CN204855690U - 一种变电站设备多参数综合监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站设备多参数综合监测***，包括：温度监测装置，其监测变电站的设备的温度；变电站全站局部放电信号监测装置，其监测变电站内的局部放电信号；摄像机，其采集变电站的图像信号；路由器，其与所述温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置分别连接，以对应接收其传输的温度数据和局部放电数据，所述路由器还通过第一视频服务器与摄像机连接，以接收摄像机传输的图像数据；监控中心，其与所述路由器通过网络连接。本实用新型提供的变电站多参数综合监测***，其能够实现较低成本下对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，从而有助于巡检变电站设备时提前发现缺陷，减少停电事故的发生，提高变电站的智能化水平。

Description

一种变电站设备多参数综合监测***

技术领域

本实用新型涉及一种监测***，尤其涉及一种多参数综合监测***。

背景技术

近年来，随着电网建设的发展,变电站在线监测设备逐步得到较多的应用，对提高设备运行、维护和管理水平起到了一定的作用，但从近年来的应用情况来看，变电站在线监测设备的使用效果仍然存在一定的局限性，主要表现在：

1)目前对于变电站设备的在线监测主要针对GIS、变压器、容性设备等具体单一设备进行，而变电站中的任何高压电力设备均可能会发生故障，要想对全站的设备实施监测，就需要在每一个设备上都安装监测设备，所需的费用极高，监测设备的使用效率很低；

2)监测设备通常需要综合考虑干扰滤除、异常判断、阈值设定、灵敏度等功效，***集成和技术复杂度较高，而由于现场电磁干扰、固有测量误差、供电等方面原因造成对较小的状态监测特征信号的测量结果的不稳定，难以准确判断设备异常或缺陷，经常出现误报或漏报的情况，使得监测设备现场使用效果一般；

3)由于材料、技术和工艺等问题造成监测设备本身的故障率较高，现有监测设备的运行稳定性和可靠性较低；

4)众多监测设备本身的后期维护及管理的工作量很大。

基于以上原因，现有的变电站电力设备在线监测技术认可度不高、使用价值低、无法大面积推广应用。然而另一方面，传统的巡视和带电检测方法因其有固定的检测试验周期，不能对设备运行的全过程进行监控，且检测人员数量、工作经验、技能技术水平及人员生理、心理素质、责任心也对测量结果产生较大的影响，检测效率低，设备隐患不一定能及时发现。因此，国内外高压电力设备故障仍时有发生，包括变压器、GIS等价格昂贵、地位重要的电网关键设备发生的重大故障也并不鲜见，变电站设备运行状态的及时掌握仍然是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变电站多参数综合监测***，其能够实现较低成本下对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，从而减少停电事故的发生，提高变电站的智能化水平。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种变电站多参数综合监测***，包括：

温度监测装置，其监测变电站的设备的温度；

变电站全站局部放电信号监测装置，其监测变电站内的局部放电信号；

摄像机，其采集变电站的图像信号；

路由器，其与所述温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置分别连接，以对应接收其传输的温度数据和局部放电数据，所述路由器还通过第一视频服务器与摄像机连接，以接收摄像机传输的图像数据；

监控中心，其与所述路由器通过网络连接。

为了对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，需要对变电站设备故障前的各类信号进行分析，从中筛选出对故障有预示作用的信号进行监测。大量相关故障案例分析表明，设备故障前一段时间某些异常信号会逐渐增大，包括设备温度的升高、局部放电信号的增强以及设备裂纹的扩大等。

本实用新型提供的上述变电站多参数综合监测***，通过温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置以及摄像机，分别对包括上述相应的异常信号进行监测，从而对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，使得出现或即将出现故障的设备能得到及时的维护和处置，从而能有效防止设备故障和停电事故的发生，降低变电站运维和管理成本，提高变电站安全运行水平和供电可靠性；同时，由于监控中心统一通过路由器接收所述温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置以及摄像机的相应的温度数据、局部放电数据以及图像数据，从而不需要在每一个设备上都安装监测设备，使得本实用新型的成本大大降低；此外，监控中心及与其连接的装置由于可以不在现场，在抗干扰方面具有优势，因此在监测和预警效果上具有良好的稳定性和准确性。综上，本实用新型提供的上述变电站多参数综合监测***，其能够实现较低成本下对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，从而有助于巡检变电站设备时提前发现缺陷，减少停电事故的发生，提高变电站的智能化水平。

