智能化開關櫃監測系統和方法
2023-06-06 16:15:41
專利名稱：智能化開關櫃監測系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種智能化開關櫃監測系統，以及一種智能化開關櫃監測方法。
背景技術：
目前，電網中使用的傳統中壓開關設備智能化程度不高，即使小部分的開關設備加裝了測控裝置，只能實現對開關櫃位置狀態、電流電壓測量，而不能實現開關的機械特性、絕緣監測、溫度監測、視頻監控等功能，對於開關櫃存在類如絕緣降低等隱患新故障只能通過定期的人為檢測手段，這種方式既不能實時預知設備的狀態，又會浪費大量的人工，對智能電網的發展存在一定的局限性。傳統的測量斷路器行程的傳感器多採用角度傳感技術實現，角度傳感器用於檢測機械轉動角度，其將機械轉動或角位移轉化為電信號輸出，具有無觸點、無噪聲、高靈敏度、高重複性、接近無限轉動壽命、高頻響應特性好、環境適用性強等特點；但角度傳感器應用於斷路器位移測量時僅能測量主傳動軸的角度，不能實時反映斷路器三相觸頭的運動，不能感知三相觸頭的不同步性，對斷路器的行程監測不夠全面完整。
發明內容
基於此，本發明提供一種智能化開關櫃監測系統和方法，能夠在線準確獲取到開關櫃中斷路器的機械特性參數及開關櫃內主要器件的實時圖像、溫度、絕緣等數據，在發現異常情況時及時報警。一種智能化開關櫃監測系統，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置、控制系統；所述直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉杆連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監視裝置都安裝在所述開關櫃內，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置都與所述控制系統連接；所述控制系統用於接收所述直線位移傳感器採集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器採集的電流值和電壓值、紅外視頻監視裝置採集的視頻數據、聲表面波測溫裝置採集的接點溫度值和絕緣監視裝置採集的絕緣數據，所述控制系統包括計算模塊和報警|吳塊；所述計算模塊用於根據所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；所述報警模塊用於在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點溫度值、絕緣數據之一超出預設閾值時發送
報警信息。一種智能化開關櫃監測方法，包括如下步驟通過連接在斷路器動觸頭絕緣拉杆上的直線位移傳感器採集斷路器的位移值；
通過連接在斷路器的分合閘線圈電路上的磁平衡式霍爾電流電壓傳感器採集斷路器的電流和電壓；通過安裝在開關櫃內的紅外視頻監視裝置採集開關櫃內的視頻數據；通過安裝在開關櫃內的聲表面波測溫裝置採集開關櫃內的溫度數據；通過安裝在開關櫃內的絕緣監視裝置採集開關櫃內的絕緣數據；根據所述位移值、電流和電壓，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；若所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點溫度數據、絕緣數據之一超出預設閾值時，則發送報警信息。上述智能開關櫃監測系統和方法，採用直線位移傳感器和磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器連接，能精確採集到斷路器的合/分閘行程、合/分閘平均速度、剛合/分閘速度、超行程長度、行程總時間等斷路器機械特性參數和合/分閘迴路及儲能迴路的電壓電流；同時採用紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置實現對開關櫃的在線監測，通過對開關櫃運行中的圖像、溫度、絕緣等參數的實時採集，及時了解開關設備運行狀況，掌握其變化趨勢，為設備的檢修和維護提供依據。
圖1為本發明智能化開關櫃監測系統在一實施例中的結構示意圖。圖2為圖1中斷路器分閘時線圈電流值的時間變化示意圖。圖3為本發明智能化開關櫃監測方法在一實施例中的流程示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。如圖1所示，是本發明智能化開關櫃監測系統在一實施例中的結構示意圖，開關櫃監測系統包括開關櫃10，開關櫃10中包括斷路器20，還包括直線位移傳感器30(LinearVariable Differential Transformer, LVDT)、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40、紅外視頻監視裝置50、聲表面波測溫裝置60、絕緣監視裝置70、控制系統80 ；所述直線位移傳感器30與斷路器動觸頭絕緣拉杆連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監視裝置50、所述聲表面波測溫裝置60和所述絕緣監視裝置70都安裝在開關櫃10內，所述直線位移傳感器30、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40、紅外視頻監視裝置50、聲表面波測溫裝置60、絕緣監視裝置70都與控制系統80連接；所述控制系統80用於接收所述直線位移傳感器採集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器採集的電流值和電壓值、紅外視頻監視裝置採集的視頻數據、聲表面波測溫裝置採集的接點溫度值和絕緣監視裝置採集的絕緣數據，所述控制系統包括計算模塊和報警模塊；所述計算模塊801用於根據所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；
所述報警模塊802用於在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點溫度值、絕緣數據之一超出預設閾值時發送報警信息。在本實施例中，通過與斷路器動觸頭絕緣拉杆連接的直線位移傳感器30，能採集到斷路器20的位移值，將位移值發送給控制系統80，以此為依據計算斷路器機械特性；直線位移傳感器30採集的直線機械位移量可轉換成直讀顯示的信號輸出，方便採集數據，產品本身和被測物體無滑動觸點，保證傳感器的使用壽命，直線位移傳感器30精度高、布線簡捷、抗幹擾能力強，直線位移傳感技術實現了分別同步測量三個斷路器觸頭的位移，測量直接，中間轉換誤差小；同時直線位移傳感器30本身具有如下特點①無摩擦測量LVDT的可動鐵芯和線圈之間通常沒有實體接觸，也就是說LVDT是沒有摩擦的部件；它被用於可以承受輕質鐵芯負荷，但無法承受摩擦負荷的重要測量；②無限的機械壽命由於LVDT的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產生任何磨損。