CN110850240A - 一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，包括供电电源、壳体、臭氧感应设备、连通管、空气泵、控制器、监控上位机及便于工作人员现场读取数据的移动设备；连通管设置于壳体的一侧且与高压开关柜内部连接贯通，空气泵设置于壳体的下端；控制器设置于壳体的上端；供电电源穿过壳体分别电连接臭氧感应设备、控制器及空气泵；臭氧感应设备电连接控制器，空气泵也电连接控制器；控制器分别与监控上位机、移动设备无线通信连接，将告警信息传输至监控上位机且将局部放电信息传输至移动设备。本发明提出的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置监测准确且能对局部放电现象进行告警。
Description
技术领域
本发明涉及高压开关柜局部放电监测的技术领域，更具体地，涉及一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置。
背景技术
高压开关柜是电力***中非常重要的电气设备，具有控制线路、保证***安全的双重作用，在电力***的配电环节发挥着至关重要的作用。伴随着现代电力***对电能质量的要求不断提高，相应地对高压开关柜的可靠性也提出了更高的要求，根据调查统计表明，高压开关柜的故障主要有拒动、误动故障、开断与关合故障、绝缘故障、载流故障、外力及其他故障，高压开关设备内部绝缘缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良都将影响开关柜的安全可靠运行，而在故障的潜伏期都会产生放电现象，严重影响电力***的正常运行。
高压开关柜内部通常采用空气作为绝缘介质，当高压开关柜内发生局部放电现象时，会将空气中含有两个氧原子的氧气转换为含有三个氧原子的臭氧，因此电网工作人员可以通过监测高压开关柜内部的臭氧气体含量或浓度变化，间接监测高压开关柜内部局部放电的情况。
现有采用局部放电检测仪监测高压开关柜内部局部放电的方式为离线检测，需要工作人员现场操作才可以开展检测工作，导致发生局部放电的高压开关柜不能及时被发现，且检测工作的效率低下；在2013年12月6日申请，公告号为CN20360277U的中国专利中公开了一种利用紫外吸收光谱法检测臭氧含量的检测装置，可以间接实现局部放电的在线监测功能，但本方法监测结果的可靠性与臭氧浓度紧密相关，当高压开关柜内臭氧浓度过高时，无法保证长时间持续监测的结果准确性，此外，本方法也不能实现对局部放电的现象进行告警的功能。
综上所述，公开一种对局部放电现象监测准确且能持续性监测并告警的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置。
发明内容
为克服现有采用局部放电检测仪离线监测高压开关柜内部局部放电的方式，具有效率低下的弊端，而当高压开关柜内臭氧浓度过高时，采用紫外吸收光谱法在线监测的方式无法保证长时间持续监测的结果准确性，也不能实现对局部放电现象进行告警的功能，本发明提出了一种对局部放电现象监测准确且能持续性监测并告警的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置。
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述装置包括供电电源、用于容纳待监测气体的壳体、设置于壳体内部的臭氧感应设备、空气泵、用于处理转发臭氧监测及告警信息的控制器、监控上位机及移动设备；所述空气泵及控制器均设置于壳体上；所述供电电源穿过壳体分别电连接臭氧感应设备、空气泵及控制器；所述臭氧感应设备、空气泵均与控制器电连接；所述控制器还分别与监控上位机、移动设备无线通信连接。
在此，装置通过供电电源分别电连接臭氧感应设备、控制器及空气泵，为臭氧感应设备、控制器及空气泵持续性供电，而控制器又分别与监控上位机、移动设备无线通信连接，实现了高压开关柜局部放电臭氧浓度的持续性在线监测。
优选地，所述供电电源包括市电、整流器及为装置直接供电的蓄电池；市电电连接整流器的一端，整流器的另一端电连接蓄电池，所述整流器将市电进行交直流转化后传输至蓄电池端，利用蓄电池的灵活充放电功能，为装置的持续性在线监测提供了保证。
