CN116231857A - 一种环网柜局部放电监测*** - Google Patents

一种环网柜局部放电监测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环网柜局部放电监测***，用于环网柜绝缘状态实时监测及数据远传该***基于环网柜环境智能监控***实现，属于环网柜监测技术领域，其中的智能检测单元用于采集环网柜内部的超声波信号和地电波信号并处理，并通过智能汇聚节点与所述环网柜环境智能监控***连接并显示，实现环网柜绝缘状态监测及数据远传，缩减运检单位人员工作量，可远程进行环网柜数据观察及报告生成，实时掌控环网柜绝缘状况，及时发现潜在风险，降低损失。

Description

一种环网柜局部放电监测***
技术领域
本发明属于环网柜监测技术领域，用于环网柜绝缘状态实时监测及数据远传，尤其是涉及一种环网柜局部放电监测***。
背景技术
环网柜运行状态的监测关系到供电的可靠性，随着环网柜的大量使用以及用户对供电可靠性要求的不断增加，环网柜的安全运行环境的监控愈发重要；同时随着电子技术的飞速发展，新器件、新技术不断涌现，为进一步提高改进环网柜的运行状态监测***提供了可能；环网柜是一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器，具有价格低、结构简单、体积小、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点；环网柜是供电***中常用的切换单元，其正常运行是供电安全稳定的重要保障，电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿，因此局部放电对于环网柜来说是一种潜在的隐患，需要用到环网柜局部放电监测***进行检测，及时发现潜在风险，降低损失。
现有的一种局部放电监测***、一种基于多重传感器的局部放电监测***，专利号为(CN103616624B)、(CN215678615U)，实现对电力设备全寿命周期监测与管理，为电力***的安全与稳定运行提供有力保障，提高设备的利用率、降低了设备投资成本；在实际监测的过程中，该技术均存在着以下问题：1)数据同一环网柜检测数据时间差别比较大；2)环网柜局部放电监测装置与主机通过通信线连接，供电使用传统的供电方式，布置比较麻烦；3)环网柜局部放电在线监测***只提供放电幅度与放电频次，没有提供放电图谱信息；4)配网监测一般不提供相位提取方式，对后续判断不利；因此，针对以上几点，本发明提供一种环网柜局部放电监测***，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环网柜局部放电监测***，从硬件电路，底层计算两方面着手，解决环网柜绝缘状态监测及数据远传，缩减运检单位人员工作量，可远程进行环网柜数据观察及报告生成。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种环网柜局部放电监测***，该***基于环网柜环境智能监控***实现，包括智能检测单元和智能汇聚节点，所述智能检测单元用于采集环网柜内部的超声波信号与地电波信号并处理，并通过所述智能汇聚节点与所述环网柜环境智能监控***连接并显示。
所述智能检测单元包括智能传感器，所述智能传感器包括信号解调器、处理器、通讯模块、存储卡、锂电池、晶振、三级管、纽扣电池，所述通讯模块、存储卡、信号解调器、晶振分别与所述处理器电连接，所述纽扣电池通过三级管与所述晶振电连接，所述锂电池通过电源控制电路与所述处理器、三极管、晶振电连接，所述信号解调器将所述超声波信号与地电波信号放大，并通过处理器处理传输至所述通讯模块，并通过通讯模块传输至所述智能汇聚节点。
所述智能汇聚节点包括处理器、通信模块、存储卡、锂电池、晶振，所述通信模块、存储卡、电源、晶振分别与所述处理器电连接，所述处理器处理的信号通过所述通信模块传输至所述环网柜环境智能监控***。
所述处理器的程序中有时间设置，所述纽扣电池、晶振为处理器提供供电与时钟信号，所述信号解调器为信号调理电路，所述信号调理电路上分别设置有TEV局放传感器和超声波传感器并电连接；
所述智能传感器的实施包括如下步骤：
步骤一：处理器运行，处理器在固定时间运行，处理器通过指令对三极管发送启动指令，三极管导通，纽扣电池、晶振向信号调理电路、通讯模块提供电源，处理器进行信号采集，通信模块与智能汇聚节点对时；
