CN114866550A - 应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，属于环网柜在线监测领域技术领域，包括传感器模块、主机模块、数据传输模块、云服务器和用户端数据平台；传感器模块与主机模块信号连接，主机模块与数据传输模块信号连接，数据传输模块与云服务器信号连接，传感器模块用于实时监测绝缘故障参数和环境参数并将监测的参数传输至主机模块，主机模块通过数据传输模块将传感器模块反馈的参数传输至云服务器，用户端数据平台可从云服务器实施获取监测数据并进行相关数据的统计分析，现场运维人员可通过用户端数据平台从云服务器实施获取监测数据以及相关数据的统计分析，根据相关数据对环网柜进行检修维护，把故障消除在萌芽状态。
Description
技术领域
本申请涉及环网柜在线监测领域技术领域，尤其是涉及一种应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***。
背景技术
随着社会经济的高速发展，人类对能源***，特别是电力***的依赖性越来越大。环网柜作为电力***的一个重要组成部分，其安全运行具有重要意义。环网柜一般集中于一箱体内，结构紧凑、占地面积小，可以放置于马路或者建筑物边上，方便相关供电部门进行管理，当发生电力事故的时候，电力部门可以及时地处理故障；其全封闭、全绝缘放置于户外，可以适应户外部分恶劣环境；同时制作的成本低、维护方便，经济效益高。
环网柜是常见的输配电设备，在输配电过程中起着控制或保护的作用。环网柜内部包含了隔离开关、断路器和相关的保护装置，当电力***出现故障时可以通过其隔离开关断开相互连接的设备，一方面保护了连接的电力设备同时也保护了电力操作人员的安全。由此可见环网柜在电力***中起着非常重要的作用。部分环网柜在多年连续运行的情况下会产生绝缘缺陷，这些绝缘缺陷在开关柜的运行过程中容易引起电场畸变，从而发生局部放电(PD)。若不及早发现开关柜内部的绝缘缺陷而任其发展至严重程度，最终将导致开关柜内绝缘破坏而引发安全事故，给企业带来巨大的经济损失和负面的社会影响。
近年来，电网内多次发生因环网柜内部局部引发绝缘材料老化，进而导致环网柜烧损的事件，因此，环网柜绝缘故障预警监测已经成为重要的研究方向之一。环网柜局部放电检测手段主要有：脉冲电流法、特高频法、暂态地电压法、超声波检测法、光学检测法。但受环网柜结构、测试时间与位置、测试人员，以及设备本身抗干扰能力的影响，难以对柜内缺陷状况进行精准判断。且以上监测方法针对于局放本身进行监测，即使监测到有局放的发生，也无法对环网柜内绝缘件的绝缘损伤程度进行精确评估。
发明内容
本申请针对现有技术中存在的问题，提供一种应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，通过以下技术方案得以实现。
一种应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，包括传感器模块、主机模块、数据传输模块、云服务器和用户端数据平台；
所述传感器模块与所述主机模块信号连接；
所述主机模块与所述数据传输模块信号连接；
所述数据传输模块与所述云服务器信号连接；
所述传感器模块用于实时监测绝缘故障参数和环境参数并将监测的参数传输至所述主机模块；
所述主机模块通过所述数据传输模块将所述传感器模块反馈的参数传输至所述云服务器；
所述数据传输模块将从所述云服务器接收的控制指令传送至所述主机模块；
所述用户端数据平台从所述云服务器实施获取监测数据并进行相关数据的统计分析。
本申请进一步设置为：所述传感器模块包括第一处理器、特征信号传感器、温度传感器、湿度传感器、第一无线模块和第一电源接口；
所述第一处理器分别与所述特征信号传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述第一无线模块和所述第一电源接口连接；
所述特征信号传感器用于监测绝缘故障参数；
所述温度传感器用于监测温度参数；
所述湿度传感器用于监测湿度参数；
所述第一无线模块用于与所述主机模块连接；
所述第一电源接口连接电源对所述传感器模块进行供电。
本申请进一步设置为：所述特征信号传感器监测气体种类为一氧化碳。
本申请进一步设置为：所述主机模块包括第二处理器、显示屏、按键、串口、第二无线模块和第二电源接口；
所述第二处理器与所述显示屏、所述按键、所述串口、所述第二无线模块和所述第二电源接口连接；
所述显示屏用于显示所述传感器模块反馈的监测值；
所述串口用于与所述数据传输模块进行串口连接；
所述第二无线模块与所述第一无线模块进行连接；
所述第二电源接口连接电源对所述主机模块进行供电。
本申请进一步设置为：所述用户端数据平台为安装在手机端或者PC端的软件，在手机端或者PC端上登录所述用户端数据平台可以查看特征信号趋势图、温度趋势图、湿度趋势图以及***运行状态。
本申请进一步设置为：所述用户端数据平台设有报警等级，所述报警等级包括关注值、检查值和损伤值；