优选地，所述臭氧感应设备包括臭氧传感器及用于将臭氧传感器感应到的臭氧信息模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，所述臭氧传感器电连接A/D转换器，A/D转换器电连接控制器的一端，将转换后的臭氧信息数字信号传输至控制器进行处理，臭氧感应设备为装置与臭氧气体最初始的接触，是本装置后续臭氧信息分析处理、传输功能实现的基础。
优选地，所述控制器上设有处理模块、GPRS网关模块、ZigBee模块及用于传输局部放电告警信息的报警模块，所述处理模块分别电连接GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块，处理模块将控制器接收到的信息分析处理后传输至GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块。
优选地，所述空气泵包括泵体及设置于泵体上用于感应泵体抽气信息的泵体传感器，所述泵体的一端电连接泵体传感器，泵体传感器电连接控制器的处理模块，将泵体抽气信息传输至处理模块分析处理，在装置投入运行臭氧监测开始后，所述泵体将装置内的空气抽出，使装置内产生负压，高压开关柜内的气体通过连通管进入装置内，泵体传感器将泵体抽气信息传输至处理模块分析处理，当处理模块分析到泵体抽气的气体含量已达到装置内腔气体容量值时，表明装置内部原有的气体也被完全抽出，工作人员关闭泵体。
优选地，所述控制器上的GPRS网关模块通过4G网络将处理模块分析处理后的臭氧浓度信息无线传输至监控上位机，所述报警模块也通过4G网络将局部放电告警信息无线传输至监控上位机，所述ZigBee模块通过ZigBee无线通信将高压开关柜设备的局部放电信息传输至移动设备，后台监控人员通过监控上位机上显示的信息，及时作出进一步的工作计划，保证局部放电的现象被及时处理；所述ZigBee模块通过ZigBee无线通信将高压开关柜设备的局部放电信息传输至移动设备，当现场的工作人员需要确定具体某个高压开关柜设备的局部放电信息时，通过ZigBee模块与移动设备的无线连接，完成具体局部放电信息的读取。
优选地，所述壳体的一侧设有为高压开关柜内部气体的流入提供通道的连通管，所述连通管与高压开关柜的内部、壳体的内部依次连接贯通，连通管的一端设有法兰，所述法兰上端嵌套设有密封圈，所述连通管与法兰为一体成型结构，密封圈的存在保证了连通管与高压开关柜连接的密封性，也进一步提高本发明监测结果的准确性。
优选地，所述装置上还设有为空气泵抽气时，提供排气通道的排气管，空气泵设置于排气管的管腔内，空气泵抽出的气体从自身的一端排出，与此同时进入排气管，再从排气管排出进入外界环境。
优选地，壳体的内部固定设置有用于防灰尘且使气体浓度均匀化的过滤网层，所述过滤网层的下端与连通管的一侧连接；所述壳体的内侧面还设有防潮板，所述防潮板通过粘合剂粘贴固定于壳体的内侧面；过滤网层的存在一方面可以防止高压开关柜内的灰尘进入装置内腔，另一方面，对由于高压开关柜内部与装置内部的气压差而通过连通管进入装置内部的待监测气体浓度起到一个限制作用，使气体浓度均匀地进入装置内部，避免臭氧浓度过高造成装置监测结果不准确的现象发生。
优选地，壳体的一侧设有安装板，所述安装板上开设有两个安装孔，工作人员利用螺栓通过安装孔将装置安装于高压开关柜的外部，安装简单且不影响高压开关柜的正常运行，进一步保证在线监测功能的实现。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过供电电源分别电连接臭氧感应设备、控制器及空气泵，为臭氧感应设备、控制器及空气泵持续性供电，而控制器又分别与监控上位机、移动设备无线通信连接，实现了高压开关柜局部放电臭氧浓度的持续性在线监测。
附图说明
图1为本发明提出的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置的结构示意图。
图2为本发明提出的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置电路原理框图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1及图2所示的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置的结构示意图及图2所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置的电路原理框图。参见图1及图2，一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，装置包括供电电源1、壳体2、设置于壳体2内部的臭氧感应设备3、空气泵4、用于处理转发臭氧监测及告警信息的控制器5、监控上位机6及移动设备7；空气泵4及控制器5均设置于壳体2上；供电电源1穿过壳体2分别电连接臭氧感应设备3、空气泵4及控制器5；臭氧感应设备3、空气泵4均与控制器5电连接；控制器5还分别与监控上位机7、移动设备8无线通信连接。
