CN105759160B - 一种非侵入线路断路器或变压器在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，可有效解决变压器或断路器的非侵入式在线监测，确保使用寿命长，可靠性高，方便安装和摘卸，保证输电线路的安全使用问题。方法是，首先安装设备，调整加速度传感器的外露卡簧长短，使卡簧牢固的固定于变压器或断路器的绝缘套管上；由加速度传感器和故障指示器对在线的变压器或断路器进行信号监测、采集，由转发器传输给CPU，由无线通信器发送至转发器，同时将信号储存于信号数据存储器中；故障指示器捕获振动信号，CPU通过对数据的存储和比较，实现报警、显示，从而及时对变压器或断路器故障进行排除，本发明方法简单，易操作，成本低，工作效率高，确保输电线路的安全运行。

Description

一种非侵入线路断路器或变压器在线监测方法

技术领域

本发明涉及电气设备，特别是一种非侵入线路断路器或变压器在线监测方法。

背景技术

近年来，电力***输配网的主设备——断路器及变压器的在线监测技术一直是业内研究热点，是实现状态检修，态势感知及全寿命周期管理的技术基础，是提高电力***高效、安全、环保运行的主要突破方向。

传感器等仪器的在线安装，需要大量的资金投入，在运行和维护阶段仍需花费大量金钱和时间。由于传统的电力监测***采用“侵入式”技术设计，在安装、维护时，一般需对供电用户进行短暂停电，容易造成用户不满或者引起其他经济损失，难以同时满足***优化、节能、故障检测分析等的需要；还有可能改变被监测对象的电气性能，降低监测对象的使用寿命，从而与加装在线监测的初衷相悖。

在现有线路故障指示器中，都是采用振动法对运行中的变压器实现在线监测,分析不同时刻、不同位置所测振动信号,并根据当前与历史数据的差异来判断变压器绕组及铁心压紧松动等状况。研究和工程应用表明,振动法简单实用,可以提前发现变压器绕组及铁心压紧松动等潜伏性故障,具有良好的应用前景。振动法是诊断变压器运行中潜伏故障的一种有效手段,不仅能够检测出故障绕组,还能检测铁心的状况,对其进行充分的研究有良好的应用前景。研究发现：1，变压器铁心振动与铁心紧固状况与绝缘层损伤程度密切相关。2，电网的电压暂降、直流偏磁和变压器中性点零序谐波电流等特征信号与高电压变压器和断路器的多次异常声音及振动有密切的关系。

利用小波分解振动数据，提取状态变化敏感节点作为特征节点形成分解树，利用敏感节点重构完好状态振动信号，并以此作为当前大多断路器诊断***中使用的指纹信号；同时提取特征节点最大系数形成特征向量，使用“一对其余”策略进行特征分类。经高压断路器无负载振动信号测试，该方法监测高压断路器故障简单、准确，在实际分析中取得良好诊断效果。

线路故障指示器主要用于指示故障电流的通路，在线路发生故障后，巡线职员可借助指示器的报警显示，迅速找出并确定故障区段，同时找出故障点。故障指示器还能够做到实时监测线路的运行状态和故障发生的地点，诸如送电、停电、接地、短路、过流等。

线路故障指示器具备以下主要功能：

在线运行：直接安装在电力线上。

防锈耐蚀：结构零件采用防锈防蚀材料。

带电装卸：可带电安装和摘卸，装卸过程不发生误报警。

信号远传：内置无线通信模块，可将动作信号远传至架空通信终端。

后备电源：CT取电加配置太阳能电池板，用以给后备电源充电。后备电源可以维持通信终端连续15天工作，不需补充能量。

故障指示器由于其兼具经济性、不停电安装及维护方便等特点，是 10kV及以上架空线路故障诊断及定位所依托的主要技术手段。故障指示器有很多优越性能，但未见有扩大其使用范围，用在电力主要设备在线监测领域。

现有技术：《高压开关柜小型化、自供电、无线测温***设计》提到高压回路感应取电，但不能带电安装和摘卸；

《基于无线传感器网络的变压器运行状态监测***》中各个类型节点均采用外接电源的供电方式，实际不能真正实现“无线”；

专利CN 104428863 A是标示断路器分合状态的机械指示器；专利CN 103487635 A高压感应无线带电指示装置，该指示装置功能需要传统方式供电。

由于变压器和断路器的在线监测仪器或装置都属于电子设备，与其监测对象相较，国内外的情况都是，存在着寿命短，可靠性低，侵入式安装和摘卸困难，反过来又会影响其监测对象的可用性。因此，变压器或断路器的在线监测是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，可有效解决变压器或断路器的非侵入式在线监测，确保使用寿命长，可靠性高，方便安装和摘卸，保证输电线路的安全使用问题。

