基於管型母線的在線監測系統的製作方法
2023-05-27 12:27:16
基於管型母線的在線監測系統的製作方法
【專利摘要】基於管型母線的在線監測系統 ， 涉及電力設備智能化【技術領域】，特別是屬於一種管型母線傳輸運行時的在線監測系統。包括至少一個母線監測單元，其特徵在於，每個母線監測單元具有參數測量模塊、洩漏電流測量裝置、電池模塊和數據傳輸裝置，參數測量模塊與監測數據集中模塊通過無線或者光纖的方式進行數據通訊，監測數據集中模塊通過RS-485與監測數據處理伺服器相連接，且監測數據處理伺服器之間通過網際網路或區域網進行通訊。本發明具有重要參數在線監測、儘量避免事故的發生、保證電纜系統安全可靠運行的積極效果。
【專利說明】
基於管型母線的在線監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力設備智能化【技術領域】，特別是屬於一種管型母線傳輸運行時的在線監測系統。
【背景技術】
[0002]我國在步入發達國家的進程中，供用電容量將大幅增長，變電設備與控制設備的額定電流也在不斷提高。國家開始逐步加大城市電網和農村電網的改造，進而提升電網的供電質量和保障能力，以此同時，變電設備與控制設備母線的額定電流，也由1250A?3150A 級，升至 2500A ?8000A 級。
[0003]在電網的改造和建設過程中，我國長期大量採用矩型母線作為電器設備連接的主要設備。但是矩型母線存在明顯的缺點:集膚效應明顯，渦流損耗嚴重，約佔整個變電站系統損耗的20%。從全國來看，由於線路損耗而損失的電量是非常龐大的。因此，電網公司逐漸採用銅或鋁金屬管狀裸母線替代矩型母線，在降低損耗方面邁出了一大步。但採用裸母線，其供電安全性並沒有得到改善，仍會有異物搭接、動物短接、氣候溫變凝露及人為觸電等閃絡事故的發生。因此，隨著對大容量大電流安全傳輸的迫切需求，採用固體絕緣智能母線系統的重要性也愈加突出，在此基礎上的智能電網也是目前發展的前瞻趨勢，而電力設備智能化是智能電網的重要基石，如何實現固體絕緣母線各種監測數據採集的智能化，標準化，便於實時傳輸、報告輸電線路情況或進行巡迴檢測，對於從根本上避免事故的發生，進而保證電纜安全、可靠的運行，具有重大意義；而固體絕緣智能母線系統的研製在國內目前仍處於空白狀態。
【發明內容】
[0004]本發明的目的即在於提供一種新型的基於管型母線的在線監測系統，以達到實現母線運行狀態的監測與早期預警、提高母線的智能化水平和運行安全性的目的。
[0005]本發明所公開的的基於管型母線的在線監測系統，包括至少一個母線監測單元，其特徵在於，每個母線監測單元具有參數測量模塊、洩漏電流測量裝置、電池模塊和數據傳輸裝置，參數測量模塊與監測數據集中模塊通過無線或者光纖的方式進行數據通訊，監測數據集中模塊通過RS-485或其它方式與監測數據處理伺服器相連接，且監測數據處理伺服器之間通過網際網路或區域網進行遠程通訊；