本实用新型提供的上述变电站多参数综合监测***中，摄像机采集的变电站的图像信号包括变电站设备的外观图像，摄像机通过获得变电站设备的外观图像监测变电站设备的表面情况，包括表面污秽情况、腐蚀情况以及变压器漏油情况等。所述外观图像经由第一视频服务器进行协议转换后，通过网络与路由器连接。在某些实施方式下，摄像机可以是全景摄像机，监控中心可通过第一视频服务器对摄像机的视角、焦距以及光圈的调整，对变电站设备的表面情况进行更为细致的观察。

进一步地，在本实用新型所述的变电站多参数综合监测***中，所述温度监测装置包括：

若干无线温度监测探头，其分别对应监测变电站内的设备各点的温度；

无线通讯管理机，其与所述各无线温度监测探头无线连接，接收无线温度监测探头传输的温度数据；

协议转换器，其连接于所述路由器和无线通讯管理机之间，用于路由器和无线通讯管理机之间的协议转换。

上述变电站多参数综合监测***中，温度监测装置包括位于变电站内现场设备上的若干无线温度监测探头，以及可位于非现场的无线通讯管理机和协议转换器。由于无线通讯管理机和协议转换器可以不在现场，其对温度数据的处理受到的干扰要大大小于现场，保证了温度数据处理的稳定性和准确性。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，所述温度监测装置还包括：红外测温仪，其采集变电站内的设备的红外热像图，所述红外测温仪与第二视频服务器连接，所述第二视频服务器通过网络与所述路由器连接。

上述方案中，红外测温仪通过获得变电站设备的红外热像图监测变电站设备的整体温度，所述红外热像图经由第二视频服务器进行协议转换后，通过网络与路由器连接。在某些实施方式下，红外测温仪可配置云台，监控中心可通过第二视频服务器对红外测温仪的云台进行控制从而得到变电站设备的不同位置的红外热像图。受安装尺寸和经济性影响，变电站所有设备均采用红外测温仪实现温度监测是不经济的，也是不可行的。因此本实用新型采用红外热像集中式在线测温与物联网型分布式无线测温相结合的方式，其中，红外热像集中式在线测温主要实现变压器、GIS等设备套管类温度监测，而分布式无线测温主要用于红外热像集中式在线测温覆盖范围之外的遗留关键点。

进一步地，上述变电站多参数综合监测***还包括可移动平台，所述变电站全站局部放电信号监测装置、摄像机和红外测温仪均设置于该可移动平台上。

上述方案中，可移动平台使得设置于其上的变电站全站局部放电信号监测装置、摄像机和红外测温仪能根据现场情况灵活选择监测位置，从而大大增加了监测角度、范围的机动性，从而提高变电站多参数综合监测***的利用率，进一步降低成本。所述可移动平台可以是车辆。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，所述若干无线温度监测探头至少包括三组测点组，分别对应监测所述设备的三相温度，其中每一测点组均包括至少一个所述无线温度监测探头。

上述方案中，为了对温度信号进行精确监测，对变电站设备的三相温度进行监测，以根据变电站设备的三相温度的差异性对变电站设备的三相温度进行监测预警。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，所述若干无线温度监测探头还包括至少一个单一测点无线温度监测探头，每一个单一测点无线温度监测探头对应一个无线温度监测探头。

上述方案中，为了对温度信号进行精确监测，对变电站设备的关键设备和易发热位置处的温度进行监测，以根据变电站设备的关键设备和易发热位置处的温度等级对变电站设备的关键设备和易发热位置处的温度进行监测预警。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，所述各无线温度监测探头均具有CC2430射频收发芯片。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，所述无线通讯管理机设置为至少一个，所述各无线通讯管理机均具有CC2430射频收发芯片。

上述方案中，所述射频收发芯片用于所述无线温度监测探头和无线通讯管理机之间的无线连接，以在无线温度监测探头和无线通讯管理机之间传输温度数据。所述射频收发芯片采用TI/ChipconAs推出的符合2.4GIEEE802.15.4标准的射频收发器芯片CC2430，利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbit/s，可以实现多点对多点的快速组网。采用CC2430一个很重要的原因是其超低的电流消耗：接收数据电流仅为19.7mA，发送数据电流仅为17.4mA，因此特别适合电池供电。此外，上述方案中，根据无线通讯管理机的带载能力和实际需求确定与无线通讯管理机无线连接的无线温度监测探头的数量及无线通讯管理机的数量，无线温度监测探头与无线通讯管理机之间无特定对应关系。

