CN109725215A - 变电站电容器组工作状态监控预警*** - Google Patents

Abstract

本发明变电站电容器组工作状态监控预警***，属于变电站电容器组工作状态监控预警技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种变电站电容器组工作状态监控预警***；解决该技术问题采用的技术方案为：包括电容器组监控装置，所述电容器组监控装置内部设置有中央控制器，所述中央控制器通过导线分别与摄像头、声光报警模块、数据存储模块、电源模块相连；所述中央控制器还连接有无线通信模块；所述无线通信模块通过无线网络分别与无线测温模块、监控终端、监控中心计算机无线连接；本发明应用于监控变电站电容器组的场所。

Description

变电站电容器组工作状态监控预警***

技术领域

本发明变电站电容器组工作状态监控预警***，属于变电站电容器组工作状态监控预警技术领域。

背景技术

高压并联电容器(以下简称电容器)是目前使用最多的一种无功功率补偿装置；近年来，随着电网的高速发展，国内电力电容器行业在介质材料、设计和制造工艺水平上有了很大进步，电容器及其无功补偿成套装置投入电网运行已越来越多，运行可靠性有了较大的提高，电容器的年故障率在不断下降；运行经验表明，***电压升高，开断电容器组引起的过电压，高次谐波引起的过电流，电源断开引起的失压，环境温度升高等不正常的运行工况均会引起电容器事故的发生；电力电容器常见的故障主要包括渗漏油、鼓肚、熔断器熔断等，同时并联电容器发生故障时都会伴有放电，外壳渗漏油等现象发生，严重时甚至会发生电容器***，严重威胁电力***及运行人员的安全。

在变电站电容器组运维巡检工作中，如出现电容器接线端子松动，如果不能及时发现并消缺处理，将会引起接线柱发热，进而导致电容器内部发热，造成电容器内部串段熔断后***等一系列事故的发生；电容器接线端子松动异常的发生，将严重威胁着电容器组的安全运行，应加强对电容器接线端子处的维护力度，增加电容器接线端子处的维护次数，及时发现隐患，避免事故蔓延。

但是，变电站中的电容器的数量比较庞大，完全依靠人工进行检查和维护工作量将十分繁重，需要付出较大的人力物力和相对较长的检修时间；而采用红外检测和局部放电检测等专用仪器，对检测环境和设备操作方法的要求也比较高，操作不当可能引起人为的误差，并且红外检测容易受到太阳光的影响、粉尘散射的影响、风力的冷却影响、大气吸收的影响、邻近辐射体及表面粗糙度的反射影响等；采用脉冲电流法的局部放电检测方法受电磁干扰的影响较大；采用超声波检测局部放电，当电容器内部使用紧密排列的油浸纸、浸渍薄膜的结构时，局部放电产生声波的传播将受到影响，检测效果误差较大。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种变电站电容器组工作状态监控预警***；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：变电站电容器组工作状态监控预警***，包括电容器组监控装置，所述电容器组监控装置内部设置有中央控制器，所述中央控制器通过导线分别与摄像头、声光报警模块、数据存储模块、电源模块相连；

所述中央控制器还连接有无线通信模块；

所述无线通信模块通过无线网络分别与无线测温模块、监控终端、监控中心计算机无线连接。

所述无线测温模块设置在变电站电容器组中，所述无线测温模块的信号输入端设置有感应磁芯，所述感应磁芯的信号输出端依次串接电流电压转换电路、过压保护电路、稳压电路后与温度采样处理器相连，所述温度采样处理器的信号输出端与无线射频模块相连。

所述无线通信模块使用的芯片为通信芯片U1，所述无线通信模块的电路结构为：

所述通信芯片U1的1脚依次串接电容C1，晶振Y1，电容C3后与通信芯片U1的28脚相连；

所述通信芯片U1的2脚并接电容C2的一端，通信芯片U1的7脚，通信芯片U1的11脚，通信芯片U1的14脚，电容C9的一端后与3V输入电源相连，所述电容C2、电容C9的另一端接地；

所述通信芯片U1的3脚依次串接电感L1、电容C4后与信号接收天线E1相连；

所述通信芯片U1的4脚串接电感L2后接地；

所述通信芯片U1的5脚并接通信芯片U1的10脚、13脚后接地；

所述通信芯片U1的6脚并接电容C5的一端，电感L3的一端后与电容C6的一端相连，所述电容C6的另一端并接电感L3的另一端，电容C7的一端，电容C8的一端后与3V输入电源相连，所述电容C8的另一端接地；

