一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統，包括無線測溫終端、線路故障檢測器、中轉站、信息接收總站、數據庫服務器、監控主機，所述無線測溫終端通過內置的無線通信模塊與信息接收總站無線連接，所述線路故障檢測器通過內置的無線通信模塊與中轉站及信息接收總站無線連接，所述信息接收總站與數據庫服務器連接，所述數據庫服務器與監控主機連接。該系統可以實時監測、上傳電力設備溫升超標及輸電線路接地故障信息，迅速定位線路故障區段和故障分支，縮短故障排除時間，提高電力設備和輸電線路的安全可靠性。
【專利說明】一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統故障在線監測領域，特別是涉及一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統。
【背景技術】
[0002]電力系統設備在長期運行過程中常出現表面氧化腐蝕、緊固螺栓松動，觸點和母線連接處老化等問題，造成設備過熱甚至出現嚴重事故。而開關柜內有裸露高壓，空間封閉狹小，無法進行人工巡查測溫，傳統的測溫方式無法有效地解決這個問題。
[0003]我國輸電線路成網絡狀結構分布，分支多，且多數地區地形復雜，因雷擊、大霧、污穢以及風暴等自然災害引起的輸電線路跳閘事故日益增多，工頻接地故障成為頻發的事故類型之一。由于線路瞬間跳閘，故障殘跡不明顯，故障點巡查難度很大，如果一段時間內巡查不到故障點，將會給設備運行留下安全隱患。
[0004]電力設備過熱故障和輸電線路工頻接地故障是高危易發故障，傳統的電力設備溫度監測和輸電線路故障查找方式不具備故障自動定位功能和故障信息實時上傳功能，一旦出現故障，需要人工沿線查找，增加了故障查找難度和時間，目前還沒有一種能夠同時對電力設備過熱故障和輸電線路工頻接地故障進行綜合在線監測的系統。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統，該系統可以實時監測電力設備異常溫升及輸電線路故障情況，具有故障自動定位功能和故障信息實時上傳功能，能在最短的時間內提醒維護人員進行故障處理，維護電力系統安全。
[0006]為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現:
[0007]一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統，包括無線測溫終端、線路故障檢測器、中轉站、信息接收總站、數據庫服務器、監控主機，每個無線測溫終端包括鋰電池、無線溫度傳感器、信號處理單元一、無線通信模塊；每個所述線路故障檢測器包括數據采集單元，信號處理單元二、無線通信模塊、供電模塊；所述信息接收總站包括2個無線接收模塊和I個供電模塊；所述無線測溫終端通過內置的無線通信模塊與信息接收總站無線通訊，所述線路故障檢測器通過內置的無線通信模塊與中轉站及信息接收總站無線通訊，所述信息接收總站與數據庫服務器通訊，所述數據庫服務器與監控主機通訊；
[0008]無線測溫終端中的無線溫度傳感器安裝在電力設備開關的觸點和母線連接等容易發生溫升超標的部位，線路故障檢測器掛裝在電力傳輸網絡上所需要監測的位置，該系統可以實時監測電力設備異常溫升及輸電線路故障情況，具有無線通訊網絡傳輸功能。
[0009]所述的無線測溫終端、線路故障檢測器采用信號處理單元均包括信號接入單元、信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦，信號接入單元依次與信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦順序相連，信號接入單元、信號變換單元和隔離放大單元的選通信號均來自嵌入式微電腦，嵌入式微電腦根據監控主機指令監控分布式信號采集器的工作。
[0010]信號接入單元由三個⑶4051或CC4051單8通道數字控制模擬電子開關組成，信號接入單元對應Al、A2、A3三個輸出端分別輸出，哪一路信號輸出由片選信號QH和選通信號D2、D1、D0確定。
[0011]信號變換單元內包括電阻Rl?RlI，阻抗變換器GSl?GS6，電子開關SI?S7，輸入基準電壓Vuot和電子開關的選通信號D2、D1、D0，變換好的信號由B1、B2、B3三個輸出端分別輸出。
[0012]隔離放大單元由電容隔離開關U1、可編程放大器U2、電阻網絡U3組成，GL為電容開關式隔離選通信號、DO為電容開關控制信號、放大選控信號均來自嵌入式微電腦。
[0013]嵌入式微電腦以DSP控制器為核心，設有A/D轉換單元U4、基準電壓源Vout、存儲器U7;為了消除環境溫度對熱電耦測量精度產生的影響，嵌入式微電腦U5連接一個DS18B20數字溫度傳感器；DSP控制器與無線通信模塊U6連接，無線通信模塊U6采用無線信號實現與監控主機的通信。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0015]1.采用自行研發的信號處理單元，可支持無線網絡通訊功能，信號抗干擾能力強，并可實現因設備發熱引起的溫度變化進行溫度補償。