进一步地，在上述变电站多参数综合监测***中，多个所述无线通讯管理机相互之间通过总线连接。所述总线可以是485总线。

进一步地，在本实用新型所述的或上述的变电站多参数综合监测***中，变电站全站局部放电信号监测装置包括：

至少四个超高频天线，以接收变电站内的局部放电信号；

数据采集模块，其与所述超高频天线连接，以采集局部放电信号；

数据处理和分析模块，其与数据采集模块连接，以对局部放电信号进行处理并进行局部放电定位，所述数据处理和分析模块与所述路由器连接。

在本技术方案中，数据处理和分析模块对局部放电信号进行处理和局部放电定位是本领域内技术人员知晓的现有技术，其中，对局部放电信号的处理包括对局部放电信号进行时延估计和提取特征量，局部放电定位是指利用至少四个超高频天线组成局部放电信号传感器阵列，根据各个超高频天线接收到局部放电信号的相对时刻和空间几何关系计算出局部放电源的位置。由于该处理和定位技术均是本领域内的现有技术，故本文在此不再赘述。

本实用新型所述的变电站多参数综合监测***，采用通过对对故障有预示作用的信号，包括温度信号、局部放电信号以及图像信号等进行监测，实现了对变电站内所有设备进行全方位的监测和预警，使得出现或即将出现故障的设备能得到及时的维护和处置，从而能有效防止重大设备故障和停电事故的发生，降低变电站运维和管理成本，提高变电站安全运行水平和供电可靠性，同时具有低成本、良好的稳定性、准确性和机动性等优点。

附图说明

图1为本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的总体架构示意图。

图2为本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的温度监测装置的结构示意图。

图3为本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的变电站全站局部放电信号监测装置的结构示意图。

图4为本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的变电站全站局部放电信号监测装置的超高频天线坐标系示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本实用新型所述的变电站多参数综合监测***作出进一步的解释和说明。

图1示意了本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的总体架构。

如图1所示，本实施例的变电站多参数综合监测***包括：温度监测装置，其监测变电站的设备的温度；变电站全站局部放电信号监测装置，其监测变电站内的局部放电信号；摄像机，其为180度全景摄像机，其采集变电站的图像信号；路由器，其与所述温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置分别连接，以对应接收其传输的温度数据和局部放电数据，所述路由器还通过第一视频服务器与摄像机连接，以接收摄像机传输的图像数据；监控中心，其与所述路由器通过TCP/IP网络连接。

图2示意了本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的温度监测装置的结构。

如图2所示，本实施例中的温度监测装置包括全面覆盖分布设置于变电站设备各温度信号监测点的若干无线温度监测探头，其监测包括变压器、GIS等变电站设备各点的温度，其中，变电站设备共n个，包括变电站设备1～变电站设备n；每个变电站设备的各温度检测点安装有无线温度监测探头，该无线温度监测探头采用美国Dallas半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20，其中，变电站设备的三相中的每一相的两个不同位置均安装一个无线温度监测探头，按照所安装的位置，对应变电站设备1～变电站设备n的三相，将无线温度监测探头分为包括无线温度监测探头S11～Sn1、S12～Sn2的第一测点组、包括无线温度监测探头S13～Sn3、S14～Sn4的第二测点组和包括无线温度监测探头S15～Sn5、S16～Sn6的第三测点组；此外，在变电站设备的两个易发热位置处也各安装一个无线温度监测探头，包括无线温度监测探头S17～Sn7、S18～Sn8；本实施例中的温度监测装置还包括通过485总线相互连接的无线通讯管理机1～无线通讯管理机n，其分别与变电站设备1～变电站设备n中的无线温度监测探头对应无线连接，接收无线温度监测探头传输的温度数据，其中，各无线温度监测探头和各无线通讯管理机均具有型号为CC2430的射频收发芯片，以实现无线温度监测探头和无线通讯管理机之间的无线连接；本实施例中，无线通讯管理机1～无线通讯管理机n通过协议转换器与路由器连接，协议转换器负责485总线和TCP/IP之间的协议转换；本实施例中的温度监测装置还包括配置有云台的红外测温仪，其监测变电站设备的整体温度，该红外测温仪与型号为DS6604HC的第二视频服务器连接，该第二视频服务器通过TCP/IP网络与路由器连接。

