一種基于超聲波的局部放電無線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，包括依次相連的超聲波傳感器、無線數據傳輸模塊、通信總線、工控機和遠程監控機，每個被測設備的附近均安裝一超聲波傳感器，超聲波傳感器采集相應的被測設備的局部放電信號；所述無線數據傳輸模塊的接收端實現數據集中器的功能；所述通信總線用于完成所述無線數據傳輸模塊的接收端和工控機之間的通訊應答；所述工控機用于局部放電信號的數據處理及存儲、局部放電信號的實時監測以及危險告警；所述遠程監控機對被測設備的局部放電信號進行遠程監控。本發明的基于超聲波的局部放電無線監測系統，可覆蓋變配電站多種設備，監測終端靈活、數據傳輸可靠，且具有較強的可擴展性。
【專利說明】
一種基于超聲波的局部放電無線監測系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于超聲波的局部放電無線監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國電力工業的突飛猛進，現代電力系統正向大電網、大機組、超高壓、大容量的方向發展，對電力設備的絕緣水平也提出了更高要求。變配電站作為智能電網輸電、配電系統的重要環節，對其各類電氣設備實施絕緣狀態監測并進行早期預警，可以有效地提高變配電站電氣設備的運行可靠性，減少設備的運行維護成本，延長設備的使用壽命，減少事故發生率。
[0003]局部放電是反映變配電站關鍵設備絕緣性能的重要數據之一，包含了設備絕緣劣化的征兆和表現形式，能夠提前反映電氣設備內部運行工況和絕緣狀態，及時發現設備內部絕緣可能存在的安全隱患或缺陷，便于工作人員采取有針對性的處理措施，預防潛伏性、突發性惡劣事故的發生。因此，局部放電監測作為絕緣診斷的重要手段得到了越來越廣泛的應用。
[0004]目前局部放電的監測方法主要有化學監測法、脈沖電流法、超高頻監測法、超聲波監測法等。
[0005]化學監測法:局部放電過程中絕緣材料受到熱、電等作用下會分解成不同種類氣體，可通過檢測不同氣體的濃度來判斷，如氣相色譜檢測法。但該類方法時效較差，響應能力不足。
[0006]脈沖電流法:通過檢測阻抗來檢測互感器、稱合電容器、套管、變壓器、及固體絕緣結構等的局部放電。其檢測信息覆蓋面不全、信息量較少，并且容易收到現場各種條件的干擾。
[0007]超高頻監測法:檢測局部放電過程中所產生的超高頻(300-3000MHZ)電信號。該方法存在一些固有缺點:對某類僅伴隨300MHz以下電磁波的局部放電監測效果差;信號在通過套管或者長距離的在絕緣油中傳播時衰減十分強烈等。
[0008]超聲波監測法:用超聲波傳感器接收電氣設備發生局部放電時產生的超聲波，由此來檢測局部放電的大小和位置。該方法對設備的運行沒有任何影響，更適用于在線監測，同時在設備放電源定位方面具有獨到優勢。
[0009]高壓變配電站中電氣設備眾多，目前局放檢測存在最大的問題有兩個方面:缺乏有效的絕緣在線監測方法和數據傳輸難度大。
[0010]監測系統受傳感器工況等限制，多針對某一特定設備，比如GIS設備監測、開關柜設備監測等，難以覆蓋到變配電站的所有關鍵電氣設備，給運行人員的及時監測帶來不便。[0011 ]變配電站實際工況復雜，被測設備眾多，需要大量的數據傳輸線路。采用有線數據傳輸難以滿足監測終端與工控機之間的通信需求。
[0012]監測系統缺乏對歷史數據的合理存儲及管理。電氣設備的絕緣缺陷不同于其他故障，并不是瞬發性故障，多為長時間積累產生的結果。歷史數據對準確地判斷設備隱患并采取針對性措施具有重要意義，這就對監測系統的數據存儲及管理機制提出很高要求。
【發明內容】
[0013]本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，可覆蓋變配電站多種設備，監測終端靈活、數據傳輸可靠，且具有較強的可擴展性。
[0014]實現上述目的的技術方案是:一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，包括依次相連的超聲波傳感器、無線數據傳輸模塊、通信總線、工控機和遠程監控機，其中:
[0015]每個被測設備的附近均安裝一所述超聲波傳感器，所述超聲波傳感器采集相應的被測設備的局部放電信號；
[0016]所述無線數據傳輸模塊的發射端集成在所述超聲波傳感器中，并通過RS-232接口與相應的超聲波傳感器的前置電路相連；
[0017]相鄰的若干被測設備的附近設置一所述無線數據傳輸模塊的接收端；
[0018]所述無線數據傳輸模塊的接收端實現數據集中器的功能，用于接收、上傳、管理和轉換其所在范圍內超聲波傳感器采集到的局部放電信號，并把該局部放電信號通過所述通信總線傳輸給所述工控機，所述無線數據傳輸模塊實現所述超聲波傳感器與工控機之間的無線通訊；
[0019]所述通信總線采用MODBUS通信協議，用于完成所述無線數據傳輸模塊的接收端和工控機之間的通訊應答；