步骤二：信号采集，超声波传感器、TEV局放传感器接收到超声波信号和地电波信号通过信号调理电路放大并传输至处理器处理；
步骤三：数据处理，处理器设置采样频率及1秒钟对应的采样长度，采集到数组存储到存储卡，存储卡的数据通过处理器、通信模块传输到智能汇聚节点并进行数据远传，接收端数组进行分割50份，每份为20ms数据，对应一个工频周期，将每份20ms数据对应点数进行等分360°对应，即可提取20ms数据的相位信息，幅度信息，将50个工频周期累积，即形成局放图信息，数据采集及传输完成后，处理器关闭，电源关闭，智能传感器进入休眠模式。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的环网柜局部放电监测***，该***基于环网柜环境智能监控***实现，智能检测单元采集环网柜内部的超声波信号和地电波信号并处理，并通过智能汇聚节点与环网柜环境智能监控***连接并显示，实现环网柜绝缘状态监测及数据远传，缩减运检单位人员工作量，可远程进行环网柜数据观察及报告生成，实时掌控环网柜绝缘状况，及时发现潜在风险，降低损失。
附图说明
图1为本发明的***结构示意图；
图2为本发明的信号调理电路示意图；
图3为本发明的电源控制电路示意图；
图4为本发明的智能汇聚节点示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种环网柜局部放电监测***，该***基于环网柜环境智能监控***实现，包括智能检测单元和智能汇聚节点，所述智能检测单元用于采集环网柜内部的超声波信号和地电波信号并处理，并通过所述智能汇聚节点与所述环网柜环境智能监控***连接并显示；将环网柜局部放电监测***设置在环网柜内部，智能检测单元采集环网柜内部的超声波信号和地电波信号并处理，通过智能汇聚节点与环网柜环境智能监控***连接并显示，实现环网柜绝缘状态监测及数据远传，缩减运检单位人员工作量，可远程进行环网柜数据观察及报告生成，实时掌控环网柜绝缘状况，及时发现潜在风险，降低损失。
如图2、图3和图4所示，本实施例中，环网柜环境智能监控***采用安徽电科恒钛智能科技有限公司生产的环网柜环境智能监控***型号为HT510，处理器采用STM32处理***、通讯模块采用LORA通信模块；具体实施，该***基于环网柜环境智能监控***实现，包括智能检测单元和智能汇聚节点，智能检测单元包括智能传感器，智能传感器包括信号解调器、处理器、通讯模块、存储卡、锂电池、晶振、三级管、纽扣电池，通讯模块、存储卡、信号解调器、晶振分别与处理器电连接，纽扣电池通过三级管与晶振电连接，锂电池通过电源控制电路与处理器、三极管、晶振电连接，信号解调器上设置有TEV局放传感器和超声波传感器，信号解调器将超声波信号和地电波信号放大，并通过处理器处理传输至通讯模块，并通过通讯模块传输至智能汇聚节点与环网柜环境智能监控***显示，智能汇聚节点包括处理器、通信模块、存储卡、锂电池、晶振，通信模块、存储卡、锂电池、晶振分别与处理器电连接，处理器处理的信号通过通信模块传输至环网柜环境智能监控***；其中处理器主要进行局部放电数据计算和逻辑控制，局部放电数据计算主要是将原始采集信号进行在底层采集时，对数据进行分段求最大值，以降低原始数据量，通过抽样的形式采集1S中数据进行传输，可以提供50个工频周期20ms数据，后台进行数数据分割与叠加，实现图谱的上传；处理器还包括每个智能传感器再进行数据通信后，需进行一次对时，可以实现每台智能传感器装置间隔秒级别时差，可以实现环网柜数据的横向对比，判断绝缘故障的柜***置；电池通过供电电路为处理器、通信模块、存储卡供电；晶振为处理器提供时钟信息；信号解调器为信号调理电路主要进行超声波信号与地电波信号的放大滤波，其中信号调理电路内部连接如下超声波传感器AE与C7连接，C7与R2连接形成高通滤波器，低频截止频率f＝1/2πR2C；R10和R2连接+5V，形成分压电路，连接放大器U1的正输入脚3；R3、R4、R5连接负反馈与输出端，形成负反馈放大，用于对超声波信号进行放大；TEV传感器与C1，R7及C2形成阻抗匹配与滤波功能f＝1/2πR7C，信号处理后进入对数检波器件，实现对3MHz到100MHz信号的检波，降低***采样频率；三极管用于对信号调理电路以及通信模块供电开关，通过Q1、Q2场效应管来实现，纽扣电池为晶振提供电源；存储U3主要用来存储运行程序；LORA通信将智能传感器处理后数据通过LORA通信模块与智能数据汇聚节点LORA通信模块进行数据交互，将智能传感器数据传输到智能数据汇聚节点，智能数据汇聚节点通过内部处理器进行处理，将数据通过通讯模块以modbus485方式传输到环网柜环境智能监控***并显示。
