專利名稱：智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，以及一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)中使用的傳統(tǒng)中壓開關(guān)設(shè)備智能化程度不高，即使小部分的開關(guān)設(shè)備加裝了測控裝置，只能實現(xiàn)對開關(guān)柜位置狀態(tài)、電流電壓測量，而不能實現(xiàn)開關(guān)的機(jī)械特性、絕緣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、視頻監(jiān)控等功能，對于開關(guān)柜存在類如絕緣降低等隱患新故障只能通過定期的人為檢測手段，這種方式既不能實時預(yù)知設(shè)備的狀態(tài)，又會浪費(fèi)大量的人工，對智能電網(wǎng)的發(fā)展存在一定的局限性。傳統(tǒng)的測量斷路器行程的傳感器多采用角度傳感技術(shù)實現(xiàn)，角度傳感器用于檢測機(jī)械轉(zhuǎn)動角度，其將機(jī)械轉(zhuǎn)動或角位移轉(zhuǎn)化為電信號輸出，具有無觸點(diǎn)、無噪聲、高靈敏度、高重復(fù)性、接近無限轉(zhuǎn)動壽命、高頻響應(yīng)特性好、環(huán)境適用性強(qiáng)等特點(diǎn)；但角度傳感器應(yīng)用于斷路器位移測量時僅能測量主傳動軸的角度，不能實時反映斷路器三相觸頭的運(yùn)動，不能感知三相觸頭的不同步性，對斷路器的行程監(jiān)測不夠全面完整。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明提供一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)和方法，能夠在線準(zhǔn)確獲取到開關(guān)柜中斷路器的機(jī)械特性參數(shù)及開關(guān)柜內(nèi)主要器件的實時圖像、溫度、絕緣等數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)異常情況時及時報警。一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置、控制系統(tǒng)；所述直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉桿連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監(jiān)視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開關(guān)柜內(nèi)，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置都與所述控制系統(tǒng)連接；所述控制系統(tǒng)用于接收所述直線位移傳感器采集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器采集的電流值和電壓值、紅外視頻監(jiān)視裝置采集的視頻數(shù)據(jù)、聲表面波測溫裝置采集的接點(diǎn)溫度值和絕緣監(jiān)視裝置采集的絕緣數(shù)據(jù)，所述控制系統(tǒng)包括計算模塊和報警|吳塊；所述計算模塊用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；所述報警模塊用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點(diǎn)溫度值、絕緣數(shù)據(jù)之一超出預(yù)設(shè)閾值時發(fā)送
報警信息。一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測方法，包括如下步驟通過連接在斷路器動觸頭絕緣拉桿上的直線位移傳感器采集斷路器的位移值；
通過連接在斷路器的分合閘線圈電路上的磁平衡式霍爾電流電壓傳感器采集斷路器的電流和電壓；通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的紅外視頻監(jiān)視裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)；通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的聲表面波測溫裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的絕緣監(jiān)視裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的絕緣數(shù)據(jù)；根據(jù)所述位移值、電流和電壓，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；若所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)、絕緣數(shù)據(jù)之一超出預(yù)設(shè)閾值時，則發(fā)送報警信息。上述智能開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)和方法，采用直線位移傳感器和磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器連接，能精確采集到斷路器的合/分閘行程、合/分閘平均速度、剛合/分閘速度、超行程長度、行程總時間等斷路器機(jī)械特性參數(shù)和合/分閘回路及儲能回路的電壓電流；同時采用紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置實現(xiàn)對開關(guān)柜的在線監(jiān)測，通過對開關(guān)柜運(yùn)行中的圖像、溫度、絕緣等參數(shù)的實時采集，及時了解開關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀況，掌握其變化趨勢，為設(shè)備的檢修和維護(hù)提供依據(jù)。