高压开关柜局部放电装置通过供电电源1分别电连接臭氧感应设备3、控制器5及空气泵4，为臭氧感应设备3、控制器5及空气泵4持续性地供电，而控制器5又分别与监控上位机7、移动设备8无线通信连接，实现了高压开关柜局部放电臭氧浓度的持续性在线监测。
参见图2，供电电源1包括市电、整流器及为装置直接供电的蓄电池；市电电连接整流器的一端，整流器的另一端电连接蓄电池，所述整流器将市电进行交直流转化后传输至蓄电池端，利用蓄电池的灵活充放电功能，为装置的持续性在线监测提供了保证。臭氧感应设备3包括臭氧传感器及用于将臭氧传感器感应到的臭氧信息模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，所述臭氧传感器电连接A/D转换器，A/D转换器电连接控制器的一端，将转换后的臭氧信息数字信号传输至控制器进行处理，臭氧感应设备为装置与臭氧气体最初始的接触，是本装置后续臭氧信息分析处理、传输功能实现的基础。控制器5上设有处理模块、GPRS网关模块、ZigBee模块及用于传输局部放电告警信息的报警模块，所述处理模块分别电连接GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块，处理模块将控制器5接收到的信息分析处理后传输至GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块。空气泵4设置于壳体2的下端，包括泵体及设置于泵体上用于感应泵体抽气信息的泵体传感器，所述泵体的一端电连接泵体传感器，泵体传感器电连接控制器5的处理模块，将泵体抽气信息传输至处理模块分析处理，在装置投入运行臭氧监测开始后，所述泵体将装置内的空气抽出，使装置内产生负压，高压开关柜内的气体通过连通管进入装置内，泵体传感器将泵体抽气信息传输至处理模块分析处理，当处理模块分析到泵体抽气的气体含量已达到装置内腔气体容量值时，表明装置内部原有的气体也被完全抽出，工作人员关闭泵体。
控制器5上的GPRS网关模块通过4G网络将处理模块分析处理后的臭氧浓度信息无线传输至监控上位机7，报警模块也通过4G网络将局部放电告警信息无线传输至监控上位机7，ZigBee模块通过ZigBee无线通信将高压开关柜设备的局部放电信息传输至移动设备8，后台监控人员通过监控上位机上显示的信息，及时作出进一步的工作计划，保证局部放电的现象被及时处理；ZigBee模块通过ZigBee无线通信将高压开关柜设备的局部放电信息传输至移动设备，当现场的工作人员需要确定具体某个高压开关柜设备的局部放电信息时，通过ZigBee模块与移动设备的无线连接，完成具体局部放电信息的读取。
参见图1，壳体2的一侧设有连通管9，连通管9与高压开关柜的内部、壳体2的内部依次连接贯通，连通管9的一端设有法兰91，法兰91上端嵌套设有密封圈911，连通管9与法兰91为一体成型结构，密封圈的存在保证了连通管与高压开关柜连接的密封性，也进一步提高本发明监测结果的准确性。
装置上还设有为空气泵4抽气时提供排气通道的排气管6，排气管6设置于壳体2的下端，空气泵4设置于排气管6的管腔内，空气泵4抽出的气体从自身的一端排出，与此同时进入排气管，再从排气管排出进入外界环境。壳体2的内部固定设置有用于防灰尘且使气体浓度均匀化的过滤网层21，过滤网层21的下端与连通管4的一侧连接；壳体2的内侧面还设有防潮板22，防潮板22通过粘合剂粘贴固定于壳体2的内侧面；过滤网层21的存在一方面可以防止高压开关柜内的灰尘进入装置内腔，另一方面，对由于高压开关柜内部与装置内部的气压差而通过连通管进入装置内部的待监测气体浓度起到一个限制作用，使气体浓度均匀地进入装置内部，避免臭氧浓度过高造成装置监测结果不准确的现象发生。壳体2的一侧设有安装板23，安装板23上开设有两个安装孔231，工作人员利用螺栓通过安装孔231将装置安装于高压开关柜的外部，安装简单且不影响高压开关柜的正常运行，进一步保证在线监测功能的实现。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述装置包括供电电源(1)、用于容纳待监测气体的壳体(2)、设置于壳体(2)内部的臭氧感应设备(3)、空气泵(4)、用于处理转发臭氧监测及告警信息的控制器(5)、监控上位机(6)及移动设备(7)；所述空气泵(4)及控制器(5)均设置于壳体(2)上；所述供电电源(1)穿过壳体(2)分别电连接臭氧感应设备(3)、空气泵(4)及控制器(5)；所述臭氧感应设备(3)、空气泵(4)均与控制器(5)电连接；所述控制器(5)还分别与监控上位机(7)、移动设备(8)无线通信连接。