[0020]所述工控機安裝于變電站控制室中，用于局部放電信號的數據處理及存儲、局部放電信號的實時監測以及危險告警；
[0021]所述遠程監控機以所述工控機為服務器，對被測設備的局部放電信號進行遠程監控。
[0022]上述的一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，其中，所述無線數據傳輸模塊采用樹狀拓撲結構。
[0023]本發明的基于超聲波的局部放電無線監測系統，可覆蓋變配電站多種設備，監測終端靈活、數據傳輸可靠，且具有較強的可擴展性。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明的基于超聲波的局部放電無線監測系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本技術領域的技術人員能更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對其【具體實施方式】進行詳細地說明:
[0026]請參閱圖1，本發明的最佳實施例，一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，包括依次相連的超聲波傳感器1、無線數據傳輸模塊、通信總線3、工控機4和遠程監控機5。
[0027]每個被測設備的附近均安裝一超聲波傳感器I，超聲波傳感器I采集相應的被測設備的局部放電信號;無線數據傳輸模塊的發射端集成在超聲波傳感器I中，并通過RS-232接口與相應的超聲波傳感器I的前置電路相連;相鄰的若干被測設備的附近設置一無線數據傳輸模塊的接收端2，無線數據傳輸模塊的接收端2實現數據集中器的功能，用于接收、上傳、管理和轉換其所在范圍內超聲波傳感器I采集到的局部放電信號，并把該局部放電信號通過通信總線3傳輸給工控機4;通信總線3采用MODBUS通信協議，用于完成無線數據傳輸模塊的接收端2和工控機4之間的通訊應答;工控機4安裝于變電站控制室中，用于局部放電信號的數據處理及存儲、局部放電信號的實時監測以及危險告警;遠程監控機5以所述工控機為服務器，對被測設備的局部放電信號進行遠程監控。
[0028]無線數據傳輸模塊包括發射端和接收端，其中發射端集成在超聲波傳感器中，接收端作為數據集中器，無線數據傳輸模塊用來實現超聲波傳感器I與工控機4之間的無線通訊，整個無線傳輸方案稱之為無線傳輸模塊。
[0029]優選地，無線數據傳輸模塊采用樹狀拓撲結構，有較強的可擴展性，從而實現局部放電無線監測系統架構中的通信功能。
[0030]本發明的基于超聲波的局部放電無線監測系統，在使用時，當被測設備發生局部放電時，在放電區域中分子間產生劇烈撞擊，會伴隨存在超聲波能量的釋放，超聲波傳感器正是基于該原理，實時監測被測設備的局部放電信號。超聲波傳感器可安裝于被測設備附近，適合在線監測；同時結合無線傳輸模塊與工控機通信，并借此形成樹狀拓撲結構，可擴展性強。
[0031]綜上所述，本發明的基于超聲波的局部放電無線監測系統，可覆蓋變配電站多種設備，超聲波傳感器安裝位置靈活即監測終端靈活、數據傳輸可靠，且具有較強的可擴展性。
[0032]本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
【主權項】
1.一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，其特征在于，包括依次相連的超聲波傳感器、無線數據傳輸模塊、通信總線、工控機和遠程監控機，其中: 每個被測設備的附近均安裝一所述超聲波傳感器，所述超聲波傳感器采集相應的被測設備的局部放電信號； 所述無線數據傳輸模塊的發射端集成在所述超聲波傳感器中，并通過RS-232接口與相應的超聲波傳感器的前置電路相連； 相鄰的若干被測設備的附近設置一所述無線數據傳輸模塊的接收端； 所述無線數據傳輸模塊的接收端實現數據集中器的功能，用于接收、上傳、管理和轉換其所在范圍內超聲波傳感器采集到的局部放電信號，并把該局部放電信號通過所述通信總線傳輸給所述工控機，所述無線數據傳輸模塊實現所述超聲波傳感器與工控機之間的無線通訊； 所述通信總線采用MODBUS通信協議，用于完成所述無線數據傳輸模塊的接收端和工控機之間的通訊應答； 所述工控機安裝于變電站控制室中，用于局部放電信號的數據處理及存儲、局部放電信號的實時監測以及危險告警； 所述遠程監控機以所述工控機為服務器，對被測設備的局部放電信號進行遠程監控。2.根據權利要求1所述的一種基于超聲波的局部放電無線監測系統，其特征在于，所述無線數據傳輸模塊采用樹狀拓撲結構。
【文檔編號】G01R31/12GK105911436SQ201610221380
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】劉達偉, 喬亞興, 朱欽, 劉劍青, 孔凡群, 徐澤禹, 王冬云, 孫文清
【申請人】國網上海市電力公司