[0016]2.能夠及時發現電力設備開關的觸點和母線連接等部位溫升超標情況，系統可自動遠程報警，有效避免電力設備燒毀事故。
[0017]3.能快速準確地自動檢測輸電線路工頻接地故障，并將所采集到的故障信息自動傳輸數據庫服務器，迅速定位線路故障區段和故障分支，縮短故障排除時間，提高電力設備和輸電線路的安全可靠性。
[0018]4.一旦發生故障，該系統會立即將故障點信息傳送到維護人員的手機里，引導維護人員迅速準確地找到故障點，有效提高輸電線路故障檢測速度和工作效率。
[0019]5.該系統可以對存放在數據庫服務器中的故障數據進行統計、匯總、分析，供管理人員通過預測分析加強管理和制定應對措施，及時發現電力設備和輸電線路的故障隱患，達到事前預防的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統的結構示意圖。
[0021]圖2是本發明中無線測溫終端的結構示意圖。
[0022]圖3是本發明中線路故障檢測器的結構示意圖。
[0023]圖4是本發明中信息接收總站的結構示意圖。
[0024]圖5是信號處理單元的結構圖。
[0025]圖6是信號接入單元結構圖。
[0026]圖7是信號變換單元結構圖。
[0027]圖8是隔離放大單元結構圖。
[0028]圖9是嵌入式微電腦結構圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明的具體技術方案作進一步詳細描述。
[0030]見圖1，一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統，包括無線測溫終端、線路故障檢測器、中轉站、信息接收總站、數據庫服務器、監控主機。所述無線測溫終端通過內置的無線通信模塊與信息接收總站無線連接，所述線路故障檢測器通過內置的無線通信模塊與中轉站及信息接收總站無線連接，所述信息接收總站與數據庫服務器連接，所述數據庫服務器與監控主機連接。
[0031]見圖2，一個所述無線測溫終端包括鋰電池、無線溫度傳感器、信號處理單元一、無線通信模塊。
[0032]見圖3，一個所述線路故障檢測器包括數據采集單元，信號處理單元二、無線通信模塊、供電模塊，其作用是將檢測到的上電、斷電、短路故障和接地故障等信號通過無線傳輸到信息接收總站或中轉站。
[0033]見圖4，所述信息接收總站包括2個無線接收模塊和I個供電模塊。
[0034]無線測溫終端中的無線溫度傳感器安裝在電力設備開關的觸點和母線連接等容易發生溫升超標的部位，無線測溫終端通過內置的無線通信模塊將無線溫度傳感器測量的溫度信號發送到信息接收總站，信息接收總站通過工業以太網將溫度數據傳送給數據庫服務器，數據庫服務器對數據進行處理后，將任意測溫點的實時數據在監控主機的顯示屏上進行展示，如果溫度值處于正常范圍之外，則發出聲、光報警，并將故障點信息發送到維護人員的手機，提醒維護人員及時處理溫度異常。
[0035]線路故障檢測器掛裝在電力傳輸網絡上所需要監測的位置(如各分支口、各事故多發段、較長線路中段等)，當線路出現工頻接地故障時，線路故障檢測器將采集的數據通過內置的無線通信模塊發送到中轉站，中轉站通過無線傳輸將數據發送到信息接收總站，信息接收總站通過工業以太網將數據傳送給數據庫服務器，數據庫服務器對數據進行處理后，將線路故障點的實時數據在監控主機的顯示屏上進行展示。監控主機直觀顯示故障路線及位置并發出聲、光報警，同時將故障地點及類型等信息發送到維護人員的手機，提醒維護人員及時處理故障。
[0036]在本實施例中，中轉站安裝在電線桿上，當線路故障檢測器與信息接收總站傳輸距離小于50公里時，中途不需要加裝中轉站。
[0037]在本實施例中，系統可以對存放在數據庫服務器中的電力設備溫升故障及輸電線路上電、斷電、短路故障和接地故障數據進行統計、匯總、分析，供管理人員通過預測分析加強管理和制定應對措施，及時發現電力設備和輸電線路的故障隱患，達到事前預防的效果。
[0038]見圖5，本發明中的無線測溫終端、線路故障檢測器均采用自行研發設計的信號處理單元，具有高精度的測量和抗干擾功能。所述的信號處理單元一、信號處理單元二均包括信號接入單元、信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦，信號接入單元依次與信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦順序相連，信號接入單元、信號變換單元和隔離放大單元的選通信號均來自嵌入式微電腦，嵌入式微電腦根據監控主機指令監控分布式信號采集器的工作。
[0039]見圖6，信號接入單元由三個⑶4051或CC4051單8通道數字控制模擬電子開關組成。信號接入單元對應Al、A2、A3三個輸出端分別輸出，哪一路信號輸出由片選信號QH和選通信號D2、D1、D0確定.
