CN111049271A - 一种变电站复眼监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变电站复眼监控***，包括复眼监控探头、数据传输模块、控制模块和保护执行装置，复眼监控探头安装于监控立杆上，以对各电力高压设备进行监控，复眼监控探头包括多个微型红外、紫外、高清探头，各探头按仿生复眼正六边型间隔排列分布，红外探头用于检测电力高压设备的过热故障，紫外探头用于检测电力高压设备的放电故障，高清探头用于检测隔离开关分、合闸是否在正确位置，以及工作人员是否危险接近高电压设备；复眼监控探头经数据传输模块与控制模块连接，控制模块控制保护执行装置工作，保护执行装置包括报警装置、转移负荷保护装置和开关跳闸保护装置。该***有利于对变电站内电力高压设备进行有效监控和故障保护。
Description
技术领域
本发明属于变电站电力高压设备非接触监测技术领域，具体涉及一种变电站复眼监控***。
背景技术
现有的变电站电力高压设备非接触监控技术方案主要有以下三种方式：1）工作人员携带红外和紫外检测仪器，对变电站电力高压设备进行过热和放电故障检测；2）安装普通可见光探头，对变电站电力高压设备和工作人员进行可视化监控；3）巡检机器人对站内电力高压设备进行移动巡视检测。前两种方式，由于没有进行针对变电站电力高压设备运行特点和结构的仿生复眼设计，无法同时具备可见光、红外和紫外的宽、清、远功能，在实际运用中有可能会遗漏或无法及时准确检测出电力高压设备的发热、放电故障，以及刀闸分、合闸正确位置的检测；也有可能会遗漏或无法及时发现工作人员跨越红线，或危险的接近运行中带电的高压设备，危及电力生产的人生安全和电网设备安全。巡检机器人只能对站内电力高压设备进行按路线、时间的移动巡视检测，无法24小时连续对全站大范围电力设备进行有效监控，对有通行障碍物位置的设备更是无能为力。此外，以上三种技术方案都不具备有保护功能，在检测到电力设备发生故障时，只能发出报警信号，或通知检修人员前来处理，无法对严重故障先通过自动控制备用间隔转移故障设备负荷，减轻故障设备压力，在检修人员到来之前维持故障设备平稳过渡。以上三种传统方式也不具备在电力高压设备发生突发恶性故障时，自动跳开恶性故障设备间隔，将恶性故障设备停电隔离，同时迅速自动控制投运备用间隔向用户供电的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变电站复眼监控***，该***有利于对变电站内电力高压设备进行有效监控和故障保护。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变电站复眼监控***，包括复眼监控探头、数据传输模块、控制模块和保护执行装置，所述复眼监控探头转动安装于变电站内的监控立杆上，以在大范围转动过程中对变电站内各电力高压设备进行监控，所述复眼监控探头包括多个微型红外探头、微型紫外探头和微型高清探头，各探头按仿生复眼正六边型间隔排列分布，所述微型红外探头用于检测电力高压设备运行中的过热故障，所述微型紫外探头用于检测电力高压设备的放电故障，所述微型高清探头用于检测隔离开关分、合闸是否在正确位置，以及工作人员是否跨越红线，危险接近高电压设备；
所述数据传输模块包括与各探头相对应的连接光纤、传感器、AD转换器和信号放大器，各探头分别经连接光纤与相应的各传感器电性连接，然后依次经AD转换器和信号放大器与控制模块的输入端电性连接，以将各探头的检测信号传送至控制模块；
所述控制模块包括设备过热故障判断控制模块、设备放电故障判断控制模块、隔离开关错位判断控制模块和人员危险接近判断控制模块，所述控制模块的输出端与保护执行装置电性连接；
所述保护执行装置包括报警装置、转移负荷保护装置和开关跳闸保护装置，所述控制模块的输出端分别与报警装置、转移负荷保护装置和开关跳闸保护装置电性连接。
进一步地，变电站内的电力高压设备包括主变、断路器、隔离开关、互感器和避雷器；变电站内的电力高压设备按运行情况分为工作间隔和备用间隔，工作间隔呈带高压电的运行状态，备用间隔呈不带电的热备用或冷备用状态，当工作间隔发生严重故障，需要分流减负荷时，或当工作间隔发生突发恶性故障被相应保护装置跳闸分断隔离时，备用间隔迅速送电进行工作，原备用间隔转变为带电运行的工作间隔，原工作间隔被跳闸隔断后等待停电试验和检修。
进一步地，当复眼监控探头中的微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到轻度过热故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度过热故障报警信号；当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到严重过热故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作；当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到突发恶性过热故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，同时启动备用设备顶替工作。
进一步地，当复眼监控探头中的微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到轻度放电故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度放电故障报警信号；当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到严重放电故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关分流转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作；当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到突发恶性放电故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，同时启动备用设备顶替工作。
