一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，包括監(jiān)測終端與監(jiān)控裝置，先測量得到電容介質(zhì)的電流和絕緣子的泄漏電流，然后采用單片機這兩個信號，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出一個反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警，再由監(jiān)控主機的程序在人機界面顯示實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。其不僅能實現(xiàn)在值班室就能知道霧霾與污穢程度，而且采用GSM短信模塊的無線通訊方式，免去遠距離通信和布置導(dǎo)線和麻煩；太陽能和蓄電池供電，高壓脈沖發(fā)生方式和低功耗設(shè)計，可以保證設(shè)備全天候運行。
【專利說明】一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)運行安全領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)防霧霾和污穢因素導(dǎo)致絕緣子外絕緣不夠而發(fā)生沿面閃絡(luò)或者空氣被電離擊穿放電事故發(fā)生的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)健快速發(fā)展，一方面電力需求日益增大，電力系統(tǒng)輸電線路電壓等級不斷提高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，交、直流聯(lián)網(wǎng)不斷增多，另一方面各地區(qū)的污染源不斷增多，大氣污染加劇。暴露在污穢條件下的絕緣子表面會沉積污穢，當遇有大霧、細雨、凍雨、凝露、霧凇、雪凇、融冰、融雪等不利氣象，易造成電網(wǎng)污閃事故。據(jù)統(tǒng)計，在電網(wǎng)故障中，絕緣子故障占輸電線路所有故障的首位，其中雷擊造成絕緣子閃絡(luò)引起的跳閘率要占線路總跳閘率的60%以上，而外絕緣污閃造成電量損失為雷害的9~10倍，沉積在高壓絕緣子表面的污穢物與霧、霾等氣候共同作用時容易發(fā)生絕緣子污穢閃絡(luò)，影響電力線路的安全運行。
[0003]除了絕緣子閃絡(luò)導(dǎo)致跳閘外，據(jù)近些年來的統(tǒng)計，由于霧霾而引發(fā)220kV、500kV高壓輸電線路空氣絕緣擊穿(而不是沿絕緣子串表面的沿面閃絡(luò))并導(dǎo)致線路跳閘的事故時也有發(fā)生，嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。[0004]目前國內(nèi)外對于霧霾監(jiān)測與污閃裝置主要有以下2種:
1.檢測PM2.5:監(jiān)測空氣中PM2.5顆粒的多少作為大氣霧霾程度的量化，這種方法和結(jié)果對電網(wǎng)中絕緣子閃絡(luò)的機理與規(guī)律不相符，PM2.5的檢測結(jié)果不能作為判斷是否會發(fā)生絕緣子閃絡(luò)或者將空氣電離擊穿的依據(jù)。
[0005]2.絕緣子污閃監(jiān)測裝置:通過測量絕緣子泄漏電流，判斷絕緣子是否發(fā)生污穢閃絡(luò)放電的依據(jù)。該裝置只能判斷污穢單一因素，而未將霧霾因素考慮在內(nèi)。
[0006]但，以上這些報警裝置都存在一些問題，不能實現(xiàn)在霧霾和污穢綜合因素導(dǎo)致絕緣子閃絡(luò)與空氣電尚擊穿的判斷依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種能實現(xiàn)在值班室就能知道霧霾與污穢程度，無需進行變電站和線路巡視就可以清楚絕緣子是否存在污閃或空氣電離擊穿跳閘的危險的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
[0008]本發(fā)明第一方面提供一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端與監(jiān)控裝置，所述監(jiān)測終端包括信號連接的太陽能供電模塊、電容介質(zhì)電流采集裝置、絕緣子泄漏電流采集裝置、單片機與GSM短信模塊。
[0009]所述監(jiān)測終端與監(jiān)控裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)信號連接。
[0010]所述太陽能供電模塊為所述監(jiān)測終端供電。
[0011]所述電容介質(zhì)電流采集裝置用于測量電容介質(zhì)的電流。[0012]所述絕緣子泄漏電流采集裝置用于測量絕緣子的泄漏電流。
[0013]所述單片機用于采集電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號后，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警。
[0014]所述GSM短信模塊用于接收電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量并發(fā)送至監(jiān)控裝置。
[0015]所述監(jiān)控裝置包括GSM短信終端設(shè)備和監(jiān)控主機，其中，所述GSM短信終端設(shè)備用于通過GSM短信模塊接收來自單片機計算后的霧閃值；所述監(jiān)控主機用于在人機界面顯示GSM短信終端設(shè)備接收到的實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