图3和图4分别示意了本实用新型所述的变电站多参数综合监测***在一种实施方式下的变电站全站局部放电信号监测装置及其超高频天线坐标系。

如图3所示，结合参考图1，本实施例的变电站全站局部放电信号监测装置包括：四个超高频天线，分别为图3中的UHF1、UHF2、UHF3以及UHF4，组成局部放电信号传感器阵列，接收变电站内的设备的局部放电信号；数据采集模块，其与UHF1、UHF2、UHF3以及UHF4连接，对局部放电信号进行采集；数据处理和分析模块，其与数据采集模块连接，对采集的局部放电信号进行时延估计和提取特征量，并进行定位和模式识别，生成局部放电信号的定位结果和模式识别结果并输出至路由器。其中，数据处理和分析模块通过获得UHF1、UHF2、UHF3以及UHF4接收到同一放电源辐射出的超高频信号的起始时刻，并基于接收到的信号时间差，列出方程组，求解得到放电源的位置。本实施例中，四个超高频天线UHF1、UHF2、UHF3以及UHF4的坐标如图4所示，分别为A(0,0,1.2)、B(1,0,1.2)、C(1,0.6,1.2)以及D(0,0.6,1.2)(单位为米)，用模拟放电源进行测试，经列方程求解得到模拟放电源现场坐标为(5.46,0.68,0.58)(单位为米)，由于该求解方法为本领域技术人员所知晓的公知数学方法，故本文不再赘述。模拟放电源现场真实坐标为(5.3,0.7,0.6)(单位为米)左右，上述结果与真实坐标误差在2％以内，满足精度要求。

请参考图1-图3，本实施例的变电站多参数综合监测***工作时，将本实施例的变电站多参数综合监测***(不包括温度监测装置中的无线温度监测探头)安装于作为可移动平台的车辆上，并将车辆移动到一个适合监测的位置。

请参考图1和图2，本实施例的变电站多参数综合监测***工作时，温度监测装置通过红外测温仪、无线温度监测探头监测变电站的设备的温度，具体来说，红外测温仪获得变电站设备1～变电站设备n的红外热像图，该红外热像图经由第二视频服务器进行协议转换后，通过TCP/IP网络经路由器传输给监控中心，监控中心通过第二视频服务器对红外测温仪的云台进行控制从而得到变电站设备1～变电站设备n的不同位置的红外热像图；无线温度监测探头监测变电站设备1～变电站设备n各温度信号监测点的温度信号，并将该温度信号无线传输给无线通讯管理机1～无线通讯管理机n，该无线通讯管理机1～无线通讯管理机n接收到该温度信号后，将该温度信号通过协议转换器传输给路由器，再通过路由器传输给监控中心，监控中心对该温度信号按照精确监测所需监测方法进行监测预警，该精确监测所需监测方法是利用无线温度监测探头监测到的变电站设备1～变电站设备n各温度信号监测点的温度信号数据，结合变电站设备1～变电站设备n各温度信号监测点之间的关系特征，对设备潜在故障及异常进行多类型、不同层次的监测预警，具体来说，本实施例包括四种类型监测预警，分别为单一测点监测预警、测点组差异监测预警、相序间差异监测预警以及变电站设备整体测点监测预警，其中，单一测点监测预警监测单一测点的无线温度监测探头的温度信号，采用单边上行的三级预警模式，预警等级分为低级、中级以及高级三种，分别对应一种预警阈值；测点组差异监测预警监测测点组中不同无线温度监测探头的温度信号的差异，如果差异过大，则认为该测点组所在相位异常；相序间差异监测预警监测相同安装位置上不同测点组间的无线温度监测探头的温度信号的差异，如果某一测点组的某个无线温度监测探头的温度信号高于相同安装位置的其它两个测点组的无线温度监测探头的温度信号，则认为该测点组所在相位异常，如果某一测点组的某个无线温度监测探头的温度信号低于相同安装位置的其它两个测点组的无线温度监测探头的温度信号，则认为其它两个测点组所在相位异常。监控中心通过温度监测装置对变电站关键点的温升进行监测，并利用红外测温仪来观测变电站各设备的整体温度，以及时发现设备表面局部过热或异常情况。在故障发生后，运行人员能根据监控中心提取到的故障报警信息迅速做出反应，找到故障点，及时果断地采取措施，恢复电力***的正常运行，防止事故扩大化。

