CN104849639A - 基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。通过采用先进的紫外光传感技术，可以实现对配网设施故障隐患的主要表现形式之一的局放闪络提前把控和预警。

Description

基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***

技术领域

本发明属于电力***技术领域，涉及配网设置的故障监测，具体涉及一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***。

背景技术

配网设施的电器故障不管最终表现如何、产生的破坏性有多大，在前期总有一些异常征兆，诸如温度异常升高、柜内压力增大，电流突变、局放闪络等等。准确的捕捉这些异常征兆并提前预警，及时对设备进行维护和保养，就有可能有效地避免事故的发生。但是，由于***中高电压、大电流、电磁干扰源多、环境噪声严重等诸多影响检测的问题存在，因此，如何选择一种本质安全可靠的传感技术，准确、及时地对配网设备的各种潜在隐患进行早期诊断和预警，一直是个技术难题，目前还没有一套较好的解决方案。另外，由于配网设施面广量大，要研制一个对各种故障隐患进行准确诊断和预警的***，投入的单位成本和今后推广应用的可行性也是一个不得不考虑的问题。因此，至今业内还处于配网故障发生后才启动告警和保护的消极被动的监测水平。

但是，鉴于高压故障大多起源于设备的局部放电闪络，因此电力行业检测局部放电的方法很多。目前比较流行的有紫外成像法、超声波法和超高频法等。1)采用紫外成像法对局部放电进行测量，配网设备表面局部放电过程中，放电部位将大量辐射紫外线，这样便可采用高灵敏度的紫外线辐射接受器——紫外成像仪，来记录表面放电过程中辐射的紫外线强度及其发展趋势，来间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘结构的缺陷，加以预防和维护。但目前市面上的紫外光成像仪价格昂贵，而且是作为检测仪器离线操作，因此难以在面广量大的配网***进行推广应用。2)采用超高频法来检测局部放电。超高频局放检测(UHF)主要通过检测设备内部局放产生的超高频(300～3000MHz)电信号,来实现局部放电的检测和定位,其传感器实际上是接收超高频信号的天线。超高频检测法的优点是能够探测设备内部绝缘的局部放电，以及信号在传递过程中不易遮挡，因此该技术近年来得到了较快发展,在一些电力设备(如GIS、电机、电缆)的检测中已得到应用。但缺点是超高频信号容易受到其他高频干扰，如附近局部放电、无线广电通信、遥测遥控信号等，误报率高另外高压柜体箱壁也会对电磁波的传播带来不利影响,增加了局放超高频电磁波检测的难度。3)采用超声波法来检测局部放电。超声波检测法主要通过检测气体放电中产生的超声波,来实现局部放电的检测和定位。通常采用的超声传感器为压电传感器,为避开设备的磁噪声和机械振动噪声，选用的频率范围为70～150kHz。超声检测法相对来说可靠性更差一些，包括超声波信号在介质内部传播过程中的损耗，以及可能遇到的各种环境干扰源。目前主要用于定性判断是否有局放信号的产生。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提出一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，通过紫外光传感器进行采集信息实时对配网放闪络实时监测，解决了紫外成像法成本比较高的问题，具有抗干扰能力强、误报率低、灵敏度高等优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块用于实时采集配网设备局部的紫外线强度，所述通信模块用于数据采集模块和控制终端之间通信，所述控制终端用于对数据采集模块采集的信息进行分析。

该***还包括当***异常时进行报警的报警模块，所述报警模块包括声光报警单元和短信报警单元，所述短信报警单元在***异常时通过短信发到设定手机号码上进行报警。所述声光报警单元包括控制终端声光报警单元和数据采集模块声光报警单元，控制终端声光报警单元与控制终端连接，用于在控制终端进行声光报警；所述数据采集模块声光报警单元与数据采集模块连接，用于在数据采集模块进行声光报警。

所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述的主控制器通过数据收发单元与通信模块进行通信。所述数据采集模块还设有与主控制器连接的显示单元，用于显示***的工作状态、传感器数据、历史数据。所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。所述数据采集模块安装与开关柜上，紫外光传感器安装与开关柜的分割板或框架上，感光部分安装面向开关柜要保护的部分。