所述通信芯片U1的8脚与电容C5的另一端相连；

所述通信芯片U1的9脚与电容C7的另一端相连；

所述通信芯片U1的17脚串接电容C10后接地；

所述通信芯片U1的19脚并接电容C13的一端，电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连；

所述通信芯片U1的20脚并接电阻R1的另一端后与电容C11的一端相连，所述电容C11的另一端接地；

所述通信芯片U1的21脚串接电容C12后接地；

所述通信芯片U1的22脚与电容C13的另一端相连；

所述通信芯片U1的23脚并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述通信芯片U1的24脚与5V输入电源相连；

所述通信芯片U1的25脚并接电阻R3的另一端后与中央控制器的控制端相连；

所述通信芯片U1的27脚与中央控制器的控制端相连。

所述通信芯片U1的型号为MAX1473；

所述无线测温模块使用的控制芯片型号为TMS320C5509。

本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明根据变电站运维检修实际情况，针对电容器组接线端子松动异常的问题，提出一种可靠的、经济实用的可视化监测预警解决方案，通过设置智能一体化电容器组监控装置提高变电站电容器组的安全运维管理水平；本发明提供的智能一体化电容器组监控装置通过对电容器接线柱温度进行实时的在线监测，同时利用视频监控技术及时发现电容器端子松动缺陷，及时发现电容器渗漏油、鼓肚、放电等故障隐患，可以有效降低工作人员劳动强度，为维护检修工作提供数据依据；本发明可逐步实现对站内隔离刀闸等关键设备的可视化在线监测预警，确保电力***安全稳定的运行，具有非常重要的现实意义。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明无线通信模块的电路图；

图中：1为电容器组监控装置、2为中央控制器、3为摄像头、4为声光报警模块、5为数据存储模块、6为电源模块、7为无线通信模块、8为无线测温模块、9为监控终端、10为监控中心计算机。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明变电站电容器组工作状态监控预警***，包括电容器组监控装置1，所述电容器组监控装置1内部设置有中央控制器2，所述中央控制器2通过导线分别与摄像头3、声光报警模块4、数据存储模块5、电源模块6相连；

所述中央控制器2还连接有无线通信模块7；

所述无线通信模块7通过无线网络分别与无线测温模块8、监控终端9、监控中心计算机10无线连接。

所述无线测温模块8设置在变电站电容器组中，所述无线测温模块8的信号输入端设置有感应磁芯，所述感应磁芯的信号输出端依次串接电流电压转换电路、过压保护电路、稳压电路后与温度采样处理器相连，所述温度采样处理器的信号输出端与无线射频模块相连。

所述无线通信模块7使用的芯片为通信芯片U1，所述无线通信模块7的电路结构为：

所述通信芯片U1的1脚依次串接电容C1，晶振Y1，电容C3后与通信芯片U1的28脚相连；

所述通信芯片U1的2脚并接电容C2的一端，通信芯片U1的7脚，通信芯片U1的11脚，通信芯片U1的14脚，电容C9的一端后与3V输入电源相连，所述电容C2、电容C9的另一端接地；

所述通信芯片U1的3脚依次串接电感L1、电容C4后与信号接收天线E1相连；

所述通信芯片U1的4脚串接电感L2后接地；

所述通信芯片U1的5脚并接通信芯片U1的10脚、13脚后接地；

所述通信芯片U1的6脚并接电容C5的一端，电感L3的一端后与电容C6的一端相连，所述电容C6的另一端并接电感L3的另一端，电容C7的一端，电容C8的一端后与3V输入电源相连，所述电容C8的另一端接地；

所述通信芯片U1的8脚与电容C5的另一端相连；

所述通信芯片U1的9脚与电容C7的另一端相连；

所述通信芯片U1的17脚串接电容C10后接地；

所述通信芯片U1的19脚并接电容C13的一端，电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连；

所述通信芯片U1的20脚并接电阻R1的另一端后与电容C11的一端相连，所述电容C11的另一端接地；

所述通信芯片U1的21脚串接电容C12后接地；

所述通信芯片U1的22脚与电容C13的另一端相连；

所述通信芯片U1的23脚并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述通信芯片U1的24脚与5V输入电源相连；

