一种高压开关柜多维状态智能监测系统和方法技术方案

本申请涉及一种高压开关柜多维状态智能监测系统和方法，该系统包括服务器，与服务器连接的至少一个数据采集模块，与数据采集模块连接的若干传感器。本发明专利技术对开关柜的温度、局放、机械特性、振动特性进行实时监测，多维度的分析运行状况；可将多个物理量结合起来分析，对开关柜状况的综合判断更加准确，可靠性更高；节省了开关柜定期排查的成本，提高了状态监测的经济性，并且大大提升了故障监测的时效性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压开关柜多维状态智能监测系统和方法


[0001]本专利技术属于开关柜监测领域，具体涉及一种高压开关柜多维状态智能监测系统和方法。

技术介绍

[0002]当前以周期性停电例行试验为基础的状态检修工作存在诸多不足，如：停电压力大、停电例行试验无法及时反映设备状态的变化趋势、停电例行试验缺陷检出率低、高压开关柜的陪停率高等诸多问题；虽部分检测可以实现在线监测，但多针对单一状态参量，且监测准确率低下；常用的红外、光纤等测温方法存在检测范围有限、安装不便等缺点。局放检测技术存在准确率低、无法在线监测、无法适用于非全金属密闭性开关柜工况等缺点。操作机构状态检测技术多采用位移传感器，其检测灵敏度欠佳、寿命有限，且无法在线监测。
[0003]国内外在开关柜状态监测及故障诊断方面的研究都取得不少成就，但还存在以下不足：（1）针对开关柜故障综合诊断，目前还缺少有效的方法，在监测开关柜各个特征参量的同时无法对开关柜的运行状态健康情况进行评估；（2）国内在电力设备状态监测的研究中，相比于变压器、发电机等大型设备，对于开关柜本体的状态监测和诊断研究尚处于起步阶段。目前还缺乏一整套能完全监测开关柜运行状态的系统。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出一种高压开关柜多维状态智能监测系统和方法，通过对后台多维度数据进行特征提取，再进行温度、负荷电流、局放值等的关联性分析，以及同一断路器时间纵轴上的特征数据比对和同类其他断路器横向比对分析，通过相应状态参量评估设备健康状态，为状态检修提供依据，方便制定检修方案，这样即可改变以往对设备的定时维修、维护为有目的、有针对性的数据分析后的设备维护。减少停电，提高电网设备的运行效率。
[0005]本专利技术的技术方案具体如下：一种高压开关柜多维状态智能监测系统，包括服务器，与服务器连接的至少一个数据采集模块，与数据采集模块连接的若干传感器；传感器包括触头视频监控模块、局放传感器、交流互感器、霍尔电流传感器、振动传感器、测温平板天线、温度湿度传感器；局放传感器包括TEV传感器和AE超声传感器；TEV传感器和AE超声传感器安装于开关柜内表面；测温传感器安装于动触头；振动传感器固定在断路器上；交流互感器和霍尔电流传感器卡装在仪表室的控制线路上；视频监视模块在开关柜内壁，开关柜带电状态下监视柜内设备运行情况，及时了解设备是否出现异常。
[0006]进一步地，数据采集模块为设于站内每面柜子的内置智能采集器，实时监测、采集
柜内所有传感器数据，并通过内部通讯子网无线或有线方式将数据上传至智能通讯终端。
[0007]进一步地，至少一个数据采集模块通过智能通讯终端上传数据至服务器；通讯终端通过系统内部总线接收站端所有采集器数据，再通过其以太网接口连变电站端内网交换机，数据通过电力专用内网发送给服务器。
[0008]进一步地，温度湿度传感器安装在动触头或隔离刀闸触头或者电缆端头，接收天线安装在电缆室或都路器室的内侧壁，根据柜内安全距离及空间大小确定具体位置；TEV传感器和AE超声传感器安装在电缆室，TEV传感器靠近柜体内有金属接缝部位，AE超声波传感器朝向局放多发部位；机械特性监测用电流传感器都安装在继电仪表室内，对应卡装在分闸、合闸、储能电机线圈回路上；其他采集器、通讯终端、电源转换器安装在继电仪表室内的DIN导轨上。
[0009]进一步地，高压开关柜中：对于温度特性：测温范围为0℃~175℃；测温范围内温度测量误差不大于
±
2℃；分辨率0.1℃；采样周期≤10s；对于超声波局部放电检测性能：非接触式检测仪检测灵敏度不大于40dB；非接触方式20kHz～60kHz 范围内；线性度误差不大于
±
20%；对于暂态地电压法局部放电检测性能：频率范围3MHz~100 MHz，且频带宽度不小于20MHz；线性度的误差不大于
±
20%；脉冲计数要求误差不大于
±
20%；对于断路器机械特性：3路直流检测通道，检测分闸合闸线圈电流、储能电机电流；计算分合闸时间、周期、电流等特征参数；监测储能机械链路及储能电机的电气回路状态；3路交流检测通道，检测电流互感器二次侧电流；图谱显示电流特征波形曲线；分合闸线圈霍尔电流传感器、储能电机霍尔电流传感器：检测范围0~10A，误差不大于1%；互感器二次侧交流电流传感器：检测范围0~10A，误差不大于1%。
