一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電網的日益擴大，電網結構的日趨復雜，變電站無人值班的管理模式和綜合自動化的普及與推廣，高壓開關柜故障造成的停電事故給生產和生活帶來的損失越來越大。開關柜故障的原因主要來自絕緣件的兩種缺陷所造成，一種是有機絕緣材料表面爬電但未形成碳化通道缺陷，這種缺陷一旦形成會在長期的電力運行及材料老化過程中繼續惡化，使得絕緣材料表面貫穿造成嚴重的開關柜事故；另一種缺陷是由于施工或生產工藝等原因導致的絕緣件劣化產生局部放電，當絕緣材料劣化和局部放電水平達到一定時，會引起開關柜的事故。
[0003]目前針對開關柜的檢測大都基于溫度監控，主要采用紅外福射測溫法、無線傳感器測溫法和光纖測溫法，部分基于局部放電的監控。開關柜溫度監測主要針對觸頭過熱引起的絕緣材料熱解老化的問題，溫度監控只是孤立的對高壓開關柜電觸頭溫度進行測量，沒有考慮開關柜符合、環境參量等狀態信息，因此無法對電觸頭的工作狀態進行診斷，只能對異常的溫度作出報警，當出現異常溫度時，開關柜已經處于或接近于故障狀態。而開關柜局部放電監控方法，分有電測法和非電測法，有電測法問題在于抗干擾能力差，無法有效的用于現場的在線監測，需要停電實驗無法應用于帶電過程;非電測量法最主流的是超聲波法，但其在開關柜傳播過程中遇到障礙可能會有多次反射折射造成檢測靈敏度不確定的缺點。
[0004]因而，以上兩種方法都屬于電力設備故障檢修的范疇。
[0005]為保證電力設備安全運行并最大限度地減少停電維修引起的損失，電力系統中對電力設備的檢修正在由故障檢修、預防性檢修向狀態檢修過渡。作為輸配電系統中廣泛運用的高壓開關柜，對其實施狀態檢修有極大的重要性。在這種形勢下，開發一種新型高精度、高可靠性的高壓開關柜在線監測及故障診斷系統具有重大的意義。
【發明內容】
[0006]鑒于上述提出的問題，本發明的目的在于:針對有機絕緣件表面局部碳化缺陷及絕緣件表面局部放電缺陷，提出了一種開關柜絕緣件缺陷的早期預警裝置，該裝置結構簡單、體積小、成本低廉測量動態范圍大、精度高。
[0007]—種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置，包括四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機；
[0008]所述四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機順序相連；
[0009]所述四路氣體傳感器設置于開關柜內，且四路氣體傳感器為氰化氫、二氧化碳、氨氣以及臭氧傳感器；
[0010]所述單片機控制單元檢測到氰化氫、二氧化碳及氨氣三種氣體傳感器采集的三種氣體濃度中的任意兩種或三種氣體濃度均大于各自的設定閾值，或臭氧傳感器采集的臭氧濃度大于臭氧濃度設定閾值時，發出警報信號至上位機。
[0011 ] 所述四路氣體傳感器為三電極電化學傳感器。
[0012]還包括與所述單片機控制單元相連的報警電路。
[0013]還包括與所述單片機控制單元相連的人機交互單元。
[0014]還包括與所述單片機控制單元相連的數據存儲單元。
[0015]所述單片機控制單元與所述上位機之間設有無線通信單元。
[0016]所述報警電路為聲光報警電路。
[0017]有益效果
[0018]本發明提供了一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置，包括四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機;所述四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機順序相連;所述四路氣體傳感器設置于開關柜內，且四路氣體傳感器為氰化氫、二氧化碳、氨氣以及臭氧傳感器;該裝置結構簡單，操作方便，具有以下優點:
[0019]1.該裝置抗外部干擾能力強，缺陷關聯性高，能實現缺陷早期預警。
[0020]2.該裝置不僅能對有機材料絕緣件，還能對無機材料絕緣件缺陷實現在線檢測與預警。
[0021]3.采用低通濾波器、四路AD采樣、軟件補償等功能，擴大了量程，簡化了電路結構，減小裝置體積，增強裝置的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的氣體濃度傳感器示意圖，其中(a)為傳感器底部示意圖，(b)為傳感器正視圖，(C)為傳感器俯視圖；
[0023]圖2是本發明的傳感器電路設計原理圖；
[0024]圖3是本發明的系統原理框圖；
[0025]圖4是本發明的控制單元面板設計圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
[0027]如圖3所示，一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置，包括四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機；
