tǒng)的運行狀態(tài)，與設(shè)備的一次回路完全隔離，抗干擾能力強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、數(shù)據(jù)接收器和服務(wù)器。各部分的作用及關(guān)系為:
傳感器安裝在各開關(guān)柜內(nèi)，組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，ZigBee傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理、無線通信操作，將開關(guān)柜內(nèi)采集到的放電信息傳送到數(shù)據(jù)接收器。數(shù)據(jù)接收器將數(shù)據(jù)一路進(jìn)行緩存處理再轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，一路進(jìn)行分析計算處理，發(fā)現(xiàn)異常時實現(xiàn)報警。服務(wù)器與外部網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)的遠(yuǎn)程、實時、動態(tài)監(jiān)測整套系統(tǒng)全天候工作。
[0006]所述傳感器節(jié)點由電源模塊、無線通信模塊、UV傳感器及調(diào)理單元、UHF傳感器及調(diào)理單元、處理器組成。
[0007]所述的UHF傳感器及調(diào)理單元由天線、放大單元、濾波單元、檢波單元、參考通道單元、鎖相放大單元組成。
[0008]所述的UV傳感器及調(diào)理單元由紫外光電轉(zhuǎn)換單元、高壓驅(qū)動單元、I/U轉(zhuǎn)換單元、脈沖放大單元、脈沖甄別單元。
[0009]所述的無線通訊模塊由天線和射頻前端收發(fā)器組成。
[0010]所述的數(shù)據(jù)接收器主要包括無線通信模塊、處理器模塊、存儲器模塊、觸摸液晶晶顯示屏、蜂鳴器報警組件、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路。
[0011]所述的無線通訊模塊由天線和射頻前端收發(fā)器組成。
[0012]所述的處理器模塊采用ARM嵌入式處理器。
[0013]所述觸摸液晶顯示屏采用福瑞達(dá)生產(chǎn)的7.0寸TFT彩色觸摸屏，分辨率為800 X480。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明的有益效果為:
紫外脈沖法可靠性高，抗干擾能力最強(qiáng)，故障判定依據(jù)簡單，準(zhǔn)確率高，對檢測表面放電和電暈放電比較有效。超高頻法能探測到絕緣的內(nèi)部放電，超高頻信號傳播過程中發(fā)生反射、繞射、透射現(xiàn)象以致于不會被完全遮擋。結(jié)合這兩種技術(shù)，可以發(fā)揮各自的長處，填補(bǔ)各自的短處，實現(xiàn)綜合檢測。傳感器裝置，具有低成本、低誤報率、便于安裝等特點，并可以將此裝置開發(fā)成開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對開關(guān)柜狀態(tài)全面、實時的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【附圖說明】
[0015]圖1為開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)總框圖。
[0016]圖2為傳感器節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖3為UHF傳感器及調(diào)理單元框圖。
[0018]圖4為UV傳感器及調(diào)理單元框圖。
[0019]圖5為數(shù)據(jù)接收器硬件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖1為開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)總框圖，本系統(tǒng)包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、數(shù)據(jù)接收器和服務(wù)器三部分。傳感器安裝在各開關(guān)柜內(nèi)，組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，ZigBee傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理、無線通信操作，將開關(guān)柜內(nèi)采集到的放電信息傳送到數(shù)據(jù)接收器。數(shù)據(jù)接收器將數(shù)據(jù)一路進(jìn)行緩存處理再轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，一路進(jìn)行分析計算處理，發(fā)現(xiàn)異常時實現(xiàn)報警。服務(wù)器與外部網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)的遠(yuǎn)程、實時、動態(tài)監(jiān)測整套系統(tǒng)全天候工作。
[0022]如圖2為傳感器節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)框圖，傳感器節(jié)點電源模塊、無線通信模塊、UV傳感器及調(diào)理單元、UHF傳感器及調(diào)理單元、處理器組成。電源模塊為無線通信模塊、UV傳感器及調(diào)理單元、UHF傳感器及調(diào)理單元、處理器供電。UV傳感器采集紫外脈沖信號進(jìn)行調(diào)理并傳到處理器，UHF傳感器采集超高頻信號進(jìn)行調(diào)理并傳到處理器，處理器整合兩種信號并通過無線通訊模塊傳給外部的數(shù)據(jù)接收器。
[0023]如圖3為UHF傳感器及調(diào)理單元框圖，UHF傳感器及調(diào)理單元由天線、放大單元、濾波單元、檢波單元、參考通道單元、鎖相放大單元組成。外置天線負(fù)責(zé)探測故障產(chǎn)生的超高頻脈沖電磁波，放大單元對局部放電信號進(jìn)行放大，濾波單元對局部放電信號進(jìn)行濾波，濾除空氣中存在的電暈等干擾信號。檢波單元從高頻載波信號中取出低頻的調(diào)制信號，濾除信號的超高頻分量，僅保留信號的包絡(luò)峰值和峰值對應(yīng)的相位。鎖相放大單元將輸入信號和參考信號經(jīng)過鎖相放大單元經(jīng)過乘法運算和低通濾波得到直流分量局部放電信號。
[0024]如圖4為UV傳感器及調(diào)理單元框圖，UV傳感器及調(diào)理單元由紫外光電轉(zhuǎn)換單元、高壓驅(qū)動單元、I/U轉(zhuǎn)換單元、脈沖放大單元、脈沖甄別單元。本設(shè)計采用高靈敏度日盲型紫外光敏管R2868，將紫外線光轉(zhuǎn)化成光電流，高壓驅(qū)動電路采用325V工作電壓，、I/U轉(zhuǎn)換單元將脈沖電流轉(zhuǎn)換成脈沖電壓輸出，脈沖放大單元對局部放電信號進(jìn)行放大處理，脈沖甄別單元對有用脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。