這樣，LVDT的機械壽命，理論上是無限長的；③無限的解析度LVDT的無摩擦運作及其感應原理使它具備兩個顯著的特性；第一個特性是具有真正的無限解析度。這意味著LVDT可以對鐵芯最微小的運動作出響應並生成輸出。本實施例中，還包括磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40用於採集斷路器20的電流、電壓，因此能夠監測到斷路器20分合閘迴路的電流及電壓值，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器30可以測量各種波形電流和電壓值且精度高、響應時間短、溫漂小、非線性度好，能準確的反應電流、電壓的變化。本實施例中，還包括紅外視頻監視裝置50，所述紅外視頻裝置安裝在開關櫃內，與所述控制系統80連接，紅外視頻監視裝置50用於監視開關櫃內的實際圖像情況；本系統可設置3路紅外視頻探頭，分別實時監視開關櫃內斷路器室、母線室、電纜室相關設備的狀況。本實施例中，還包括聲表面波器件60，所述聲表面波器件60安裝在開關櫃10內，與所述控制系統80連接；通過聲表面波器件60採集外部溫度傳感器的信息，實時監測主
要接點的溫度情況，並可通過控制系統80繪製被測接點的溫度曲線，並能給出溫度異常預
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目O傳統的開關設備的測溫普遍採用的是非接觸式紅外測溫技術，它具有快速、非接觸和可測小目標的特點，在行業領域當中的應用越來越廣泛。當由紅外測溫儀測溫時，被測物體發射出的紅外能量，通過紅外測溫儀的光學系統在探測器上轉換為電信號，該信號的溫度讀數顯示出來，有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發射率、視場、到光斑的距離和光斑的位置。但非接觸式紅外測溫技術在溫度測量時受被測物體的外觀、顏色、汙垢等影響較大，存在較大的測量不確定性，而且非接觸式紅外測溫傳感器安裝時受到開關櫃結構影響，不便於安裝。而本系統的外部溫度傳感器採用聲表面波測溫技術，聲表面波器件(SAW)的基本原理是在壓電基體上通過光刻的方法制出由相互交叉的電極組成的叉指電極(叉指換能器)，利用基片的壓電效應激發起沿著表面層傳播的高頻超聲波，從而實現濾波、延時、脈衝壓縮與擴展、卷積等多種電子學功能。聲表面波技術具有無線無源、長壽命、免維護、體積小、安裝靈活、非接觸等特點。本實施例中，還包括絕緣監裝置70，所述絕緣監視裝置70安裝在開關櫃內，與所述控制系統80連接；通過絕緣監視裝置70實時監測開關櫃內主要絕緣器件的絕緣情況，並可通過控制系統80繪製被監視點的絕緣曲線，並能給出絕緣異常預警。控制系統80通過其預設的微處理器，能根據所述位移值和輸出電流，通過計算模塊801計算斷路器20的分合閘行程、分合閘平均速度、剛合/分閘速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流有效值；通過直線位移傳感器30採集的斷路器20的位移值，可計算獲取斷路器機械特性參數，包括:①合/分閘行程；②合/分閘平均速度；③剛合/分閘平均速度；④接點開距；⑤行程總時間超行程長度等；如下表示出了上述部分斷路器機械特性參數的意義:
權利要求
1.一種智能化開關櫃監測系統，開關櫃包括斷路器，其特徵在於，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置、控制系統； 所述直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉杆連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監視裝置都安裝在所述開關櫃內，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置都與所述控制系統連接； 所述控制系統用於接收所述直線位移傳感器採集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器採集的電流值和電壓值、紅外視頻監視裝置採集的視頻數據、聲表面波測溫裝置採集的接點溫度值和絕緣監視裝置採集的絕緣數據，所述控制系統包括計算模塊和報警模塊； 所述計算模塊用於根據所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值； 所述報警模塊用於在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點溫度值、絕緣數據之一超出預設閾值時發送報警信息。
2.根據權利要求1所述的開關櫃監測系統，其特徵在於，所述控制系統還設有GPS對時器。
3.根據權利要求1所述的開關櫃監測系統，其特徵在於，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置和絕緣監視裝置都通過485通訊總線與所述控制系統連接。
4.一種智能化開關櫃監測方法，其特徵在於，包括如下步驟: 通過連接在斷路器動觸頭絕緣拉杆上的直線位移傳感器採集斷路器的位移值； 通過連接在斷路器的分合閘線圈電路上的磁平衡式霍爾電流電壓傳感器採集斷路器的電流和電壓； 通過安裝在開關櫃內的紅外視頻監視裝置採集開關櫃內的視頻數據； 通過安裝在開關櫃內的聲表面波測溫裝置採集開關櫃內的接點溫度數據； 通過安裝在開關櫃內的絕緣監視裝置採集開關櫃內的絕緣數據； 根據所述位移值、電流和電壓，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值； 若所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點溫度數據、絕緣數據之一超出預設閾值時，則發送報警信息。
全文摘要
本發明提供一種智能化開關櫃監測系統，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置、控制系統；直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉杆連接，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，紅外視頻監視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監視裝置都安裝在所述開關櫃內，直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監視裝置都與控制系統連接。本發明還提供一種智能化開關櫃監測方法。本發明能在線準確獲取到開關櫃中斷路器的機械特性參數、開關櫃內主要器件的實時圖像、溫度、絕緣等數據，控制系統在發現異常情況時及時報警。
文檔編號H02J13/00GK103078404SQ20121059389
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者黃慧紅, 陸國俊, 李愛波, 楊柳, 張顯聰, 何勇, 汪民, 李徽勝 申請人:廣州供電局有限公司, 廣州南方電力集團電器有限公司