[0016]進一步地，所述電容介質(zhì)電流采集裝置包括電容介質(zhì)電流傳感器、繼電器、風(fēng)扇與用以提供工作電源的高壓脈沖電源，所述電容介質(zhì)電流傳感器與所述高壓脈沖電源連接，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中得到電容介質(zhì)的電流信號。
[0017]進一步地，所述高壓脈沖電源包括信號連接的基準電壓單元、ADC轉(zhuǎn)換單元、單片機處理單元、AD9851單元、寬帶放大器單元以及輸出單元。
[0018]進一步地，所述絕緣子泄漏電流采集裝置包括絕緣子泄漏電流傳感器與安裝在絕緣子串上的集流環(huán)。
[0019]進一步地，所述太陽能供電模塊包括太陽能控制器以及與所述太陽能控制器的輸入連接的太陽能電池板，所述太陽能控制器的輸出包括12V直接輸出以及經(jīng)過12V到5V的DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器后的5V輸出。
[0020]進一步地，所述太陽能供電模塊還包括與太陽能控制器雙向連通的蓄電池，用于當太陽能電池板收集到的電容量不夠用時為所述監(jiān)測終端供電以及當蓄電池電容量不滿時由太陽能控制器將太陽能電池板收集到的電容量充入蓄電池內(nèi)。
[0021]優(yōu)選地，霧閃報警采用監(jiān)控主機進行蜂鳴。
[0022]本發(fā)明第二方面提供一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測方法，包括如上述所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，具體包括以下步驟:
S1:將電容介質(zhì)電流傳感器連接至高壓脈沖電源，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中，測量得到電容介質(zhì)的電流；同時:
52:將安裝于絕緣子串上的集流環(huán)光耦隔離，由絕緣子泄漏電流傳感器測量得到絕緣子的泄漏電流；
53:采用單片機采集電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出一個反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警；
S4:通過GSM短信模塊將電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控裝置的GSM短信終端設(shè)備，由監(jiān)控主機的程序在人機界面顯示實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
[0023]進一步地，所述步驟S4中，若霧閃值大于門檻值，發(fā)出“危險”霧閃報警；若霧閃值等于門檻值，發(fā)出“注意”霧閃報警。
[0024]基于上述技術(shù)方案的公開，本發(fā)明能實現(xiàn)在值班室就能知道霧霾與污穢程度，無需進行變電站和線路巡視就可以清楚絕緣子是否存在污閃或空氣電離擊穿跳閘的危險；實現(xiàn)注意與危險兩級霧閃報警，為設(shè)備運行管理單位采取降壓運行或者安排絕緣子清掃計劃等措施作為參考依據(jù)；GSM短信模塊的無線通訊方式，免去遠距離通信和布置導(dǎo)線和麻煩；太陽能和蓄電池供電，高壓脈沖發(fā)生方式和低功耗設(shè)計，可以保證設(shè)備全天候運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明提出的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理圖；
圖2為本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測終端的外部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的太陽能供電模塊的工作原理
圖；
圖5為本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的高壓脈沖電源的工作原理圖； 圖6為本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測方法的工作流程圖；
圖7為本發(fā)明提供的絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測方法的監(jiān)控主機程序流程圖。
[0026]附圖標號說明
1-監(jiān)測終端，11-太陽能供電模塊，111-太陽能控制器，112-太陽能電池板，113-架空導(dǎo)線，114-鐵塔，115-DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器，116-蓄電池，12-電容介質(zhì)電流采集裝置，121-高壓脈沖電源，211-基準電壓單元，212-ADC轉(zhuǎn)換單元，213-單片機處理單元，214-AD9851單元，215-寬帶放大器單元，216-輸出單元，13-絕緣子泄漏電流采集裝置，14-單片機，15-GSM短信模塊，2-監(jiān)控裝置，21-GSM短信終端設(shè)備，22-監(jiān)控主機。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳述。