所述的參數測量模塊具有USB模塊、電壓調節器、USB收發器高速控制器、指令計算機、存儲器和信息管理模塊，後四者還與處理器、中斷喚醒控制器、定時器以及通用總線控制器相連接，USB模塊分別與數字溫度傳感器、數字振動傳感器模塊和感應電壓測量傳感器相連接；數字溫度傳感器安裝在於管型母線的端部連接處及管型母線的中間連接處，數字振動傳感器模塊位於管型母線連接處內部，感應電壓測量傳感器位於管型母線外屏蔽層外側；參數測量模塊實現溫度的定時測量、溫度的超限測量、振動的定時測量、振動的超限測量和數據通訊，參數測量模塊定時如每5分鐘或每10分鐘讀取一次溫度值，而當溫度值超過設定門限時，參數測量模塊可立即啟動測量，並將測量數據上傳至數據集中單元。參數測量模塊對於母線振動的測量採用觸發模式，即只有當振動信號的大小達到閾值時參數測量模塊才啟動，對振動進行一段時間的濾波，然後將數據通過監測數據集中模塊上傳至監測數據處理伺服器進行數據的分析處理；
監測數據集中模塊具有模擬量接口、數字量接口、CPU和存儲器，彼此之間通過總線進行通訊，監測數據集中模塊的功能是收集多個參數測量模塊的測量數據，並轉發至數據處理伺服器；監測數據集中模塊連接環境溫度溼度測量模塊，其對母線所處環境溫度進行分析，作為全絕緣母線的溫升的參考；監測數據集中模塊還連接聲光報警裝置；
絕緣管型母線的接地系統中裝設洩漏電流測量裝置，洩漏電流測量裝置同樣通過無線或者光纖的方式與監測數據集中模塊進行數據傳輸；
洩漏電流測量裝置具有脈衝信號接口、測量處理器模塊、存儲器、單片機、通用非同步收發傳輸器、程序啟動器、總線控制器和數字輸入輸出接口，洩漏電流測量裝置進行母線外絕緣層的電位監測，採集母線的洩漏電流、脈衝電流、每分鐘放電脈衝數。可設定洩漏電流報警閾值和外絕緣層電位報警閾值，超過閾值系統將聲光報警。同時洩漏電流測量裝置可按設定的發送周期，如10分鐘或15分鐘，將實時數據打包後主動傳輸到監測數據集中模塊；
監測數據處理伺服器收集參數測量模塊的數據信息，並支持:母線接頭溫度測量數據的存儲與回放；歷史溫度趨勢分析；母線電流洩漏數據的存儲與回放；母線外絕緣層的電位數據存儲與回放；歷史電流洩漏分析；基於SVM的故障接頭識別；振動數據的存儲與回放；振動狀態的分析和數據報表；歷史報警記錄查詢和其他數據分析。最終供工作人員依據洩漏電路放電的波形、相位及周期等，分析母線的絕緣狀態和局部放電信息，從而評估母線的運行狀態。
[0006]本發明所公開的基於管型母線的在線監測系統，其監測的內容包括母線接頭溫度檢測、母線外屏蔽層的電位檢測、母線洩漏電流的檢測、母線振動檢測、母線環境溫度和溼度檢測，當參數異常時，系統自動預警，最終監測數據處理伺服器收集分析上述參數供操作人員分析和參考。本發明具有重要參數在線監測、儘量避免事故的發生、保證電纜系統安全可靠運行的積極效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]附圖部分公開了本發明的具體實施例，其中，
圖1、本發明整體結構示意圖；
圖2、本發明參數測量模塊安裝示意圖；
圖3、本發明傳感器安裝示意圖；
圖4、本發明參數測量模塊結構示意圖；
圖5、本發明監測數據集中模塊結構示意圖；
圖6、本發明洩漏電流測量裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，本發明所公開的的基於管型母線的在線監測系統，包括至少一個母線監測單元，每個母線監測單元具有參數測量模塊、洩漏電流測量裝置、電池模塊和數據傳輸裝置，參數測量模塊與監測數據集中模塊通過無線或者光纖的方式進行數據通訊，監測數據集中模塊通過RS-485與監測數據處理伺服器通訊連接，且監測數據處理伺服器之間通過網際網路進行通訊，以實現遠程狀態與數據訪問。