请参考图1和图3，本实施例的变电站多参数综合监测***工作时，变电站全站局部放电信号监测装置监测变电站内的局部放电信号，通过路由器将局部放电信号的定位结果和模式识别结果等局部放电数据传输给监控中心。其中，变电站全站局部放电信号监测装置对变电站中各类输变电一次设备，包括GIS出线套管、变压器高压套管、SF₆断路器、互感器、电容器、避雷器和绝缘子等出现绝缘故障前产生的局部放电信号，进行带电状态下的试验检测和研究分析，实现放电检测和放电定位。监控中心通过变电站全站局部放电信号监测装置对变电站全站内出现的较大的局部放电信号进行定位和故障预警，通知运行人员采用便携设备确认设备故障类型及程度。

请继续参考图1，本实施例的变电站多参数综合监测***工作时，摄像机采集变电站的图像信号，并将该图像信号以图像数据的方式通过第一视频服务器进行协议转换后通过TCP/IP网络经路由器传输给监控中心。其中，摄像机采集的变电站的图像信号包括变电站设备的外观图像，摄像机通过获得变电站设备的外观图像监测变电站设备的表面情况，包括表面污秽情况、腐蚀情况以及变压器漏油情况等。监控中心通过第一视频服务器对摄像机的视角、焦距以及光圈的调整，对变电站设备的表面情况进行更为细致的观察。同时，上述图像信号为高清图像，监控中心通过高清图像处理技术将图像信号的各个细节处理成标准数据库，一旦某些位置出现异常即报警。

本实施例的变电站多参数综合监测***安装在车载可移动式平台上，利用温度监测、全站局部放电监测以及全景摄像等手段对变电站的运行环境、变电站内各种设备运行状态的重大变化及影响变电站安全的因素实现实时、全景化监测预警。本实施例的变电站多参数综合监测***亦可采用在线监测方式对变电站实施短时期的全天候在线监测。本实施例的变电站多参数综合监测***大大降低了变电站设备带点检测的成本，有助于巡检变电站设备时提前发现缺陷，减少停电事故的发生，从而提高变电站的智能化水平。

要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种变电站多参数综合监测***，其特征在于，包括：

温度监测装置，其监测变电站的设备的温度；

变电站全站局部放电信号监测装置，其监测变电站内的局部放电信号；

摄像机，其采集变电站的图像信号；

路由器，其与所述温度监测装置、变电站全站局部放电信号监测装置分别连接，以对应接收其传输的温度数据和局部放电数据，所述路由器还通过第一视频服务器与摄像机连接，以接收摄像机传输的图像数据；

监控中心，其与所述路由器通过网络连接。

2.如权利要求1所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述温度监测装置包括：

若干无线温度监测探头，其分别对应监测变电站内的设备各点的温度；

无线通讯管理机，其与所述各无线温度监测探头无线连接，接收无线温度监测探头传输的温度数据；

协议转换器，其连接于所述路由器和无线通讯管理机之间。

3.如权利要求2所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述温度监测装置还包括：红外测温仪，其采集变电站内的设备的红外热像图，所述红外测温仪与第二视频服务器连接，所述第二视频服务器通过网络与所述路由器连接。

4.如权利要求3所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，还包括可移动平台，所述变电站全站局部放电信号监测装置、摄像机和红外测温仪均设置于该可移动平台上。

5.如权利要求2-4中任意一项所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述若干无线温度监测探头至少包括三组测点组，分别对应监测所述设备的三相温度，其中每一测点组均包括至少一个所述无线温度监测探头。

6.如权利要求5所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述若干无线温度监测探头还包括至少一个单一测点无线温度监测探头，每一个单一测点无线温度监测探头对应一个无线温度监测探头。

7.如权利要求2所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述各无线温度监测探头均具有CC2430射频收发芯片。

8.如权利要求2所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，所述无线通讯管理机设置为至少一个，所述各无线通讯管理机均具有CC2430射频收发芯片。

9.如权利要求8所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，多个所述无线通讯管理机相互之间通过总线连接。

10.如权利要求1或3所述的变电站多参数综合监测***，其特征在于，变电站全站局部放电信号监测装置包括：

至少四个超高频天线，以接收变电站内的局部放电信号；

数据采集模块，其与所述超高频天线连接，以采集局部放电信号；

数据处理和分析模块，其与数据采集模块连接，以对局部放电信号进行处理并进行局部放电定位，所述数据处理和分析模块与所述路由器连接。