圖1為本發(fā)明智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)在一實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中斷路器分閘時線圈電流值的時間變化示意圖。圖3為本發(fā)明智能化開關(guān)柜監(jiān)測方法在一實施例中的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1所示，是本發(fā)明智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)在一實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)包括開關(guān)柜10，開關(guān)柜10中包括斷路器20，還包括直線位移傳感器30(LinearVariable Differential Transformer, LVDT)、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40、紅外視頻監(jiān)視裝置50、聲表面波測溫裝置60、絕緣監(jiān)視裝置70、控制系統(tǒng)80 ；所述直線位移傳感器30與斷路器動觸頭絕緣拉桿連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監(jiān)視裝置50、所述聲表面波測溫裝置60和所述絕緣監(jiān)視裝置70都安裝在開關(guān)柜10內(nèi)，所述直線位移傳感器30、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40、紅外視頻監(jiān)視裝置50、聲表面波測溫裝置60、絕緣監(jiān)視裝置70都與控制系統(tǒng)80連接；所述控制系統(tǒng)80用于接收所述直線位移傳感器采集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器采集的電流值和電壓值、紅外視頻監(jiān)視裝置采集的視頻數(shù)據(jù)、聲表面波測溫裝置采集的接點(diǎn)溫度值和絕緣監(jiān)視裝置采集的絕緣數(shù)據(jù)，所述控制系統(tǒng)包括計算模塊和報警模塊；所述計算模塊801用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值；
所述報警模塊802用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點(diǎn)溫度值、絕緣數(shù)據(jù)之一超出預(yù)設(shè)閾值時發(fā)送報警信息。在本實施例中，通過與斷路器動觸頭絕緣拉桿連接的直線位移傳感器30，能采集到斷路器20的位移值，將位移值發(fā)送給控制系統(tǒng)80，以此為依據(jù)計算斷路器機(jī)械特性；直線位移傳感器30采集的直線機(jī)械位移量可轉(zhuǎn)換成直讀顯示的信號輸出，方便采集數(shù)據(jù)，產(chǎn)品本身和被測物體無滑動觸點(diǎn)，保證傳感器的使用壽命，直線位移傳感器30精度高、布線簡捷、抗干擾能力強(qiáng)，直線位移傳感技術(shù)實現(xiàn)了分別同步測量三個斷路器觸頭的位移，測量直接，中間轉(zhuǎn)換誤差??；同時直線位移傳感器30本身具有如下特點(diǎn)①無摩擦測量LVDT的可動鐵芯和線圈之間通常沒有實體接觸，也就是說LVDT是沒有摩擦的部件；它被用于可以承受輕質(zhì)鐵芯負(fù)荷，但無法承受摩擦負(fù)荷的重要測量；②無限的機(jī)械壽命由于LVDT的線圈及其鐵芯之間沒有摩擦和接觸，因此不會產(chǎn)生任何磨損。這樣，LVDT的機(jī)械壽命，理論上是無限長的；③無限的分辨率LVDT的無摩擦運(yùn)作及其感應(yīng)原理使它具備兩個顯著的特性；第一個特性是具有真正的無限分辨率。這意味著LVDT可以對鐵芯最微小的運(yùn)動作出響應(yīng)并生成輸出。本實施例中，還包括磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器40用于采集斷路器20的電流、電壓，因此能夠監(jiān)測到斷路器20分合閘回路的電流及電壓值，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器30可以測量各種波形電流和電壓值且精度高、響應(yīng)時間短、溫漂小、非線性度好，能準(zhǔn)確的反應(yīng)電流、電壓的變化。本實施例中，還包括紅外視頻監(jiān)視裝置50，所述紅外視頻裝置安裝在開關(guān)柜內(nèi)，與所述控制系統(tǒng)80連接，紅外視頻監(jiān)視裝置50用于監(jiān)視開關(guān)柜內(nèi)的實際圖像情況；本系統(tǒng)可設(shè)置3路紅外視頻探頭，分別實時監(jiān)視開關(guān)柜內(nèi)斷路器室、母線室、電纜室相關(guān)設(shè)備的狀況。本實施例中，還包括聲表面波器件60，所述聲表面波器件60安裝在開關(guān)柜10內(nèi)，與所述控制系統(tǒng)80連接；通過聲表面波器件60采集外部溫度傳感器的信息，實時監(jiān)測主
要接點(diǎn)的溫度情況，并可通過控制系統(tǒng)80繪制被測接點(diǎn)的溫度曲線，并能給出溫度異常預(yù)
m
目O傳統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備的測溫普遍采用的是非接觸式紅外測溫技術(shù)，它具有快速、非接觸和可測小目標(biāo)的特點(diǎn)，在行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用越來越廣泛。當(dāng)由紅外測溫儀測溫時，被測物體發(fā)射出的紅外能量，通過紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)在探測器上轉(zhuǎn)換為電信號，該信號的溫度讀數(shù)顯示出來，有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發(fā)射率、視場、到光斑的距離和光斑的位置。但非接觸式紅外測溫技術(shù)在溫度測量時受被測物體的外觀、顏色、污垢等影響較大，存在較大的測量不確定性，而且非接觸式紅外測溫傳感器安裝時受到開關(guān)柜結(jié)構(gòu)影響，不便于安裝。而本系統(tǒng)的外部溫度傳感器采用聲表面波測溫技術(shù)，聲表面波器件(SAW)的基本原理是在壓電基體上通過光刻的方法制出由相互交叉的電極組成的叉指電極(叉指換能器)，利用基片的壓電效應(yīng)激發(fā)起沿著表面層傳播的高頻超聲波，從而實現(xiàn)濾波、延時、脈沖壓縮與擴(kuò)展、卷積等多種電子學(xué)功能。聲表面波技術(shù)具有無線無源、長壽命、免維護(hù)、體積小、安裝靈活、非接觸等特點(diǎn)。