所述通信芯片U1的25脚并接电阻R3的另一端后与中央控制器2的控制端相连；

所述通信芯片U1的27脚与中央控制器2的控制端相连。

所述通信芯片U1的型号为MAX1473；

所述无线测温模块8使用的控制芯片型号为TMS320C5509。

本发明将电容器组接线端子测温、可视化监拍摄像头、无线通信单元与数据采集处理单元高度集成，是基于电容器组监测的一体化电容器在线监测智能预警***；

本发明通过视频采集模块自动采集电容器接线端子的视频图像，可以及时发现电容器接线端子松动缺陷，防止设备损坏事故发生；并通过无线测温模块实时测量电容器组的运行温度；

为保证电网运行安全，对高压并联电容器的温度检测是重要的工作；

目前电容器温度检测主要采用红外巡检的方式，用红外测温仪逐点测温的方法必须避开太阳光的背景干扰，一般需在夜间或阴雨天到现场实测，测量误差较大，且需要大量的人力物力；并且这种检测方法也只能定期巡测，周期较长，因漏检而发生故障的机率非常大；本发明提供的在线测温装置具体为无线测温模块，可以实现实时在线测温功能，可以有效减轻目前巡检的工作量，提高设备运行的可靠性。

所述无线测温模块具体为基于声表面波技术的测温装置，声表面波传感器基于无源方式检测，无需供电，使用高频电磁波在采集器天线之间进行通信，具备电气隔离特点，可靠性高，使用的声表面波传感器，可灵活安装在高压设备被测点上，不受应用环境限制。

本发明提供的电容器组监控装置能够监测电容器接线端子温度，满足测量数字化、输出标准化、通信网络化要求，具备自检、自恢复功能；使用无源传感技术进行温度采集，具有良好的抗电磁干扰能力、封闭、防雷、防雨、防尘等功能。

传感器表面波技术应用了晶体材料的物理特性，晶体的物理特性的改变通过压电感应原理被自动转化成了电信号，传感器工作原理是将射频信号发射到压电材料的表面，然后将受到温度影响了的反射波再转回电信号而获取温度数据；表面波技术的最大好处是利用了传感器的被动工作原理，在非常规的运行环境下（高电压，高电流）实现无线温度数据采集。

所述无源传感器是直接安装在被测物体表面的测温元件，它负责接收温度监测终端发出的探寻射频信号，并返回带温度信息的射频信号到测温综合采集处理监测单元；本发明使用的无源传感器采用声表面波技术，实现温度数据的被动监测，无需电池驱动。

所述无线测温模块在发射周期，监测终端负责循环发射射频脉冲信号，通过控制改变信号的频率值使***实现谐振激励；在接收周期，传感器返回的传感信号被监测终端接收到，完成放大、下变频、滤波，并转换成数字信号，最终实现电容器接线端子温度参数的检测。

所述中央控制器根据预置或主站下发的预警规则产生预警信息并通过无线通信模块发送；根据温度的实际情况调整温度采集单元的采集频率。

所述无线通信模块通过470MHz微功率无线通信网络实现数据采集和传输，支持双向测控数据复用，内置无线网络通讯控制协议及TCP/IP协议；两路数字量输入/输出，支持外部开关量触发。

具体安装时，所述无线测温模块可以集成在可视化监拍装置上，负责统一对指定电容器组接线端子测温点的温度及图像数据进行汇聚、存储、主站接入协议转换等功能。

所述中央控制器负责与一组传感器通信，发射测温探询射频信号到无线测温模块传感器，接收传感器的返回信号，并解析成温度信息发送回监控中心计算机的主站软件***，实现远程在线温度监控、分析以及预警。

本发明具备以下主要功能特点：电容器组可视化在线监测装置支持接入多个接线端子测温模块，并能将温度信息准确传至后台***；监测装置支持手动、自动采集现场照片；监测装置主机通信方式应满足电信、联通、移动网络自适应要求，支持运营商的3G、4G网络，并可根据现场网络情况选择安装运营商；采用IP66防护等级，能适应户外环境正常工作，500万像素摄像头、蓄电池和太阳能电池板协同工作，环保的同时保障24小时响应主站平台命令，符合设备运行标准和规范。