[0009]如圖2、圖3所示，參數測量模塊I安裝於設備終端3與管型母線2的軟連接4處，數字溫度傳感器安裝在於管型母線的端部連接處及管型母線的中間連接處，用於檢測母線連接處的溫升；數字振動傳感器模塊位於管型母線連接處內部，用於檢測管型母線在其運行中的自振動頻率，數字溫度傳感器及數字振動傳感器7也可以同時放置在母線絕緣層6內側的母線銅管5的接頭處；感應電壓測量傳感器位於管型母線外屏蔽層外側，用於測量管型母線在正常運行中及故障狀態時產生的電磁感應電壓值；絕緣管型母線的接地系統中裝設洩漏電流測量裝置，洩漏電流測量裝置同樣通過無線或者光纖的方式與監測數據集中模塊進行數據傳輸。
[0010]如圖4所示，所述的參數測量模塊具有USB模塊、電壓調節器、USB收發器高速控制器、指令計算機、存儲器和信息管理模塊，後四者還與處理器、中斷喚醒控制器、定時器以及通用總線控制器相連接，USB模塊分別與數字溫度傳感器、數字振動傳感器模塊和感應電壓測量傳感器相連接。
[0011]參數測量模塊實現溫度的定時測量、溫度的超限測量、振動的定時測量、振動的超限測量和數據通訊，參數測量模塊每5分鐘讀取一次溫度值，而當溫度值超過設定門限時，參數測量模塊可立即啟動測量，並將測量數據上傳至數據集中單元。參數測量模塊對於母線振動的測量採用觸發模式，即只有當振動信號的大小達到閾值時參數測量模塊才啟動，對振動進行一段時間的濾波，然後將數據通過監測數據集中模塊上傳至監測數據處理伺服器進行數據的分析處理。
[0012]如圖5所示，監測數據集中模塊包括模擬量接口、數字量接口、CPU、存儲器和觸發監控裝置，彼此之間通過總線進行通訊，監測數據集中模塊的功能是收集多個參數測量模塊的傳感器測量數據，並轉發至數據處理伺服器；監測數據集中模塊連接環境溫度溼度測量模塊，其對母線所處環境溫度進行分析，作為全絕緣母線的溫升的參考；監測數據集中模塊還連接聲光報警裝置，當數據異常時可驅動該裝置發出報警信號。
[0013]如圖6所示，洩漏電流測量裝置具有脈衝信號接口、測量處理器模塊、存儲器、單片機、通用非同步收發傳輸器、程序啟動器、總線控制器和數字輸入輸出接口，洩漏電流測量裝置進行母線外絕緣層的電位監測，採集母線的洩漏電流、脈衝電流、每分鐘放電脈衝數。可設定洩漏電流報警閾值和外絕緣層電位報警閾值，超過閾值系統將聲光報警。同時洩漏電流測量裝置可按設定的發送周期，如10分鐘或15分鐘，將實時數據打包後主動傳輸到監測數據集中模塊。
[0014]洩漏電流測量裝置位於絕緣管型母線的接地系統中，洩漏電流測量裝置同樣通過無線或者光纖的方式與監測數據集中模塊進行數據傳輸。
[0015]監測數據處理伺服器收集測量模塊的數據信息，並支持:母線接頭溫度測量數據的存儲與回放；歷史溫度趨勢分析；母線電流洩漏數據的存儲與回放；母線外絕緣層的電位數據存儲與回放；歷史電流洩漏分析；基於SVM的故障接頭識別；振動數據的存儲與回放；振動狀態的分析和數據報表；歷史報警記錄查詢和其他數據分析。最終供工作人員依據洩漏電路放電的波形、相位及周期等，分析母線的絕緣狀態和局部放電信息，從而評估母線的運行狀態。
[0016]為保證工作質量，母線監測單元的數字溫度傳感器控制在一定數量範圍之內，最好使其低於32個。參數測量模塊採用電池集中供電，電池放置在金屬盒體內，並安裝於母線端頭處。更換一次電池保證參數測量單元工作2年以上，當設備停電檢修時更換電池。監測數據集中模塊可使用工頻220V交流電源供電，也可使用直流220V電源。