[0040]見圖7，信號變換單元內包括電阻Rl?Rll，阻抗變換器GSl?GS6，電子開關SI?S7，輸入基準電壓Vuot和電子開關的選通信號D2、Dl、D0，變換好的信號由B1、B2、B3三個輸出端分別輸出。
[0041]見圖8，隔離放大單元是由電容隔離開關U1和可編程放大器U2和電阻網絡U3組成，GL為電容開關式隔離選通信號、DO為電容開關控制信號、放大選控信號均來自嵌入式微電腦；這種電容開關式隔離，具有高可靠隔離特性，可編程放大器，線性好，依據信號自動選定量程，尤其能保證微弱數據信號放大不失真。
[0042]見圖9，嵌入式微電腦基于DSP (如TMS320C54X)技術設計，設有A/D轉換單元U4、基準電壓源Vout、存儲器U7。為了消除環境溫度對熱電耦測量精度產生的影響，嵌入式微電腦U5連接一個DS18B20數字溫度傳感器；DSP控制器與無線通信模塊U6連接，無線通信模塊U6采用無線信號(如GPRS\GSM)實現與監控主機的通信。
[0043]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種電力設備及輸電線路故障綜合在線監測系統，包括無線測溫終端、線路故障檢測器、中轉站、信息接收總站、數據庫服務器、監控主機，每個無線測溫終端包括鋰電池、無線溫度傳感器、信號處理單元一、無線通信模塊；每個所述線路故障檢測器包括數據采集單元，信號處理單元二、無線通信模塊、供電模塊；所述信息接收總站包括2個無線接收模塊和I個供電模塊；所述無線測溫終端通過內置的無線通信模塊與信息接收總站無線通訊，所述線路故障檢測器通過內置的無線通信模塊與中轉站及信息接收總站無線通訊，所述信息接收總站與數據庫服務器通訊，所述數據庫服務器與監控主機通訊；其特征在于: 無線測溫終端中的無線溫度傳感器安裝在電力設備開關的觸點和母線連接等容易發生溫升超標的部位，線路故障檢測器掛裝在電力傳輸網絡上所需要監測的位置，該系統可以實時監測電力設備異常溫升及輸電線路故障情況，具有無線通訊網絡傳輸功能； 所述的無線測溫終端、線路故障檢測器采用信號處理單元均包括信號接入單元、信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦，信號接入單元依次與信號變換單元、隔離放大單元和嵌入式微電腦順序相連，信號接入單元、信號變換單元和隔離放大單元的選通信號均來自嵌入式微電腦，嵌入式微電腦根據監控主機指令監控分布式信號采集器的工作； 信號接入單元由三個⑶4051或CC4051單8通道數字控制模擬電子開關組成，信號接入單兀對應Al、A2、A3三個輸出端分別輸出，哪一路信號輸出由片選信號Q字和選通信號D2、D1、D0 確定； 信號變換單元內包括電阻Rl?Rll主阻抗變換器GSl?GS6，電子開關SI?S7，輸入基準電壓Vuot和電子開關的選通信號D2、D1、D0，變換好的信號由B1、B2、B3三個輸出端分別輸出； 隔離放大單元由電容隔離開關U1、可編程放大器U2、電阻網絡U3組成，GL為電容開關式隔離選通信號、DO為電容開關控制信號、放大選控信號均來自嵌入式微電腦； 嵌入式微電腦以DSP控制器為核心，設有A/D轉換單元U4、基準電壓源Vout、存儲器U7 ;為了消除環境溫度對熱電耦測量精度產生的影響，嵌入式微電腦U5連接一個DS18B20數字溫度傳感器；DSP控制器與無線通信模塊U6連接，無線通信模塊U6采用無線信號實現與監控主機的通信。
【文檔編號】G01R31/08GK104316839SQ201410624024
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】張朝龍 申請人:國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司, 國家電網公司