该***还包括设置数据采集模块与控制终端之间的协议处理前置机，用于主动请求装置信息和解析装置发过来的报文，发送给控制终端。

所述控制终端用于将检测数据写入数据库并绘成曲线图，通过模拟实验和对现场配网设施故障隐患潜伏期和临界点的历史经验和实时跟踪记录设置相对应的局放闪络报警门限值。

本发明有益效果是:通过采用先进的紫外光传感技术，可以实现对配网设施故障隐患的主要表现形式之一的局放闪络提前把控和预警，改变了以往人工巡查或者事故发生后才发现和处理配网设施故障点位的做法，从而把电力公司配网自动化的发展进程从消极被动的事后排障提升到了积极主动的事前预知的新阶段，对于国家智能电网的建设和安全运行，具有重要的推动作用。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的***结构图。

图2是本发明的具体实施方式的紫外光传感器安装查分图。

图3是本发明的具体实施方式的紫外光传感器安装完成图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块用于实时采集配网设备局部的紫外线强度，所述通信模块用于数据采集模块和控制终端之间通信，所述控制终端用于对数据采集模块采集的信息进行分析。

该***还包括当***异常时进行报警的报警模块，所述报警模块包括声光报警单元和短信报警单元，所述短信报警单元在***异常时通过短信发到设定手机号码上进行报警。所述声光报警单元包括控制终端声光报警单元和数据采集模块声光报警单元，控制终端声光报警单元与控制终端连接，用于在控制终端进行声光报警；所述数据采集模块声光报警单元与数据采集模块连接，用于在数据采集模块进行声光报警。声光报警单元通过蜂鸣器发出警告声音，同时由主控制器控制LED灯，让故障指示灯进行闪络，根据不同的定义和阀值提示不同的故障状态等。

所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述的主控制器通过数据收发单元与通信模块进行通信。主控制器是整个装置的心脏，各个功能模块都必须通过主控制器进行连接，首先传感器探头感应到的变化，通过光电转换模块进行转换成微处理器能接受的信号，微处理器定时或者周期性(可设置)读取传感器数据，同时通过和通信模块之间的沟通，按规定的协议给到通信模块转发给主站***，也可以通过本地液晶显示屏等进行显示当前状态等。当采集的状态超过设定的预警报警值时，通过声光报警单元进行提示，通过接通电源按钮，电源模块正常输出电源，主控制器和其他模块将工作。所述数据采集模块还设有与主控制器连接的显示单元，液晶显示采用192X 64的宽温液晶显示器，其背光为节电设计；指示灯采用高亮度LED发光二极管，显示模件用于设备的人机交互，显示现在装置工作状态、传感器数据、历史记录等，人机界面清晰易懂。所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。所述数据采集模块安装与开关柜上，紫外光传感器安装与开关柜的分割板或框架上，感光部分安装面向开关柜要保护的部分。紫外光传感器在局放电离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量，当电子释放能量时，伴随有发光辐射现象，其辐射光谱包括可见光、红外线、紫外线。其中紫外辐射在大气中传播时衰减较小，而且日盲区的紫外线不易受到环境因素的干扰，较为稳定，紫外光传感器灵敏度高，安装在开关柜的小室中，这样光敏感部分可以尽可能完全地覆盖保护区域。

由于电力***数据的保密性和安全性，数据采集模块与控制终端之间设有协议处理前置机，用于主动请求装置信息和解析装置发过来的报文，发送给控制终端。

所述控制终端用于将检测数据写入数据库并绘成曲线图，通过模拟实验和对现场配网设施故障隐患潜伏期和临界点的历史经验和实时跟踪记录设置相对应的局放闪络报警门限值。

电源模块：开关柜现场一般都有220V的外接电源提供，电源模块把220V转换成主控制器等模块所需要的电压，电源模块可输出12V,5V等多种电压。通信模块可以选配GPRS、CDMA、3G、光口、网口、232、485等多种通信接口，可以根据现场环境和客户要求采用不同的通信模块。