[0010]进一步地，智能采集器包括温度采集模块、局放采集模块、机械特性采集模块和振动采集模块；温度采集模块将温度信息实时传送至服务器的测温管理装置，记录数据，判断是否需要进行温度异常报警；局放采集模块控制TEV与AE传感器，实时采集TEV传感器中的暂态对地电压信号与AE传感器中的声发射信号，分析对比有无异常信号，并将信号进行数字化转换，最终上传服务器，判断当前开关柜是否有需要进行局放报警；机械特性采集模块通过监测获取霍尔电流传感器中的电流参数，得出断路器分合闸过程的时间、速度以及运动过程信息，分析得到的监测数据中是否存在分合闸异常，判断是否需要进行机械操作异常报警；振动采集模块负责处理振动传感器的采集信号，监测传感器位置所接收到的XYZ三轴的振动量，得到三维立体的振动信息，根据经验及正常信号的相似性判断有无振动异常。
[0011]本专利技术还涉及的高压开关柜多维状态智能监测方法，包括如下步骤：对高压开关柜关键点温度、局部放电状态、机械操作状态进行实时监控，采集若干传感器数据，判断开关柜状态是否异常，其中：
通过温度湿度传感器实时监控开关柜中的关键点温度，对温度异常进行预警；通过AE传感器监测高压开关柜中的异常超声信号，结合TEV传感器的监测结果，实时判断开关柜中是否有局部放电现象发生；通过霍尔电流传感器，获取开关柜中闸刀的分合时间、分合速度以及运动过程曲线，实时分析每一次闸刀开合的过程是否卡涩或其它异常。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果具体如下：本专利技术对开关柜的温度、局放、机械特性、振动特性进行实时监测，多维度的分析运行状况。传统的开关柜只能监测温度，有的只能监测局放等，监测物理量单一，当环境变化复杂时，判断结果容易有偏差。本申请的多维状态监测可将多个物理量结合起来分析，对开关柜状况的综合判断更加准确，可靠性更高。
[0013]通过在云南文山试点搭建多维状态监测系统，节省了开关柜定期排查的成本，提高了状态监测的经济性，并且大大提升了故障监测的时效性，对于以后发展人工智能分析有着重要作用，取得的数据将作为智能电网的重要基础，对智能电网建设也有着十分重要的意义。
附图说明
[0014]图1为本实施例的系统的结构框图；图2为本实施例监测的温度数据；图3为本实施例监测的TEV信号数据；图4为本实施例监测的AE信号数据；图5为本实施例监测的机械特性数据。
具体实施方式
[0015]下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压开关柜多维状态智能监测系统，其特征在于：包括服务器，与服务器连接的至少一个数据采集模块，与数据采集模块连接的若干传感器；传感器包括触头视频监控模块、局放传感器、交流互感器、霍尔电流传感器、振动传感器、测温平板天线、温度湿度传感器；局放传感器包括TEV传感器和AE超声传感器；TEV传感器和AE超声传感器安装于开关柜内表面；测温传感器安装于动触头；振动传感器固定在断路器上；交流互感器和霍尔电流传感器卡装在仪表室的控制线路上；视频监视模块在开关柜内壁，开关柜带电状态下监视柜内设备运行情况，及时了解设备是否出现异常。2.根据权利要求1所述的高压开关柜多维状态智能监测系统，其特征在于：数据采集模块为设于站内每面柜子的内置智能采集器，实时监测、采集柜内所有传感器数据，并通过内部通讯子网无线或有线方式将数据上传至智能通讯终端。3.根据权利要求1所述的高压开关柜多维状态智能监测系统，其特征在于：至少一个数据采集模块通过智能通讯终端上传数据至服务器；通讯终端通过系统内部总线接收站端所有采集器数据，再通过其以太网接口连变电站端内网交换机，数据通过电力专用内网发送给服务器。4.根据权利要求1所述的高压开关柜多维状态智能监测系统，其特征在于：温度湿度传感器安装在动触头或隔离刀闸触头或者电缆端头，接收天线安装在电缆室或都路器室的内侧壁，根据柜内安全距离及空间大小确定具体位置；TEV传感器和AE超声传感器安装在电缆室，TEV传感器靠近柜体内有金属接缝部位，AE超声波传感器朝向局放多发部位；机械特性监测用电流传感器都安装在继电仪表室内，对应卡装在分闸、合闸、储能电机线圈回路上；其他采集器、通讯终端、电源转换器安装在继电仪表室内的DIN导轨上。5.根据权利要求1所述的高压开关柜多维状态智能监测系统，其特征在于：高压开关柜中：对于温度特性：测温范围为0℃~175℃；测温范围内温度测量误差不大于
±
2℃；分辨率0.1℃；采样周期≤10s；对于超声波局部放电检测性能：非接触式检测仪检测灵敏度不大于40dB；非接触方式20kHz～60kHz 范围内；线性度误差不大于
±
20%；对于暂态地电压法局部...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯跃，王元，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司文山供电局，
类型：发明
国别省市：