CN105911436A - 一种基于超声波的局部放电无线监测*** - Google Patents

一种基于超声波的局部放电无线监测*** Download PDF

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乔亚兴
朱钦
刘剑青
孔凡群
徐泽禹
王冬云
孙文清
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Abstract

本发明公开了一种基于超声波的局部放电无线监测***，包括依次相连的超声波传感器、无线数据传输模块、通信总线、工控机和远程监控机，每个被测设备的附近均安装一超声波传感器，超声波传感器采集相应的被测设备的局部放电信号；所述无线数据传输模块的接收端实现数据集中器的功能；所述通信总线用于完成所述无线数据传输模块的接收端和工控机之间的通讯应答；所述工控机用于局部放电信号的数据处理及存储、局部放电信号的实时监测以及危险告警；所述远程监控机对被测设备的局部放电信号进行远程监控。本发明的基于超声波的局部放电无线监测***，可覆盖变配电站多种设备，监测终端灵活、数据传输可靠，且具有较强的可扩展性。

Description

一种基于超声波的局部放电无线监测***
技术领域
本发明涉及一种基于超声波的局部放电无线监测***。
背景技术
随着我国电力工业的突飞猛进，现代电力***正向大电网、大机组、超高压、大容量的方向发展，对电力设备的绝缘水平也提出了更高要求。变配电站作为智能电网输电、配电***的重要环节，对其各类电气设备实施绝缘状态监测并进行早期预警，可以有效地提高变配电站电气设备的运行可靠性，减少设备的运行维护成本，延长设备的使用寿命，减少事故发生率。
局部放电是反映变配电站关键设备绝缘性能的重要数据之一，包含了设备绝缘劣化的征兆和表现形式，能够提前反映电气设备内部运行工况和绝缘状态，及时发现设备内部绝缘可能存在的安全隐患或缺陷，便于工作人员采取有针对性的处理措施，预防潜伏性、突发性恶劣事故的发生。因此，局部放电监测作为绝缘诊断的重要手段得到了越来越广泛的应用。
目前局部放电的监测方法主要有化学监测法、脉冲电流法、超高频监测法、超声波监测法等。
化学监测法：局部放电过程中绝缘材料受到热、电等作用下会分解成不同种类气体，可通过检测不同气体的浓度来判断，如气相色谱检测法。但该类方法时效较差，响应能力不足。
脉冲电流法：通过检测阻抗来检测互感器、稱合电容器、套管、变压器、及固体绝缘结构等的局部放电。其检测信息覆盖面不全、信息量较少，并且容易收到现场各种条件的干扰。
超高频监测法：检测局部放电过程中所产生的超高频(300-3000MHz)电信号。该方法存在一些固有缺点：对某类仅伴随300MHz以下电磁波的局部放电监测效果差；信号在通过套管或者长距离的在绝缘油中传播时衰减十分强烈等。
超声波监测法：用超声波传感器接收电气设备发生局部放电时产生的超声波，由此来检测局部放电的大小和位置。该方法对设备的运行没有任何影响，更适用于在线监测，同时在设备放电源定位方面具有独到优势。
高压变配电站中电气设备众多，目前局放检测存在最大的问题有两个方面：缺乏有效的绝缘在线监测方法和数据传输难度大。
监测***受传感器工况等限制，多针对某一特定设备，比如GIS设备监测、开关柜设备监测等，难以覆盖到变配电站的所有关键电气设备，给运行人员的及时监测带来不便。
变配电站实际工况复杂，被测设备众多，需要大量的数据传输线路。采用有线数据传输难以满足监测终端与工控机之间的通信需求。
监测***缺乏对历史数据的合理存储及管理。电气设备的绝缘缺陷不同于其他故障，并不是瞬发性故障，多为长时间积累产生的结果。历史数据对准确地判断设备隐患并采取针对性措施具有重要意义，这就对监测***的数据存储及管理机制提出很高要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于超声波的局部放电无线监测***，可覆盖变配电站多种设备，监测终端灵活、数据传输可靠，且具有较强的可扩展性。
实现上述目的的技术方案是：一种基于超声波的局部放电无线监测***，包括依次相连的超声波传感器、无线数据传输模块、通信总线、工控机和远程监控机，其中：
每个被测设备的附近均安装一所述超声波传感器，所述超声波传感器采集相应的被测设备的局部放电信号；
所述无线数据传输模块的发射端集成在所述超声波传感器中，并通过RS-232接口与相应的超声波传感器的前置电路相连；