如图2和图3所示，各部件的连接关系：紫外光传感器在开放空间，例如母线室，弧光传感器的安装间隔最大可以达到4米。传感器可以安装在开关柜分隔板上或框架上。感光部分安装在10mm孔中，面向开关柜中要保护的部分，用自攻螺丝固定。紫外光传感器也可用安装板安装在保护区域内。紫外光的另一头接到光电转换模块的端子上。光电转换模块的电流电压信号接入主控制器的传感器航空插头接头上。声光报警模块中的蜂鸣器和故障指示灯嵌入在主控制器面板上。通信模块和电源模块都安装在主控制器机箱里。

产品操作：把电源模块接通外接220V电源，同时把装置电源开关合上，装置的各部分将自动开始工作。通信模块将现场装置的数据转发给后台主站，后台主站把监测装置发送过来数据整理成曲线图，并且写入数据库，通过模拟实验和对现场配网设施故障隐患潜伏期和临界点的大量调研和实时跟踪记录，精确地设置相对应的局放闪络报警门限值，并通过多种方式显示预警和报警信息。

本发明通过采用先进的紫外光传感技术，可以实现对配网设施故障隐患的主要表现形式之一的局放闪络提前把控和预警，改变了以往人工巡查或者事故发生后才发现和处理配网设施故障点位的做法，从而把电力公司配网自动化的发展进程从消极被动的事后排障提升到了积极主动的事前预知的新阶段，对于国家智能电网的建设和安全运行，具有重要的推动作用。具有抗干扰能力强、误报率低、灵敏度高等优点。在局放电离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量，当电子释放能量时，伴随有发光辐射现象，其辐射光谱包括可见光、红外线、紫外线。其中紫外辐射在大气中传播时衰减较小，而且日盲区的紫外线不易受到环境因素的干扰，较为稳定，所以选择紫外辐射作为局部放电检测的特征量，是一种极其有效的手段。另外，采用紫外光传感器作为***头端，既成本大大低于昂贵的紫外成像仪，又可以实现实时在线监测，在电力配网***中具有极大的推广应用价值。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,该***包括数据采集模块、通信模块和控制终端，所述数据采集模块用于实时采集配网设备局部的紫外线强度，所述通信模块用于数据采集模块和控制终端之间通信，所述控制终端用于对数据采集模块采集的信息进行分析。

2.根据权利要求1所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,该***还包括当***异常时进行报警的报警模块，所述报警模块包括声光报警单元和短信报警单元，所述短信报警单元在***异常时通过短信发到设定手机号码上进行报警。

3.根据权利要求1所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述声光报警单元包括控制终端声光报警单元和数据采集模块声光报警单元，控制终端声光报警单元与控制终端连接，用于在控制终端进行声光报警；所述数据采集模块声光报警单元与数据采集模块连接，用于在数据采集模块进行声光报警。

4.根据权利要求1所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述数据采集模块包括依次连接的紫外光传感器、光电转换单元、模数转换单元、主控制器；所述的主控制器通过数据收发单元与通信模块进行通信。

5.根据权利要求4所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述数据采集模块还设有与主控制器连接的显示单元，用于显示***的工作状态、传感器数据、历史数据。

6.根据权利要求4所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述光电转换单元和模数转换单元之间设有反向比例放大电路和高通滤波器，紫外光传感器接收到紫外光脉冲，经光电转换模块转换为负向的电流脉冲信号，经前置反向比例放大电路，得到正向电压信号，正向电压信号通过高通滤波器滤除低频干扰；进行模数转换后将信号送至装置主控制器。

7.根据权利要求4所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述数据采集模块安装与开关柜上，紫外光传感器安装与开关柜的分割板或框架上，感光部分安装面向开关柜要保护的部分。

8.根据权利要求1所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,该***还包括设置数据采集模块与控制终端之间的协议处理前置机，用于主动请求装置信息和解析装置发过来的报文，发送给控制终端。

9.根据权利要求1所述的基于紫外光检测技术的配网局放闪络在线监测***，其特征在于,所述控制终端用于将检测数据写入数据库并绘成曲线图，通过模拟实验和对现场配网设施故障隐患潜伏期和临界点的历史经验和实时跟踪记录设置相对应的局放闪络报警门限值。