絕緣子污穢物狀態在線監測系統的制作方法

絕緣子污穢物狀態在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統，所述監測系統包括若干個安裝在輸電鐵塔上的絕緣子污穢物狀態在線監測裝置、絕緣子監測基站、W主站計算機、若干個Internet用戶終端以及若干個移動用戶終端。所述系統通過絕緣子污穢物在線狀態監測裝置，實時監測絕緣子表面的污穢物鹽密度和絕緣子泄露電流，得出絕緣子表面的污穢物狀態，并給出告警信息，協助運行部門對絕緣子進行有效的清洗，避免由絕緣子表面污穢物引起安全事故。
【專利說明】絕緣子污穢物狀態在線監測系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及涉及測量電變量的裝置【技術領域】，尤其涉及一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統。

【背景技術】
[0002]近年來，國內外電力部門運行和管理人員一直在尋找測量輸電線路絕緣子自然污穢有效的解決方法，有多種技術曾試用于絕緣子的在線檢測方法，研制出不少產品并投入市場。這些產品大致有物理化學的，電氣綜合的方法。經過多年來實驗室和現場測量的研究，其中電量測量法得到迅速發展。
[0003]采用實時、在線檢測運行過程中絕緣子的電參數變化來制作本裝置，其測量結果比較接近測絕緣子的運行機理和運行中的自然污穢現象:
[0004](I)污穢層等值鹽密度法。在所選定的絕緣子表面上，按國家或行業標準提取規定單位面積的污穢物，將其溶于事先準備好的一定體積的蒸餾水中，用電導儀測量出污液的電導率和溶液溫度，按標準中給定的圖表計算出等值鹽密，根據等值鹽密確定選定的絕緣子所處區域的污穢等級，這是通常應用的傳統方法，但是此方法誤差較大；
[0005](2)為濕度、污層試驗室對應法(或稱固體層法)。即對絕緣子施加一定的交流電壓，在一定濕度情況下，測量絕緣子表面污穢層的電導，依據表面電導和絕緣子外形，型號計算得到污穢層的表面電導率；
[0006](3)絕緣子漏電流方法。此方法是測量運行中絕緣子泄漏電流脈沖信號，依據泄漏電流的幅值大小來判斷污閃程度。測泄漏電流雖能實現在線監測，但是，在電力系統高壓輸電線路中絕緣子應用的數量很大，絕緣子在不同的制造廠家即使是同樣型號的產品，由于生產廠家的工藝條件不同而不同，在運行中絕緣子的差異就會出現不同的電勢分布，要測全部絕緣子的泄漏電流很不現實，而且與各絕緣子等值鹽密無法等價，用其反映整體污穢區域變化情況時有很大缺陷；
[0007](4)光傳感器來監測絕緣子積污的方法。該方法是用一根石英棒，通過此棒表面上的積污狀態，用測量光折射的方法，來判定絕緣子的積污情況。此辦法的優點是:測量時與環境溫度、濕度對測量結果影響不大。但也有其不足:①測量用石英棒積污上下不均勻由于絕緣子積污主要有導電物質(鹽密)、不導電物質(灰密)兩種，而在實際中這兩種主要物質是雜亂無章的混合物質，是無法分開的，從幾何光學的原理上講，很難將這兩種主要物質分開，加之大氣水份中也會存在著一些導電性物質，尤其是在火電廠、鋼鐵廠、冶煉廠等污染源較近的區域，此類現象更加嚴重，而且此類物質在大氣水份中的存在，往往是污閃的重要因素之一，從閃絡分類上講，稱不明閃絡。用光傳感器的辦法是很難辨別出實際電導的大小。因此，達不到監測鹽密變化的目的，很難做到與運行絕緣子的等值鹽密等價；③這種測量方法，還要對污區的鹽密、灰密結構情況進行長期的、同步的監測，用統計數據進行補償，因此不可取。
[0008]以上四種方法都有自己的優缺點，但是都具有的缺點是測量不準確。


【發明內容】

[0009]本發明所要解決的技術問題是提供一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統，所述系統通過絕緣子污穢物在線狀態監測裝置，實時監測絕緣子表面的污穢物鹽密度和絕緣子泄露電流，得出絕緣子表面的污穢物狀態，并給出告警信息，協助運行部門對絕緣子進行有效的清洗，避免由絕緣子表面污穢物引起安全事故。
[0010]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述監測系統包括若干個安裝在輸電鐵塔上的絕緣子污穢物狀態在線監測裝置，用于通過采集絕緣子表面污穢物鹽密度以及絕緣子泄露電流得出絕緣子表面污穢物狀態；絕緣子監測基站，位于高壓輸電鐵塔附近，用于接收絕緣子污穢物狀態在線監測裝置采集的絕緣子表面污穢物狀態，并將所述采集的數據經過融合、存儲、管理后使用無線網絡進行遠距離傳輸；主站計算機，位于遠端，用于無線接收絕緣子監測基站傳送的數據，并將數據通過有線網絡傳輸給若干個Internet用戶終端以及將數據通過無線網絡傳輸給若干個移動用戶終端；若干個Internet用戶終端，通過有線網絡與主站計算機進行數據交互，用于接收主站計算機轉送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警；若干個移動用戶終端，用于通過無線網絡接收用主站計算機發送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警。