所述关注值为需要持续关注的数值，无需进行操作；
所述检查值定义为需要到现场查看的数值；
所述损伤值定义为环网柜内存在绝缘故障而导致绝缘损伤的数值。
本申请进一步设置为：所述关注值为5ppm。
本申请进一步设置为：所述检查值为20ppm。
本申请进一步设置为：所述损伤值为30ppm。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
传感器模块将实时监测环网柜中的绝缘故障参数和环境参数传输至主机模块，主机模块通过数据传输模块将参数传输至云服务器，现场运维人员可通过用户端数据平台从云服务器实施获取监测数据以及相关数据的统计分析，根据相关数据对环网柜进行检修维护，把故障消除在萌芽状态，避免安全事故的发生，给企业带来巨大的经济损失和负面的社会影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的在线监测***的结构原理框图；
图2为本申请实施例提供的传感器模块的结构框图；
图3为本申请实施例提供的主机模块的结构框图；
图4为本申请实施例提供的用户端数据平台显示的特征信号浓度值趋势图、温湿度趋势图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了对环网柜内缺陷状况进行精准的判断，参见图1，为本申请实施例提供的在线监测***的结构原理框图，包括传感器模块、主机模块、数据传输模块、云服务器和用户端数据平台；传感器模块与主机模块信号连接；主机模块与数据传输模块信号连接；数据传输模块与云服务器信号连接；传感器模块固定在环网柜内的机构室至电缆室二次线穿线孔正上方，主机模块与数据传输模块固定在环网柜仪表室内。传感器模块、主机模块、数据传输模块的电源取自环网柜仪表室AC220V开关出线处，传感器模块、主机模块、数据传输模块的电源适配器分别连接到从仪表室AC220V开关出线处引出的电源插排上。传感器模块用于实时监测绝缘故障参数和环境参数并将监测的参数传输至主机模块，主机模块通过数据传输模块将传感器模块反馈的参数传输至云服务器，数据传输模块将从云服务器接收的控制指令传送至主机模块，用户端数据平台从云服务器实施获取监测数据并进行相关数据的统计分析，根据相关数据对环网柜进行检修维护，把故障消除在萌芽状态，避免安全事故的发生，给企业带来巨大的经济损失和负面的社会影响。
如图2所示，传感器模块包括第一处理器、特征信号传感器、温度传感器、湿度传感器、第一无线模块和第一电源接口。
第一处理器采用32位嵌入式新芯片处理器，第一处理器分别与特征信号传感器、温度传感器、湿度传感器、第一无线模块和第一电源接口连接。
特征信号传感器用于监测绝缘故障参数，特征信号传感器监测气体种类为一氧化碳，因为环网柜内绝缘件由于高温或局部放电会产生绝缘损伤释放一氧化碳。特征信号传感器具有温度补偿功能，温度补偿范围-40℃至+70℃，测量浓度范围0-1000ppm、分辨率0.1ppm、误差±3％。
温度传感器用于监测温度参数，湿度传感器用于监测湿度参数；由于环网柜在二次设备(除湿设备、加热设备)正常运行的情况下，其内部湿度不会高于80％，温度不低于0℃。温度传感器测量范围-40℃-125℃、分辨率0.1℃、误差±0.2℃。湿度传感器测量范围0-100％、分辨率0.1％、误差±2％。
第一无线模块用于与主机模块连接，第一电源接口连接电源对传感器模块进行供电。
如图3所示，主机模块包括第二处理器、显示屏、按键、串口、第二无线模块和第二电源接口。
第二处理器采用32位嵌入式新芯片处理器，第二处理器与显示屏、按键、串口、第二无线模块和第二电源接口连接。
显示屏选用3.5寸TFT液晶显示屏，用于显示传感器模块反馈的监测值，比如一氧化碳浓度、温度和湿度等数值。
串口支持RS485及RS-232，与数据传输模块实现串口通讯，数据传输模块也可将收到的控制指令传送至主机模块进行执行，可实现对监测***的远程控制，包括程序远程升级及远程复位等功能。
第二无线模块与第一无线模块进行连接，传感器模块与主机模块实现无线通讯，实现数据传输。第二电源接口连接电源对主机模块进行供电。
数据传输模块采用4G DTU(4G网络数据传输单元)，支持数据透明传输，支持TCP、UD网络协议，支持TCP/UDP协议，支持心跳包、注册包功能。LTE-FDD最大下行速率200Mbps，最大上行速率75Mbps，LTE-TDD最大下行速率130Mbps，最大上行速率35Mbps。
云服务器具有防火墙，可以防止Internet上的病毒传播到内部网络，有效记录Internet上的活动，可限制暴露用户点。数据库每周4次整库备份，防止因数据库崩溃或损坏而导致的数据丢失问题。
用户端数据平台为安装在手机端或者PC端的软件，在手机端或者PC端进行登录，可查看特征信号浓度值趋势图、温湿度趋势图、以及***运行状态。户端数据平台设有报警等级，报警等级分为关注值、检查值和损伤值。用户端数据平台可对***安装、运维信息进行记录上传。以传感器模块为单位对现场运维人员进行设定，一旦达到预警值可进行报警信息的精准推送，方便现场运维人员能够根据报警信息及时处理现场情况。