本實施例中，還包括絕緣監(jiān)裝置70，所述絕緣監(jiān)視裝置70安裝在開關(guān)柜內(nèi)，與所述控制系統(tǒng)80連接；通過絕緣監(jiān)視裝置70實時監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)主要絕緣器件的絕緣情況，并可通過控制系統(tǒng)80繪制被監(jiān)視點(diǎn)的絕緣曲線，并能給出絕緣異常預(yù)警?？刂葡到y(tǒng)80通過其預(yù)設(shè)的微處理器，能根據(jù)所述位移值和輸出電流，通過計算模塊801計算斷路器20的分合閘行程、分合閘平均速度、剛合/分閘速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流有效值；通過直線位移傳感器30采集的斷路器20的位移值，可計算獲取斷路器機(jī)械特性參數(shù)，包括:①合/分閘行程；②合/分閘平均速度；③剛合/分閘平均速度；④接點(diǎn)開距；⑤行程總時間超行程長度等；如下表示出了上述部分?jǐn)嗦菲鳈C(jī)械特性參數(shù)的意義:
權(quán)利要求
1.一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，開關(guān)柜包括斷路器，其特征在于，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置、控制系統(tǒng)； 所述直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉桿連接，所述磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，所述紅外視頻監(jiān)視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開關(guān)柜內(nèi)，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置都與所述控制系統(tǒng)連接； 所述控制系統(tǒng)用于接收所述直線位移傳感器采集的斷路器位移值、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器采集的電流值和電壓值、紅外視頻監(jiān)視裝置采集的視頻數(shù)據(jù)、聲表面波測溫裝置采集的接點(diǎn)溫度值和絕緣監(jiān)視裝置采集的絕緣數(shù)據(jù)，所述控制系統(tǒng)包括計算模塊和報警模塊； 所述計算模塊用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值； 所述報警模塊用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點(diǎn)溫度值、絕緣數(shù)據(jù)之一超出預(yù)設(shè)閾值時發(fā)送報警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還設(shè)有GPS對時器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置和絕緣監(jiān)視裝置都通過485通訊總線與所述控制系統(tǒng)連接。
4.一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過連接在斷路器動觸頭絕緣拉桿上的直線位移傳感器采集斷路器的位移值； 通過連接在斷路器的分合閘線圈電路上的磁平衡式霍爾電流電壓傳感器采集斷路器的電流和電壓； 通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的紅外視頻監(jiān)視裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)； 通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的聲表面波測溫裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)； 通過安裝在開關(guān)柜內(nèi)的絕緣監(jiān)視裝置采集開關(guān)柜內(nèi)的絕緣數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述位移值、電流和電壓，計算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值； 若所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開距、行程總時間、超行程長度、分合閘線圈電流電壓有效值、接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)、絕緣數(shù)據(jù)之一超出預(yù)設(shè)閾值時，則發(fā)送報警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測系統(tǒng)，包括直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置、控制系統(tǒng)；直線位移傳感器與斷路器動觸頭絕緣拉桿連接，磁平衡式霍爾電流電壓傳感器與斷路器的分合閘線圈電路連接，紅外視頻監(jiān)視裝置、所述聲表面波測溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開關(guān)柜內(nèi)，直線位移傳感器、磁平衡式霍爾電流電壓傳感器、紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置都與控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明還提供一種智能化開關(guān)柜監(jiān)測方法。本發(fā)明能在線準(zhǔn)確獲取到開關(guān)柜中斷路器的機(jī)械特性參數(shù)、開關(guān)柜內(nèi)主要器件的實時圖像、溫度、絕緣等數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)異常情況時及時報警。
文檔編號H02J13/00GK103078404SQ20121059389
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者黃慧紅, 陸國俊, 李愛波, 楊柳, 張顯聰, 何勇, 汪民, 李徽勝 申請人:廣州供電局有限公司, 廣州南方電力集團(tuán)電器有限公司