[0011]進一步優選的技術方案在于:所述監測裝置包括采樣絕緣子、污穢物鹽密度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、信號調理電路、微處理器模塊、電源模塊以及無線數據傳輸模塊，所述采樣絕緣子固定在架線桿塔上，所述污穢物鹽密度傳感器和絕緣子泄露電流傳感器固定在所述采樣絕緣子上，分別用于采集絕緣子表面污穢物的鹽密度以及絕緣子的漏電流，溫度傳感器和濕度傳感器暴漏位于百葉箱內，所述污穢物鹽密度傳感器設有三個以上分別設置在采樣絕緣子的上、中、下三個部位；污穢物鹽密度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路用于將采集的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號經過放大、濾波以及變換處理后將信號進行輸出；信號調理電路的輸出端與微處理器模塊的信號輸入端連接，微處理器模塊用于接收信號調理電路處理后傳感器采集的信號，并綜合接收的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號得出絕緣子表面污穢物狀態；所述無線數據傳輸模塊與微處理器模塊的數據輸出端連接，無線數據傳輸模塊用于將控制器模塊得出的絕緣子表面污穢物狀態進行上傳；所述電源模塊為所述監測裝置內需要供電的模塊提供電源。
[0012]進一步優選的技術方案在于:所述供電模塊為太陽能供電模塊或高壓感應充電模塊。
[0013]進一步優選的技術方案在于:所述太陽能供電模塊包括太陽能電池、充放電控制器以及蓄電池，所述太陽能電池通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述太陽能供電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制太陽能電池直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
[0014]進一步優選的技術方案在于:所述高壓感應充電模塊包括高壓感應模塊、充放電控制器以及蓄電池，所述高壓感應模塊通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述高壓感應充電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制高壓感應模塊直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
[0015]進一步優選的技術方案在于:所述無線數據傳輸模塊為zigbee無線數據傳輸模塊和/或GPRS無線通信模塊。
[0016]進一步優選的技術方案在于:所述移動用戶終端為手機、PDA或筆記本電腦。
[0017]進一步優選的技術方案在于:所述有線網絡為Internet網絡或專用以太網。
[0018]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:所述系統采用絕緣子污穢物狀態在線監測裝置監測輸電線路上絕緣子表面的污穢物程度，并通過絕緣子監測基站收集若干個絕緣子污穢物狀態在線監測裝置采集的信息，將絕緣子監測基站收集收集的信息分別通過主站計算機以有線的形式傳送給Internet用戶終端，以及通過主站計算機以無線的形式傳輸給若干個移動用戶終端，具有數據傳輸可靠，使用方便的特點。
[0019]此外，所述絕緣子污穢物狀態在線監測裝置通過使用污穢物鹽密度傳感器和絕緣子泄露電流傳感器，分別采集絕緣子表面污穢物的鹽密度以及絕緣子的漏電流得出絕緣子表面污穢物的程度，并將上述信息上傳至相關的數據傳送裝置進行發布，具有測量準確，使用效果好的特點。所述監測裝置中的供電模塊采用太陽能供電或者高壓感應供電，就地取電，使用方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]圖1是本發明的原理框圖；
[0022]圖2是本發明中緣子污穢物狀態在線監測裝置的原理框圖；
[0023]圖3是所述監測裝置中電源模塊的第一種原理框圖；
[0024]圖4是所述監測裝置中電源模塊的第二種原理框圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0027]如圖1所示，本發明公開了一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統，所述監測系統包括若干個安裝在輸電鐵塔上的絕緣子污穢物狀態在線監測裝置，用于通過采集絕緣子表面污穢物鹽密度以及絕緣子泄露電流得出絕緣子表面污穢物狀態；絕緣子監測基站，位于高壓輸電鐵塔附近，用于接收絕緣子污穢物狀態在線監測裝置采集的絕緣子表面污穢物狀態，并將所述采集的數據經過融合、存儲、管理后使用無線網絡進行遠距離傳輸；主站計算機，位于遠端，用于無線接收絕緣子監測基站傳送的數據，并將數據通過有線網絡傳輸給若干個Internet用戶終端以及將數據通過無線網絡傳輸給若干個移動用戶終端；若干個Internet用戶終端，通過有線網絡與主站計算機進行數據交互，用于接收主站計算機轉送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警；若干個移動用戶終端，用于通過無線網絡接收用主站計算機發送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警。