2.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述供电电源(1)包括市电、整流器及为装置直接供电的蓄电池；市电电连接整流器的一端，整流器的另一端电连接蓄电池，所述整流器将市电进行交直流转化后传输至蓄电池端。
3.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述臭氧感应设备(3)包括臭氧传感器及用于将臭氧传感器感应到的臭氧信息模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，所述臭氧传感器电连接A/D转换器，A/D转换器电连接控制器的一端，将转换后的臭氧信息数字信号传输至控制器进行处理。
4.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述控制器(5)上设有处理模块、GPRS网关模块、ZigBee模块及用于传输局部放电告警信息的报警模块，所述处理模块分别电连接GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块，处理模块将控制器(5)接收到的信息分析处理后传输至GPRS网关模块、ZigBee模块及报警模块。
5.根据权利要求4所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述空气泵(4)包括泵体及设置于泵体上用于感应泵体抽气信息的泵体传感器，所述泵体的一端电连接泵体传感器，泵体传感器电连接控制器(5)的处理模块，将泵体抽气信息传输至处理模块分析处理。
6.根据权利要求5所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述控制器(5)上的GPRS网关模块通过4G网络将处理模块分析处理后的臭氧浓度信息无线传输至监控上位机(7)，所述报警模块也通过4G网络将局部放电告警信息无线传输至监控上位机(7)，所述ZigBee模块通过ZigBee无线通信将高压开关柜设备的局部放电信息传输至移动设备(8)。
7.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述壳体(2)的一侧设有用于为高压开关柜内部气体的流入提供通道的连通管(9)，所述连通管(9)与高压开关柜的内部、壳体(2)的内部依次连接贯通，连通管(9)的一端设有法兰(91)，所述法兰(91)上端嵌套设有密封圈(911)，所述连通管(9)与法兰(91)为一体成型结构。
8.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述装置上还设有为空气泵(4)抽气时提供排气通道的排气管(6)，空气泵(4)设置于排气管(6)的管腔内。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，壳体(2)的内部固定设置有用于防灰尘且使气体浓度均匀化的过滤网层(21)，所述过滤网层(21)的下端与连通管(4)的一侧连接；所述壳体(2)的内侧面还设有防潮板(22)，所述防潮板(22)通过粘合剂粘贴固定于壳体(2)的内侧面。
10.根据权利要求9所述的高压开关柜局部放电臭氧在线监测装置，其特征在于，所述壳体(2)的一侧设有安装板(23)，所述安装板(23)上开设有两个安装孔(231)，工作人员利用螺栓通过安装孔(231)将装置安装于高压开关柜的外部。
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| CN115494359A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-20 | 上海格鲁布科技有限公司 | 一种绝缘隔热式断路器局部放电检测设备 |
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