进一步地，当复眼监控探头中的微型高清探头检测到变电站内隔离开关分、合闸不在正确位置，以及工作人员跨越红线，危险接近高电压设备时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置进行声光报警。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：针对变电站内电力高压设备运行方式和自身特点，将多个微型红外、紫外和可见光高清探头，这三种不同波长的微型探头组合，参照蜜蜂复眼结构进行仿生结构设计，提供了一种复眼监控探头，利用复眼监控探头大广角、高景深和高清成像的优点，对安装在变电站内大范围电力高压设备进行红外、紫外和可见光波长范围扫描监控，对变电站内电力高压设备运行中过热故障，放电故障，变电站内隔离开关分、合闸是否在正确位置，以及工作人员是否跨越红线，危险接近高电压设备等情况进行全方位监控，并通过控制模块和保护执行装置的工作，对各种故障的电力高压设备提供可靠的保护功能，克服了传统变电站电力高压设备监控方式的不足，与传统技术相比具有显著优势，可以有力保证电力***生产人身和设备的安全运行，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的工作状态示意图。
图2是本发明实施例中复眼监控探头的结构示意图。
图3是本发明实施例的控制原理框图。
图4是本发明实施例中电力高压设备正常运行状态示意图。
图5是本发明实施例中电力高压设备发生严重过热故障，转移负荷至备用间隔状态示意图。
图6是本发明实施例中电力高压设备发生突发恶性过热故障，切断故障间隔状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明针对变电站内电力高压设备运行方式和自身特点，并参照蜜蜂复眼结构进行仿生设计，提供了一种变电站复眼监控***，如图1~3所示，该***包括复眼监控探头1、数据传输模块2、控制模块3和保护执行装置4。所述复眼监控探头1转动安装于变电站内的监控立杆5上，以在大范围转动过程中对变电站内各电力高压设备6进行监控，所述复眼监控探头包括多个微型红外探头11、微型紫外探头12和微型高清探头13，各探头按仿生复眼正六边型间隔排列分布，所述微型红外探头用于检测电力高压设备运行中的过热故障，所述微型紫外探头用于检测电力高压设备的放电故障，所述微型高清探头用于检测隔离开关分、合闸是否在正确位置，以及工作人员是否跨越红线，危险接近高电压设备；由于将三种不同波长的微型探头组合，特别又是进行仿生复眼设计运用，既能满足电力高压设备过热、放电不同类型故障的在线非接触检测，又实现各类型探头均能远、宽、清的对变电站电力高压设备进行全方位有效监控（在远、宽、清范围，非复眼探头只能取二舍一），有力保障电网的安全运行。
所述数据传输模块2包括与各探头相对应的连接光纤21、传感器、AD转换器和信号放大器，各探头分别经连接光纤与相应的各传感器电性连接，然后依次经AD转换器和信号放大器与控制模块的输入端电性连接，以将各探头的检测信号尽量无损、无失真的传送至控制模块。
所述控制模块3包括设备过热故障判断控制模块、设备放电故障判断控制模块、隔离开关错位判断控制模块和人员危险接近判断控制模块，所述控制模块的输出端与保护执行装置电性连接。
所述保护执行装置4包括报警装置41、转移负荷保护装置42和开关跳闸保护装置43，所述控制模块3的输出端分别与报警装置41、转移负荷保护装置42和开关跳闸保护装置43电性连接。
变电站内的电力高压设备6包括主变、断路器、隔离开关、互感器和避雷器，主要起着高压电能的变压和输送作用。变电站内的电力高压设备按运行情况分为工作间隔和备用间隔，工作间隔呈带高压电的运行状态，备用间隔呈不带电的热备用或冷备用状态，当工作间隔发生严重故障，需要分流减负荷时，或当工作间隔发生突发恶性故障被相应保护装置跳闸分断隔离时，备用间隔迅速送电进行工作，原备用间隔转变为带电运行的工作间隔，原工作间隔被跳闸隔断后等待停电试验和检修。电力高压设备运行时，由于电、磁作用，会产生热和放电现象，正常运行中其温度和放电量在正常允许范围内，但当设备发生过热故障时，其温升将显著增加，特别是发生严重过热故障，温升将急剧增长；同样，高电压设备正常运行中其放电量很小，很多是人们肉眼看不到的轻微电晕或其它形式的微弱放电等现象，此时只有紫外探头能观察到，但当高电压设备发生放电故障时，放电量将快速增大，以上电力高压设备的两种类型故障在初期轻微阶段如不能及时检测到，都有可能发展为严重故障，甚至为发生突发恶性故障创造条件，严重危及电网人身和设备安全。
电力高压设备正常运行状态如图4所示。当复眼监控探头中的微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到轻度过热故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度过热故障报警信号。如图5所示，当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到严重过热故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作，向用户送电，故障设备处于过度状态，等待工作人员到来进行停电试验和检修。如图6所示，当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到突发恶性过热故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，防止恶性事故进一步扩大，同时启动备用设备顶替工作，保障电网其它设备的安全有效运行。