[0025]如圖5為數(shù)據(jù)接收器硬件結(jié)構(gòu)框圖。在整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)接收器處于協(xié)調(diào)器的位置，負(fù)責(zé)接收各個傳感器傳送出來的數(shù)據(jù)，同時通過控制命令指導(dǎo)各個傳感器的數(shù)據(jù)采集等工作。數(shù)據(jù)接收器通過軟件設(shè)計，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，通過與預(yù)設(shè)閾值比較判斷是否發(fā)生放電，若發(fā)現(xiàn)異常，則顯示異常傳感器位置和數(shù)據(jù)等信息并蜂鳴器鳴警。它還具有歷史數(shù)據(jù)查詢、系統(tǒng)設(shè)置等功能。
[0026]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，本系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分，本系統(tǒng)硬件部分包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、數(shù)據(jù)接收器和服務(wù)器，各部分的作用及關(guān)系為: 傳感器安裝在各開關(guān)柜內(nèi)，組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，ZigBee傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理、無線通信操作，將開關(guān)柜內(nèi)采集到的放電信息傳送到數(shù)據(jù)接收器;數(shù)據(jù)接收器將數(shù)據(jù)一路進(jìn)行緩存處理再轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，一路進(jìn)行分析計算處理，發(fā)現(xiàn)異常時實現(xiàn)報警，服務(wù)器與外部網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)的遠(yuǎn)程、實時、動態(tài)監(jiān)測整套系統(tǒng)全天候工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器節(jié)點由電源模塊、無線通信模塊、UV傳感器及調(diào)理單元、UHF傳感器及調(diào)理單元、處理器組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器節(jié)點，其特征在于:其所述的UHF傳感器及調(diào)理單元由天線、放大單元、濾波單元、檢波單元、參考通道單元、鎖相放大單元組成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器節(jié)點，其特征在于:其所述的UV傳感器及調(diào)理單元由紫外光電轉(zhuǎn)換單元、高壓驅(qū)動單元、ι/u轉(zhuǎn)換單元、脈沖放大單元、脈沖觀別單元。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器節(jié)點，其特征在于:其所述的無線通訊模塊由天線和射頻前端收發(fā)器組成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:其所述的數(shù)據(jù)接收器主要包括無線通信模塊、處理器模塊、存儲器模塊、觸摸液晶晶顯示屏、蜂鳴器報警組件、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路。7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于:其所述的無線通訊模塊由天線和射頻前端收發(fā)器組成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于:其所述的處理器模塊采用ARM嵌入式處理器。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)據(jù)接收器，其特征在于:其所述觸摸液晶顯示屏采用福瑞達(dá)生產(chǎn)的7.0寸TFT彩色觸摸屏，分辨率為800 X 480。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種紫外法和超高頻法的開關(guān)柜局部放電智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明包括傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、數(shù)據(jù)接收器和服務(wù)器。各模塊之間的關(guān)系為：傳感器安裝在各開關(guān)柜內(nèi)，組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，ZigBee傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號處理、無線通信操作，將開關(guān)柜內(nèi)采集到的放電信息傳送到數(shù)據(jù)接收器。數(shù)據(jù)接收器將數(shù)據(jù)一路進(jìn)行緩存處理再轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器，一路進(jìn)行分析計算處理，發(fā)現(xiàn)異常時實現(xiàn)報警。服務(wù)器與外部網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)開關(guān)柜狀態(tài)的遠(yuǎn)程、實時、動態(tài)監(jiān)測整套系統(tǒng)全天候工作。該系統(tǒng)采用的傳感器具有功耗低、可靠性高、靈敏度高、線性度好、安裝方便以及造價成本低的優(yōu)點。該系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程、智能、實時、動態(tài)監(jiān)測開關(guān)柜局部放電發(fā)生的情況。
【IPC分類】G01R31/12
【公開號】CN105510782
【申請?zhí)枴緾N201511006849
【發(fā)明人】李衛(wèi)國, 李志超, 陽以歆, 賈國濱, 陳艷, 歐陽潔
【申請人】華北電力大學(xué), 歐陽潔
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月30日