[0028]絕緣子污穢物狀態在線監測裝置正常運行時，監測裝置會監測絕緣子表面污穢物的鹽密度以及絕緣子的漏電流信息，并監測環境的溫度和濕度信息，得出絕緣子表面污穢物的狀態，這些絕緣子表面污穢物狀態信息通過短距離傳輸模塊以數據包的形式及時傳送到絕緣子監測基站，絕緣子監測基站對數據包進行解析、數據處理、存儲，并通過給主站計算機進行發布，以有線的形式傳送給Internet用戶終端進行讀取，Internet用戶終端按照要求完成數據記錄、加工、導線的疲勞程度計算以及報警，有線網絡的形式有多重一般為Internet網絡或專用的以太網絡；以無線的形式傳送給移動用戶終端進行讀取，移動用戶終端按照要求完成數據記錄、加工、導線的疲勞程度計算以及報警。
[0029]如圖2所示為本發明中絕緣子污穢物狀態在線監測裝置的原理框圖，所述監測裝置包括采樣絕緣子、污穢物鹽密度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、信號調理電路、微處理器模塊、電源模塊以及無線數據傳輸模塊，所述采樣絕緣子固定在架線桿塔上，所述污穢物鹽密度傳感器和絕緣子泄露電流傳感器固定在所述采樣絕緣子上，分別用于采集絕緣子表面污穢物的鹽密度以及絕緣子的漏電流，溫度傳感器和濕度傳感器暴漏位于百葉箱內，所述污穢物鹽密度傳感器設有三個以上分別設置在采樣絕緣子的上、中、下三個部位；污穢物鹽密度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路用于將采集的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號經過放大、濾波以及變換處理后將信號進行輸出；信號調理電路的輸出端與微處理器模塊的信號輸入端連接，微處理器模塊用于接收信號調理電路處理后傳感器采集的信號，并綜合接收的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號得出絕緣子表面污穢物狀態；所述無線數據傳輸模塊與微處理器模塊的數據輸出端連接，無線數據傳輸模塊用于將控制器模塊得出的絕緣子表面污穢物狀態進行上傳；所述電源模塊為所述監測裝置內需要供電的模塊提供電源。
[0030]為了使用方便，所述預警裝置采用就地取電策略，因此所述供電模塊使用太陽能供電模塊(使用太陽能)或高壓感應充電模塊(使用高壓線路感應的電源)。
[0031]如圖3所示，所述太陽能供電模塊包括太陽能電池、充放電控制器以及蓄電池，所述太陽能電池通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述太陽能供電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制太陽能電池直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
[0032]如圖4所示為，所述高壓感應充電模塊包括高壓感應模塊、充放電控制器以及蓄電池，所述高壓感應模塊通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述高壓感應充電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制高壓感應模塊直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
[0033]所述無線數據傳輸模塊的種類有很多種，需要根據所述監測裝置使用的環境進行設置，一般情況下可以為zigbee無線數據傳輸模塊，用于滿足短距離傳輸需要，還可以為GPRS無線通信模塊，用于滿足遠距離傳輸需要。所述移動用戶終端為帶有無線接收模塊的設備，一般情況下手機、PDA或筆記本電腦都可以使用。
[0034]所述監測裝置的優點是應用最新的、先進的無線通信技術、傳感器技術和計算機技術。監測裝置包括污穢物鹽密度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和絕緣子泄露電流傳感器，微處理器模塊和無線數據傳輸模塊；傳感器將采集到的絕緣子表面的污穢物鹽密度以及絕緣子泄露電流值送到微處理器模塊微處理器模塊內設定環境的污穢程度值，將采集到的數據與預定值做對比，確定環境的污穢等級，將環境的污穢等級和測量值經過GSM Modem通訊組件輸出(或zigbee無線數據傳輸模塊)，再結合環境溫度和相對濕度綜合判斷絕緣子的污穢狀態。在污穢程度超過測量裝置中的設定時及時發出預警或報警信號，運行人員可以根據絕緣子污穢情況安排維護計劃，采取必要的措施避免高壓電網運行中污閃故障的發生，確保電力系統的安全和穩定運行。