当复眼监控探头中的微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到轻度放电故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度放电故障报警信号。当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到严重放电故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关分流转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作，向用户送电，故障设备处过度状态，等待工作人员到来进行停电试验和检修。当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到突发恶性放电故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，防止恶性事故进一步扩大，同时启动备用设备顶替工作，保障电网其它设备的安全有效运行。
当复眼监控探头中的微型高清探头检测到变电站内隔离开关分、合闸不在正确位置，以及工作人员跨越红线，危险接近高电压设备时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出刺耳警报声响和眩目强光警示，进行声光报警。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种变电站复眼监控***，其特征在于，包括复眼监控探头、数据传输模块、控制模块和保护执行装置，所述复眼监控探头转动安装于变电站内的监控立杆上，以在大范围转动过程中对变电站内各电力高压设备进行监控，所述复眼监控探头包括多个微型红外探头、微型紫外探头和微型高清探头，各探头按仿生复眼正六边型间隔排列分布，所述微型红外探头用于检测电力高压设备运行中的过热故障，所述微型紫外探头用于检测电力高压设备的放电故障，所述微型高清探头用于检测隔离开关分、合闸是否在正确位置，以及工作人员是否跨越红线，危险接近高电压设备；
所述数据传输模块包括与各探头相对应的连接光纤、传感器、AD转换器和信号放大器，各探头分别经连接光纤与相应的各传感器电性连接，然后依次经AD转换器和信号放大器与控制模块的输入端电性连接，以将各探头的检测信号传送至控制模块；
所述控制模块包括设备过热故障判断控制模块、设备放电故障判断控制模块、隔离开关错位判断控制模块和人员危险接近判断控制模块，所述控制模块的输出端与保护执行装置电性连接；
所述保护执行装置包括报警装置、转移负荷保护装置和开关跳闸保护装置，所述控制模块的输出端分别与报警装置、转移负荷保护装置和开关跳闸保护装置电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种变电站复眼监控***，其特征在于，变电站内的电力高压设备包括主变、断路器、隔离开关、互感器和避雷器；变电站内的电力高压设备按运行情况分为工作间隔和备用间隔，工作间隔呈带高压电的运行状态，备用间隔呈不带电的热备用或冷备用状态，当工作间隔发生严重故障，需要分流减负荷时，或当工作间隔发生突发恶性故障被相应保护装置跳闸分断隔离时，备用间隔迅速送电进行工作，原备用间隔转变为带电运行的工作间隔，原工作间隔被跳闸隔断后等待停电试验和检修。
3.根据权利要求1所述的一种变电站复眼监控***，其特征在于，当复眼监控探头中的微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到轻度过热故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度过热故障报警信号；当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到严重过热故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作；当微型红外探头检测到电力高压设备发热温度达到突发恶性过热故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，同时启动备用设备顶替工作。
4.根据权利要求1所述的一种变电站复眼监控***，其特征在于，当复眼监控探头中的微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到轻度放电故障阈值时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置发出轻度放电故障报警信号；当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到严重放电故障阈值时，转移负荷保护装置控制减负荷保护，将负荷通过备用开关分流转移到备用间隔上，此时故障设备与备用设备共同工作；当微型紫外探头检测到电力高压设备放电量达到突发恶性放电故障阈值时，开关跳闸保护装置控制相应开关迅速跳闸，隔离恶性故障间隔，同时启动备用设备顶替工作。
5.根据权利要求1所述的一种变电站复眼监控***，其特征在于，当复眼监控探头中的微型高清探头检测到变电站内隔离开关分、合闸不在正确位置，以及工作人员跨越红线，危险接近高电压设备时，所述控制模块控制保护执行装置的报警装置进行声光报警。
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