本发明解决技术方案是，该方法由图3所示，包括以下步骤：

1、首先安装设备，方法是，在变压器或断路器的绝缘套管中段位置上用卡簧装故障指示器，故障指示器上装有用于监视变压器或断路器运行及故障状态的加速度传感器，加速度传感器经装在卡簧上的天线与转发器无线连接，加速度传感器上设有用于观察运行及故障状态的翻牌，故障指示器和加速度传感器与电源相连，构成对变压器或断路器的在线监测结构；

2、调整加速度传感器的外露卡簧长短，使卡簧牢固的固定于变压器或断路器的绝缘套管上，保证信号的无损传递，所述的信号为振动信号、发热信号、局部放电信号、红外电场信号、电场磁场信号、工作电流信号和电压信号的一种或两种以上；

3、由加速度传感器和故障指示器对在线的变压器或断路器进行信号监测、采集，将获得的信号经转换、调理后，由转发器传输给CPU，经CPU处理后，由无线通信器发送至转发器，同时将信号储存于信号数据存储器中，并报警或翻牌或发光显示；

4、当收到在线的变压器或断路器发生振动造成线路故障的信号时，故障指示器通过加速度传感器捕获振动信号，然后经信号转换、调理、采集模块对信号进行处理，CPU通过对数据的存储和比较，实现报警、显示，从而及时对变压器或断路器故障进行排除，因断路器或变压器绝缘套管的中段安装位置不影响绝缘套管的绝缘性能和抗污性能且不影响CT取电的任意位置，绝缘套管的均压环对故障指示器的使用没有影响，故障指示器的外形对其功能使用没有影响，从而实现对变压器或断路器的在线监测，确保输电线路的安全。

本发明方法简单，易操作，成本低，工作效率高，有效解决非侵入式传感器的线路中变压器或断路器故障，确保输电线路的安全运行，有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明设备的结构主视图。

图2为本发明设备的另一实施例结构主视图。

图3为本发明的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

本发明在具体实施中，该方法由图3所示，包括以下步骤：

1、首先安装设备，方法是，在变压器或断路器的绝缘套管7中段位置上用卡簧1装故障指示器5，故障指示器5上装有用于监视变压器或断路器运行及故障状态的加速度传感器4，加速度传感器经装在卡簧上的天线2与转发器6无线连接，加速度传感器4上设有用于观察运行及故障状态的翻牌3，故障指示器和加速度传感器与电源8相连，构成对变压器或断路器的在线监测结构；

2、调整加速度传感器的外露卡簧长短，使卡簧牢固的固定于变压器或断路器的绝缘套管上，保证信号的无损传递，所述的信号为振动信号、发热信号、局部放电信号、红外电场信号、电场磁场信号、工作电流信号和电压信号的一种或两种以上；

3、由加速度传感器和故障指示器对在线的变压器或断路器进行信号监测、采集，将获得的信号经转换、调理后，由转发器传输给CPU，经CPU处理后，由无线通信器发送至转发器，同时将信号储存于信号数据存储器中，并报警或翻牌或发光显示；

4、当收到在线的变压器或断路器发生振动造成线路故障的信号时，故障指示器通过加速度传感器捕获振动信号，然后经信号转换、调理、采集模块对信号进行处理，CPU通过对数据的存储和比较，实现报警、显示，从而及时对变压器或断路器故障进行排除，因断路器或变压器绝缘套管的中段安装位置不影响绝缘套管的绝缘性能和抗污性能且不影响CT取电的任意位置，绝缘套管的均压环对故障指示器的使用没有影响，故障指示器的外形对其功能使用没有影响，无需断电，即可在线进行故障排除，实现对变压器或断路器的在线监测，确保输电线路的安全。

为了保证使用效果，所述的故障指示器经卡簧安装于中段绝缘套管接线板7-1上，或经卡簧安装于中段绝缘套管裙边7-2上。

所述的故障指示器至少为一个，或两个以上联合使用，提高对变压器或断路器的监测精度；

所述的加速度传感器为电容式加速度传感器；

所述的电源为电池或电瓶，或来自于电磁感应，即CT取电，或为太阳能电池板，即太阳能取电，当使用电池或电瓶，电池或电瓶置于故障指示器壳体内，确保全天候对供电线路变压器或断路器的监测。