【權利要求】
1.一種絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述監測系統包括若干個安裝在輸電鐵塔上的絕緣子污穢物狀態在線監測裝置，用于通過采集絕緣子表面污穢物鹽密度以及絕緣子泄露電流得出絕緣子表面污穢物狀態；絕緣子監測基站，位于高壓輸電鐵塔附近，用于接收絕緣子污穢物狀態在線監測裝置采集的絕緣子表面污穢物狀態，并將所述采集的數據經過融合、存儲、管理后使用無線網絡進行遠距離傳輸；主站計算機，位于遠端，用于無線接收絕緣子監測基站傳送的數據，并將數據通過有線網絡傳輸給若干個Internet用戶終端以及將數據通過無線網絡傳輸給若干個移動用戶終端；若干個Internet用戶終端，通過有線網絡與主站計算機進行數據交互，用于接收主站計算機轉送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警；若干個移動用戶終端，用于通過無線網絡接收用主站計算機發送的絕緣子表面污穢物狀態監測數據，并對異常數據進行報警。
2.根據權利要求1所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述監測裝置包括采樣絕緣子、污穢物鹽密度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、信號調理電路、微處理器模塊、電源模塊以及無線數據傳輸模塊，所述采樣絕緣子固定在架線桿塔上，所述污穢物鹽密度傳感器和絕緣子泄露電流傳感器固定在所述采樣絕緣子上，分別用于采集絕緣子表面污穢物的鹽密度以及絕緣子的漏電流，溫度傳感器和濕度傳感器暴漏位于百葉箱內，所述污穢物鹽密度傳感器設有三個以上分別設置在采樣絕緣子的上、中、下三個部位；污穢物鹽密度傳感器、絕緣子泄露電流傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路用于將采集的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號經過放大、濾波以及變換處理后將信號進行輸出；信號調理電路的輸出端與微處理器模塊的信號輸入端連接，微處理器模塊用于接收信號調理電路處理后傳感器采集的信號，并綜合接收的鹽密度、漏電流、溫度以及濕度信號得出絕緣子表面污穢物狀態；所述無線數據傳輸模塊與微處理器模塊的數據輸出端連接，無線數據傳輸模塊用于將控制器模塊得出的絕緣子表面污穢物狀態進行上傳；所述電源模塊為所述監測裝置內需要供電的模塊提供電源。
3.根據權利要求2所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述供電模塊為太陽能供電模塊或高壓感應充電模塊。
4.根據權利要求3所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述太陽能供電模塊包括太陽能電池、充放電控制器以及蓄電池，所述太陽能電池通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述太陽能供電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制太陽能電池直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
5.根據權利要求3所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述高壓感應充電模塊包括高壓感應模塊、充放電控制器以及蓄電池，所述高壓感應模塊通過充放電控制器與蓄電池電連接，充放電控制器的電源輸出端為所述高壓感應充電模塊的電源輸出端，充放電控制器用于控制高壓感應模塊直接為所述預警裝置提供電源和/或為蓄電池充電，以及控制蓄電池為所述預警裝置提供電源。
6.根據權利要求2所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述無線數據傳輸模塊為zigbee無線數據傳輸模塊和/或GPRS無線通信模塊。
7.根據權利要求1所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述移動用戶終端為手機、PDA或筆記本電腦。
8.根據權利要求1所述的絕緣子污穢物狀態在線監測系統，其特征在于:所述有線網絡為Internet網絡或專用以太網。
【文檔編號】G01N33/00GK104237467SQ201410484121
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】許啟金, 李加存, 龔振龍, 劉廣州, 李亞東, 于啟萬, 夏華東, 張春程, 余成 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司宿州供電公司, 武漢星杪科技有限公司