[0017]本系統的固體絕緣智能母線既具有傳導高壓電流功能，同時又具有重要參數在線監測、數據收集、分析診斷及報警功能，也可以在此基礎上利用GPRS技術完成故障接頭定位功能，實現了重要高壓線路各種監測數據採集的智能化，標準化，便於實時傳輸或巡迴檢測，從根本上避免了事故的發生，保證高壓管型母線安全、可靠的運行。
【權利要求】
1.一種基於管型母線的在線監測系統，包括至少一個母線監測單元，其特徵在於，每個母線監測單元具有參數測量模塊、洩漏電流測量裝置、電池模塊和數據傳輸裝置，參數測量模塊與監測數據集中模塊通過無線或者光纖的方式進行數據通訊，監測數據集中模塊與監測數據處理伺服器相連接，且監測數據處理伺服器之間進行通訊； 所述的參數測量模塊具有USB模塊、電壓調節器、USB收發器高速控制器、指令計算機、存儲器和信息管理模塊，後四者還與處理器、中斷喚醒控制器、定時器以及通用總線控制器相連接，USB模塊分別與數字溫度傳感器、數字振動傳感器模塊和感應電壓測量傳感器相連接；數字溫度傳感器安裝在於管型母線的端部連接處及管型母線的中間連接處，數字振動傳感器模塊位於管型母線連接處內部，感應電壓測量傳感器位於管型母線外屏蔽層外側；參數測量模塊實現溫度的定時測量、溫度的超限測量、振動的定時測量、振動的超限測量和數據通訊，參數測量模塊定時讀取一次溫度值，而當溫度值超過設定門限時，參數測量模塊可立即啟動測量，並將測量數據上傳至數據集中單元；參數測量模塊對於母線振動的測量採用觸發模式，即只有當振動信號的大小達到閾值時參數測量模塊才啟動，對振動進行一段時間的濾波，然後將數據通過監測數據集中模塊上傳至監測數據處理伺服器進行數據的分析處理； 監測數據集中模塊具有模擬量接口、數字量接口、CPU和存儲器，彼此之間通過總線進行通訊，監測數據集中模塊收集多個參數測量模塊的測量數據，並轉發至數據處理伺服器；監測數據集中模塊連接環境溫度溼度測量模塊，其對母線所處環境溫度進行分析，作為全絕緣母線的溫升的參考；監測數據集中模塊還連接聲光報警裝置； 絕緣管型母線的接地系統中裝設洩漏電流測量裝置，洩漏電流測量裝置同樣通過無線或者光纖的方式與監測數據集中模塊進行數據傳輸； 洩漏電流測量裝置具有脈衝信號接口、測量處理器模塊、存儲器、單片機、通用非同步收發傳輸器、程序啟動器、總線控制器和數字輸入輸出接口，洩漏電流測量裝置進行母線外絕緣層的電位監測，採集母線的洩漏電流、脈衝電流、每分鐘放電脈衝數；並允許設定洩漏電流報警閾值和外絕緣層電位報警閾值，超過閾值系統將聲光報警，同時洩漏電流測量裝置可按設定的發送周期將實時數據打包後主動傳輸到監測數據集中模塊； 監測數據處理伺服器收集參數測量模塊的數據信息，並支持:母線接頭溫度測量數據的存儲與回放；歷史溫度趨勢分析；母線電流洩漏數據的存儲與回放；母線外絕緣層的電位數據存儲與回放；歷史電流洩漏分析；基於SVM的故障接頭識別；振動數據的存儲與回放；振動狀態的分析和數據報表；歷史報警記錄查詢和其他數據分析。
【文檔編號】G01R31/02GK104267302SQ201410440873
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】牟建, 屈哲, 韓汝軍, 葉鐵麗, 李雲峰, 葛鵬程 申請人:山東中泰陽光電氣科技有限公司