[0028]所述四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機順序相連；
[0029]所述四路氣體傳感器設置于開關柜內，且四路氣體傳感器為氰化氫、二氧化碳、氨氣以及臭氧傳感器；
[0030]所述單片機控制單元檢測到氰化氫、二氧化碳及氨氣三種氣體傳感器采集的三種氣體濃度中的任意兩種或三種氣體濃度均大于各自的設定閾值，或臭氧傳感器采集的臭氧濃度大于臭氧濃度設定閾值時，發出警報信號至上位機。[0031 ] 所述四路氣體傳感器為三電極電化學傳感器。
[0032]還包括與所述單片機控制單元相連的報警電路。
[0033]還包括與所述單片機控制單元相連的人機交互單元。
[0034]還包括與所述單片機控制單元相連的數據存儲單元。
[0035]所述單片機控制單元與所述上位機之間設有無線通信單元。
[0036]所述報警電路為聲光報警電路。
[0037]如圖1所示，本發明使用的傳感器為三電極電化學傳感器，其以定電位電解為基本原理。
[0038]在三電極電化學氣體傳感器中，其輸出端所反應出的是參比電極(R)和工作電極(W)之間的電位變化，由于參比電極不參與氧化或還原反應，因此它可以使極間的電位維持恒定(即恒電位)，此時電位的變化就所測氣體濃度的變化直接有關。當氣體傳感器產生輸出電流時，其大小與氣體的濃度成正比。通過對電流大小的采集就能得到氣體濃度。傳感器工作電極(W)與參比電極(R)之間輸出的電流信號，經過濾波電路、I 一 V轉換電路、放大電路后直接輸入A/D轉換如圖2所示。
[0039]本發明實施的工作原理:將四個傳感器單元安裝在開關室的壁柜中，將處理控制單元安裝在開關柜的儀表室的外壁中，上位機系統安裝在工作人員電腦中，通過485接口與處理控制單元相連。氣體傳感器輸出的信號經過I 一 V轉換、濾波、放大后輸入AD轉換電路，再由單片機對其讀取，其中四路傳感器的采樣間隔時間為T，單片機讀取數據處理后會將其顯示在LCD上，還會通過傳輸電路模塊發往上位機存儲并擬合成濃度曲線。一旦各濃度的檢測值超過預設值，單片機則驅動聲光報警電路發出警告，上位機則通知相關工作人員及時處理，人機交互單元面板如圖4所示。
【主權項】
1.一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置，其特征在于，包括四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機； 所述四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機順序相連； 所述四路氣體傳感器設置于開關柜內，且四路氣體傳感器為氰化氫、二氧化碳、氨氣以及臭氧傳感器； 所述單片機控制單元檢測到氰化氫、二氧化碳及氨氣三種氣體傳感器采集的三種氣體濃度中的任意兩種或三種氣體濃度均大于各自的設定閾值，或臭氧傳感器采集的臭氧濃度大于臭氧濃度設定閾值時，發出警報信號至上位機。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述四路氣體傳感器為三電極電化學傳感器。3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征于，還包括與所述單片機控制單元相連的報警電路。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括與所述單片機控制單元相連的人機交互單元。5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括與所述單片機控制單元相連的數據存儲單元。6.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述單片機控制單元與所述上位機之間設有無線通信單元。7.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述報警電路為聲光報警電路。
【專利摘要】本發明提供公開了一種開關柜內絕緣件缺陷預警裝置，包括四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機；所述四路氣體傳感器、信號處理單元、A/D轉換電路、單片機控制單元及上位機順序相連；所述四路氣體傳感器設置于開關柜內，且四路氣體傳感器為氰化氫、二氧化碳、氨氣以及臭氧傳感器；該裝置結構簡單，操作方便，抗外部干擾能力強，缺陷關聯性高，能實現缺陷早期預警。采用低通濾波器及四路AD采樣，擴大了量程，簡化了電路結構，減小裝置體積，增強裝置的可靠性。
【IPC分類】G01N27/403, G01R31/12
【公開號】CN105548837
【申請號】CN201510932603
【發明人】汪霄飛, 朱亮, 單周平, 黎智宇, 鄺佳軍
【申請人】國家電網公司, 國網湖南省電力公司, 國網湖南省電力公司電力科學研究院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月15日