为提高监控效率，可在监控终端及监控计算机中设置安装智能预警监控客户端软件，使变电站运维工作人员可以在手机或电脑上安装配套客户端软件，通过Internet网络和3G网络对前端一体化监测装置进行观看和控制拍照等操作，做到随时随地对电容器组运行情况的巡检和监视；监控中心可通过综合分析管理平台软件、服务器等设备对前端传输来的图片、视频、温度数据进行管理、存储、分析、显示等操作；***需支持接入变电站辅助***综合监控平台。

本发明具备如下功能：支持实时接收和查看监拍装置主机拍摄照片和测温数据的功能；具备主动远程控制监拍装置拍照功能；具备历史图片、测温数据查询查看功能；具备测温数据分级告警的功能，并可自由设置告警阈值；应具备手机APP客户端软件，可实时查看图片和监测数据，并具备主动控制可视化监拍装置拍照的功能。

本发明功能集成度高，它将接线端子测温综合采集处理单元、可视化监拍摄像头、供电单元、无线通讯单元高度集成，为变电站电容器实时在线监测提供了经济实用的监测手段。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.变电站电容器组工作状态监控预警***，其特征在于：包括电容器组监控装置（1），所述电容器组监控装置（1）内部设置有中央控制器（2），所述中央控制器（2）通过导线分别与摄像头（3）、声光报警模块（4）、数据存储模块（5）、电源模块（6）相连；

所述中央控制器（2）还连接有无线通信模块（7）；

所述无线通信模块（7）通过无线网络分别与无线测温模块（8）、监控终端（9）、监控中心计算机（10）无线连接。

2.根据权利要求1所述的变电站电容器组工作状态监控预警***，其特征在于：所述无线测温模块（8）设置在变电站电容器组中，所述无线测温模块（8）的信号输入端设置有感应磁芯，所述感应磁芯的信号输出端依次串接电流电压转换电路、过压保护电路、稳压电路后与温度采样处理器相连，所述温度采样处理器的信号输出端与无线射频模块相连。

3.根据权利要求2所述的变电站电容器组工作状态监控预警***，其特征在于：所述无线通信模块（7）使用的芯片为通信芯片U1，所述无线通信模块（7）的电路结构为：

所述通信芯片U1的1脚依次串接电容C1，晶振Y1，电容C3后与通信芯片U1的28脚相连；

所述通信芯片U1的2脚并接电容C2的一端，通信芯片U1的7脚，通信芯片U1的11脚，通信芯片U1的14脚，电容C9的一端后与3V输入电源相连，所述电容C2、电容C9的另一端接地；

所述通信芯片U1的3脚依次串接电感L1、电容C4后与信号接收天线E1相连；

所述通信芯片U1的4脚串接电感L2后接地；

所述通信芯片U1的5脚并接通信芯片U1的10脚、13脚后接地；

所述通信芯片U1的6脚并接电容C5的一端，电感L3的一端后与电容C6的一端相连，所述电容C6的另一端并接电感L3的另一端，电容C7的一端，电容C8的一端后与3V输入电源相连，所述电容C8的另一端接地；

所述通信芯片U1的8脚与电容C5的另一端相连；

所述通信芯片U1的9脚与电容C7的另一端相连；

所述通信芯片U1的17脚串接电容C10后接地；

所述通信芯片U1的19脚并接电容C13的一端，电阻R1的一端后与电阻R2的一端相连；

所述通信芯片U1的20脚并接电阻R1的另一端后与电容C11的一端相连，所述电容C11的另一端接地；

所述通信芯片U1的21脚串接电容C12后接地；

所述通信芯片U1的22脚与电容C13的另一端相连；

所述通信芯片U1的23脚并接电阻R2的另一端后与电阻R3的一端相连；

所述通信芯片U1的24脚与5V输入电源相连；

所述通信芯片U1的25脚并接电阻R3的另一端后与中央控制器（2）的控制端相连；

所述通信芯片U1的27脚与中央控制器（2）的控制端相连。

4.根据权利要求3所述的变电站电容器组工作状态监控预警***，其特征在于：所述通信芯片U1的型号为MAX1473；

所述无线测温模块（8）使用的控制芯片型号为TMS320C5509。