本发明在具体安装使用时，可根据预先判定的断路器或变压器特征信号的动态范围选择参数范围匹配的所述特征信号的传感器，安装进故障指示器电路之中。

选择所述断路器或变压器绝缘套管的中段位置，使用专用绝缘工具，把所述指示器安装好，确认不松动。

所述故障指示器的工作电源既可以是电池或电瓶，也可以是太阳能电池板，或来自于电磁感应，也即CT取电，保证故障指示器全天候工作。

当断路器或变压器工作或异常时的特征信号，由故障指示器探知并处理，然后用无线发送出来，给状态监视***接收使用，而且在需要的时候，可用专用绝缘摘卸工具拆除。

本发明的工作情况是：

首先，选择电容式加速度传感器安装于故障指示器中，加速度传感器获得的振动信号经过信号转换、调理，采集，处理后的信号将传输到到CPU处理单元中；

调整传感器的外露卡簧长短，使其适合于绝缘套管的安装尺寸，牢固地顶在套管上，便于振动信号无损传递；

当变压器或断路器振动发生时，故障指示器通过加速度传感器捕获振动信号，然后经信号转换、调理、采集模块对信号进行处理，CPU通过对数据的存储和比较，实现报警、显示等功能；

处理好的振动信号也可以通过无线通信模块将无线信号传递到转发器，送给远方分析使用。

所述的变压器或断路器的信号包括：振动和（或）发热和（或）局部放电和（或）红外和（或）电场和（或）磁场信号，也可以测量所述断路器或变压器的工作电流、电压信号。在实际应用中证明，本发明对断路器或变压器的工作特性没有额外影响，因为与断路器或变压器的主工作回路电路上不连通，处于绝缘状态。断路器或变压器绝缘套管的中段安装位置为不影响所述绝缘套管的绝缘性能和抗污性能且不影响CT取电的任意位置；所述绝缘套管的均压环对所述指示器的使用没有影响；所述故障指示器的外形对其功能使用没有影响。

故障指示器的工作电源还装设有电池，保证故障指示器在取电失败时能连续工作。

当预先判定的断路器或变压器特征信号的动态范围非常大，带电安装的故障指示器安装强度不够时,或者安装和摘卸故障指示器，对是否停电没有要求时，所述断路器或变压器停电安装所述指示器

所述故障指示器联合使用可以提高对所述断路器或变压器的监测精度。

由上述可知，本发明是一种基于非侵入式传感器线路中的变压器或断路器进行在线监测的方法，与现有技术相比，具有以下突出的优点：

1、扩展了线路故障指示器的使用范围，与此同时，为达到断路器或变压器非侵入式监测的目的，制造成本增加有限，为大规模实现断路器或变压器的可测、可观已经状态检修提供了技术手段。

2、具有现有的线路故障指示器所有功能：

识别故障：具有识别断路器或变压器故障的功能；断路器或变压器故障显示方式，翻牌显示或发光显示，翻牌方式时，显示牌采用夜视反光技术；

在线监测设备直接带电安装在套管上，与供电线路无直接接触，无需断电安装；

带电装卸：可带电安装和摘卸，装卸过程不发生误报警；

信号远传：内置无线通信模块，可将故障信号及波形远传；

后备电源：配置太阳能电池板，用以给后备电源充电，后备电源可以维持通信终端连续多天工作，不需补充能量；同时可以大大减小传感器所受到的电磁干扰，技术上实现更廉价，经济和社会效益显著。

Claims (5)

1.一种非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、首先安装设备，方法是，在变压器或断路器的绝缘套管（7）中段位置上用卡簧（1）装故障指示器（5），故障指示器（5）上装有用于监视变压器或断路器运行及故障状态的加速度传感器（4），加速度传感器经装在卡簧上的天线（2）与转发器（6）无线连接，加速度传感器（4）上设有用于观察运行及故障状态的翻牌（3），故障指示器和加速度传感器与电源（8）相连，构成对变压器或断路器的在线监测结构；

2）、调整加速度传感器卡簧外露的长短，使卡簧牢固的固定于变压器或断路器的绝缘套管上，保证信号的无损传递，所述的信号为振动信号；

3）、由加速度传感器和故障指示器对在线的变压器或断路器进行信号监测和采集，将获得的信号经转换和调理后传输给CPU，经CPU处理后，由无线通信器通过天线（2）将信号发送至转发器，同时将信号储存于信号数据存储器中，并报警。

2.根据权利要求1所述的非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，其特征在于，所述的故障指示器经卡簧安装于中段绝缘套管接线板（7-1）上，或经卡簧安装于中段绝缘套管裙边（7-2）上。

3.根据权利要求1所述的非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，其特征在于，所述的故障指示器至少为一个，或两个以上联合使用，提高对变压器或断路器的监测精度。

4.根据权利要求1所述的非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，其特征在于，所述的加速度传感器为电容式加速度传感器。

5.根据权利要求1所述的非侵入线路断路器或变压器在线监测方法，其特征在于，所述的电源为电池或电瓶，或来自于电磁感应，或为太阳能电池板，当使用电池或电瓶，电池或电瓶置于故障指示器壳体内，确保全天候对供电线路变压器或断路器的监测。