关注值为需要持续关注的数值，无需进行操作，关注值为5ppm。
检查值定义为需要到现场查看的数值，检查值为20ppm。
损伤值定义为环网柜内存在绝缘故障而导致绝缘损伤的数值，损伤值为30ppm。
报警值的设定可根据环网柜实际运行温度、湿度以及传感器安装的位置进行适当修正。
***监测绝缘故障的案例，手机收到环网柜安装的绝缘故障预警在线监测***通过用户端数据平台软件自动发送的短信通知，显示环网柜特征信号已达到损伤值。手机登录微信小程序进行定点查看，***监测数据趋势图如图4所示。
由图4可知，特征信号从15时50分开始急剧升高，16时30分达到最大值30.5ppm，之后数值逐步降低，至20时47分数据基本恢复正常。且在特征信号急剧升高点环网柜内部湿度明显升高，温度明显降低。从数据推断该环网柜从15时50分左右开始内部绝缘件开始发生持续损伤并发生分解，16时30分左右开始绝缘件分解速率逐渐减慢，至20时47分左右绝缘件停止分解。17时左右进行现场查看，现场可听见明显的持续放电声。随后停电勘察故障情况，环网柜电缆室中可分离连接器应力锥附近可见明显的放电痕迹。由此可初步确认此次绝缘损伤是由可分离连接器应力锥附近放电导致。为防止绝缘击穿导致意外停电并导致事故扩大而烧毁环网柜中所有零部件，因此对可分离连接器进行更换处理。
以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，包括：传感器模块、主机模块、数据传输模块、云服务器和用户端数据平台；
所述传感器模块与所述主机模块信号连接；
所述主机模块与所述数据传输模块信号连接；
所述数据传输模块与所述云服务器信号连接；
所述传感器模块用于实时监测绝缘故障参数和环境参数并将监测的参数传输至所述主机模块；
所述主机模块通过所述数据传输模块将所述传感器模块反馈的参数传输至所述云服务器；
所述数据传输模块将从所述云服务器接收的控制指令传送至所述主机模块；
所述用户端数据平台从所述云服务器实施获取监测数据并进行相关数据的统计分析。
2.根据权利要求1所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述传感器模块包括第一处理器、特征信号传感器、温度传感器、湿度传感器、第一无线模块和第一电源接口；
所述第一处理器分别与所述特征信号传感器、所述温度传感器、所述湿度传感器、所述第一无线模块和所述第一电源接口连接；
所述特征信号传感器用于监测绝缘故障参数；
所述温度传感器用于监测温度参数，所述湿度传感器用于监测湿度参数；
所述第一无线模块用于与所述主机模块连接；
所述第一电源接口连接电源对所述传感器模块进行供电。
3.根据权利要求2所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述特征信号传感器监测气体种类为一氧化碳。
4.根据权利要求3所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述主机模块包括第二处理器、显示屏、按键、串口、第二无线模块和第二电源接口；
所述第二处理器与所述显示屏、所述按键、所述串口、所述第二无线模块和所述第二电源接口连接；
所述显示屏用于显示所述传感器模块反馈的监测值；
所述串口用于与所述数据传输模块进行串口连接；
所述第二无线模块与所述第一无线模块进行连接；
所述第二电源接口连接电源对所述主机模块进行供电。
5.根据权利要求4所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述用户端数据平台为安装在手机端或者PC端的软件，在手机端或者PC端上登录所述用户端数据平台可以查看特征信号趋势图、温度趋势图、湿度趋势图以及***运行状态。
6.根据权利要求5所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述用户端数据平台设有报警等级，所述报警等级包括关注值、检查值和损伤值；
所述关注值为需要持续关注的数值，无需进行操作；
所述检查值定义为需要到现场查看的数值；
所述损伤值定义为环网柜内存在绝缘故障而导致绝缘损伤的数值。
7.根据权利要求6所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述关注值为5ppm。
8.根据权利要求6所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述检查值为20ppm。
9.根据权利要求6所述的应用于环网柜的环境参数与绝缘故障预警在线监测***，其特征在于，所述损伤值为30ppm。
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