相邻的若干被测设备的附近设置一所述无线数据传输模块的接收端；
所述无线数据传输模块的接收端实现数据集中器的功能，用于接收、上传、管理和转换其所在范围内超声波传感器采集到的局部放电信号，并把该局部放电信号通过所述通信总线传输给所述工控机，所述无线数据传输模块实现所述超声波传感器与工控机之间的无线通讯；
所述通信总线采用MODBUS通信协议，用于完成所述无线数据传输模块的接收端和工控机之间的通讯应答；
所述工控机安装于变电站控制室中，用于局部放电信号的数据处理及存储、局部放电信号的实时监测以及危险告警；
所述远程监控机以所述工控机为服务器，对被测设备的局部放电信号进行远程监控。
上述的一种基于超声波的局部放电无线监测***，其中，所述无线数据传输模块采用树状拓扑结构。
本发明的基于超声波的局部放电无线监测***，可覆盖变配电站多种设备，监测终端灵活、数据传输可靠，且具有较强的可扩展性。
附图说明
图1为本发明的基于超声波的局部放电无线监测***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的最佳实施例，一种基于超声波的局部放电无线监测***，包括依次相连的超声波传感器1、无线数据传输模块、通信总线3、工控机4和远程监控机5。
每个被测设备的附近均安装一超声波传感器1，超声波传感器1采集相应的被测设备的局部放电信号；无线数据传输模块的发射端集成在超声波传感器1中，并通过RS-232接口与相应的超声波传感器1的前置电路相连；相邻的若干被测设备的附近设置一无线数据传输模块的接收端2，无线数据传输模块的接收端2实现数据集中器的功能，用于接收、上传、管理和转换其所在范围内超声波传感器1采集到的局部放电信号，并把该局部放电信号通过通信总线3传输给工控机4；通信总线3采用MODBUS通信协议，用于完成无线数据传输模块的接收端2和工控机4之间的通讯应答；工控机4安装于变电站控制室中，用于局部放电信号的数据处理及存储、局部放电信号的实时监测以及危险告警；远程监控机5以所述工控机为服务器，对被测设备的局部放电信号进行远程监控。
无线数据传输模块包括发射端和接收端，其中发射端集成在超声波传感器中，接收端作为数据集中器，无线数据传输模块用来实现超声波传感器1与工控机4之间的无线通讯，整个无线传输方案称之为无线传输模块。
优选地，无线数据传输模块采用树状拓扑结构，有较强的可扩展性，从而实现局部放电无线监测***架构中的通信功能。
本发明的基于超声波的局部放电无线监测***，在使用时，当被测设备发生局部放电时，在放电区域中分子间产生剧烈撞击，会伴随存在超声波能量的释放，超声波传感器正是基于该原理，实时监测被测设备的局部放电信号。超声波传感器可安装于被测设备附近，适合在线监测；同时结合无线传输模块与工控机通信，并借此形成树状拓扑结构，可扩展性强。
综上所述，本发明的基于超声波的局部放电无线监测***，可覆盖变配电站多种设备，超声波传感器安装位置灵活即监测终端灵活、数据传输可靠，且具有较强的可扩展性。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种基于超声波的局部放电无线监测***，其特征在于，包括依次相连的超声波传感器、无线数据传输模块、通信总线、工控机和远程监控机，其中：
每个被测设备的附近均安装一所述超声波传感器，所述超声波传感器采集相应的被测设备的局部放电信号；
所述无线数据传输模块的发射端集成在所述超声波传感器中，并通过RS-232接口与相应的超声波传感器的前置电路相连；
相邻的若干被测设备的附近设置一所述无线数据传输模块的接收端；
所述无线数据传输模块的接收端实现数据集中器的功能，用于接收、上传、管理和转换其所在范围内超声波传感器采集到的局部放电信号，并把该局部放电信号通过所述通信总线传输给所述工控机，所述无线数据传输模块实现所述超声波传感器与工控机之间的无线通讯；
所述通信总线采用MODBUS通信协议，用于完成所述无线数据传输模块的接收端和工控机之间的通讯应答；
所述工控机安装于变电站控制室中，用于局部放电信号的数据处理及存储、局部放电信号的实时监测以及危险告警；
所述远程监控机以所述工控机为服务器，对被测设备的局部放电信号进行远程监控。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的局部放电无线监测***，其特征在于，所述无线数据传输模块采用树状拓扑结构。
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