如图1、图2和图4所述，智能传感器具体实现步骤如下所示：步骤1：STM32处理***U1在程序中有时间设置，纽扣电池U7、晶振U5，为U1***提供供电与时钟信号，处理***U1在固定时间运行，处理***U1通过指令对三极管D1发送启动指令，三极管D1导通，电池供电***U4向模拟电路U6、LORA通信U2提供电源。处理***U1进行信号采集。智能传感器与智能汇聚节点对时；步骤2：信号采集，先通过模拟电路U6，超声波传感器接收到超声波信号，通过与C1连接，C1与R2连接形成高通滤波器；R1和R2连接+5V，形成分压电路，连接放大器U1的正输入脚3；R6 R5 C4连接负反馈与输出端，形成负反馈放大；放大信号进入STM32的AD采集***，进行模数转换后进入采集***进行处理；TEV传感器与C1，R7及C2形成阻抗匹配与滤波功f＝1/2πR7C，信号处理后进入对数检波器件，实现对3MHz到100MHz信号的检波，J信号输入采集***进行处理；步骤3，数据处理，STMS32***，设置采样频率及1秒钟对应的采样长度，采集到数组A1，将数组存储到U3；步骤4，存储的U3数据通过STM32***U1及LROA通信U2,传输到智能汇聚节点LORA通信U21，智能汇聚节点通过485进行数据远传，接收端数组A1，根据进行分割50份，每份为20ms数据，对应一个工频周期，将每份20ms数据对应点数进行等分360°对应，即可提取20ms数据的相位信息，幅度信息，将50个工频周期累积，即形成局放图信息，步骤5：数据采集及传输完成后，STM32***U1关闭D1，电源关闭，智能传感器进入休眠模式，实现环网柜绝缘状态监测及数据远传，缩减运检单位人员工作量，可远程进行环网柜数据观察及报告生成，实时掌控环网柜绝缘状况，及时发现潜在风险，降低损失。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种环网柜局部放电监测***，该***基于环网柜环境智能监控***实现，其特征在于，包括智能检测单元和智能汇聚节点，所述智能检测单元用于采集环网柜内部的超声波信号和地电波信号并处理，并通过所述智能汇聚节点与所述环网柜环境智能监控***连接并显示。
2.根据权利要求1所述的一种环网柜局部放电监测***，其特征在于：所述智能检测单元包括智能传感器，所述智能传感器包括信号解调器、处理器、通讯模块、存储卡、锂电池、晶振、三级管、纽扣电池，所述通讯模块、存储卡、信号解调器、晶振分别与所述处理器电连接，所述纽扣电池通过三级管与所述晶振电连接，所述锂电池通过电源控制电路与所述处理器、三极管、晶振电连接，所述信号解调器将所述超声波信号和地电波信号放大，并通过处理器处理传输至所述通讯模块，并通过通讯模块传输至所述智能汇聚节点。
3.根据权利要求1所述的一种环网柜局部放电监测***，其特征在于：所述智能汇聚节点包括处理器、通信模块、存储卡、电源、晶振，所述通信模块、存储卡、电源、晶振分别与所述处理器电连接，所述处理器处理的信号通过所述通信模块传输至所述环网柜环境智能监控***。
4.根据权利要求2所述的一种环网柜局部放电监测***，其特征在于：所述处理器的程序中有时间设置，所述纽扣电池、晶振为处理器提供供电与时钟信号，所述信号解调器为信号调理电路，所述信号调理电路上分别设置有TEV局放传感器和超声波传感器并电连接；
所述智能传感器的实施包括如下步骤：
步骤一：处理器运行，处理器在固定时间运行，处理器通过指令对三极管发送启动指令，三极管导通，纽扣电池、晶振向信号调理电路、通信模块提供电源，处理器进行信号采集，通信模块与智能汇聚节点对时；
步骤二：信号采集，超声波传感器、TEV局放传感器接收到超声波信号和地电波信号通过信号调理电路放大并传输至处理器处理；
步骤三：数据处理，处理器设置采样频率及1秒钟对应的采样长度，采集到数组存储到存储卡，存储卡的数据通过处理器、通信模块传输到智能汇聚节点并进行数据远传，接收端数组进行分割50份，每份为20ms数据，对应一个工频周期，将每份20ms数据对应点数进行等分360°对应，即可提取20ms数据的相位信息，幅度信息，将50个工频周期累积，即形成局放图信息，数据采集及传输完成后，处理器关闭，电源关闭，智能传感器进入休眠模式。
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