[0028]請參閱圖1和圖2，一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端I與監(jiān)控裝置2，請所述監(jiān)測終端I與監(jiān)控裝置2通過無線網(wǎng)絡(luò)3信號連接。
[0029]請參閱圖1至圖3，所述監(jiān)測終端I包括信號連接的太陽能供電模塊11、電容介質(zhì)電流采集裝置12、絕緣子泄漏電流采集裝置13、單片機14與GSM短信模塊15。
[0030]請參照圖1、圖3和圖4，所述太陽能供電模塊11為所述監(jiān)測終端I供電，其包括太陽能控制器111以及與所述太陽能控制器的輸入連接的太陽能電池板112及其輔助所述太陽能電池板手機太陽光的架空導(dǎo)線113與鐵塔114，且所述太陽能供電模塊11還包括與太陽能控制器111雙向連通的蓄電池116，用于當太陽能電池板112收集到的電容量不夠用時為所述監(jiān)測終端I供電以及當蓄電池116電容量不滿時由太陽能控制器將太陽能電池板112收集到的電容量充入蓄電池116內(nèi)，所述太陽能控制器111的輸出包括12V直接輸出以及經(jīng)過12V到5V的DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器115后的5V輸出。
[0031 ] 請參照圖3和圖5，所述電容介質(zhì)電流采集裝置12用于測量電容介質(zhì)的電流，其包括電容介質(zhì)電流傳感器(未圖示)、繼電器(未圖示)、風(fēng)扇(未圖示)與用以提供工作電源的高壓脈沖電源121，所述電容介質(zhì)電流傳感器與所述高壓脈沖電源連接，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中得到電容介質(zhì)的電流信號。
[0032]請參照圖5，所述高壓脈沖電源121包括信號連接的基準電壓單元211、ADC轉(zhuǎn)換單元212、單片機處理單元213、AD9851單元214、寬帶放大器單元215以及輸出單元216 ；其中，所述單片機處理單元213采用的是Atmel mega48單片機。
[0033]請參照圖3，所述絕緣子泄漏電流采集裝置13用于測量絕緣子的泄漏電流，其包括絕緣子泄漏電流傳感器(未圖示)與安裝在絕緣子串上的集流環(huán)(未圖示)。
[0034]請參照圖3，所述單片機14用于采集經(jīng)所述電容介質(zhì)電流采集裝置12測量得到的電容介質(zhì)的電流信號和經(jīng)所述絕緣子泄漏電流采集裝置13測量得到的絕緣子的泄漏電流信號后，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警；其中，所述單片機14為Atmel mega48單片機,霧閃報警采用監(jiān)控主機進行蜂鳴。
[0035]請參照圖1和圖3，所述GSM短信模塊15用于接收電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量并發(fā)送至監(jiān)控裝置2。
[0036]請參照圖1和圖3，所述監(jiān)控裝置2包括GSM短信終端設(shè)備21和監(jiān)控主機22，其中，所述GSM短信終端設(shè)備21用于通過GSM短信模塊15接收來自單片機14計算后的霧閃值；所述監(jiān)控主機22用于在人機界面顯示GSM短信終端設(shè)備21接收到的實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
[0037]請參照圖6，基于上述絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)的在線監(jiān)測方法，具體包括以下步驟:
S1:將電容介質(zhì)電流傳感器連接至高壓脈沖電源，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中，測量得到電容介質(zhì)的電流；同時:
S2:將安裝于絕緣子串上的集流環(huán)光耦隔離，由絕緣子泄漏電流傳感器測量得到絕緣子的泄漏電流；
S3:采用單片機采集電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出一個反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警；
S4:通過GSM短信模塊將電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控裝置的GSM短信終端設(shè)備，由監(jiān)控主機的程序在人機界面顯示實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
[0038]請參照圖7，所述監(jiān)控主機22包括三種模式，分別為手動模式、定時模式與自動模式，其中，自動模式為接收到GSM短信終端設(shè)備21自動上傳的霧閃值數(shù)據(jù)后自動啟動處理存儲顯示獲得數(shù)據(jù)，然后比較霧閃值和既定的門檻值，若霧閃值大于門檻值則啟動危險報警信號，顯示危險提示圖并電腦蜂鳴，若霧閃值等于門檻值則啟動注意報警信號，若霧閃值小于門檻值則發(fā)送關(guān)閉信號后關(guān)閉顯示存儲狀態(tài)；手動模式時還需發(fā)動啟動信號后啟動存儲顯示啟動。
[0039]綜上，本發(fā)明能實現(xiàn)在值班室就能知道霧霾與污穢程度，無需進行變電站和線路巡視就可以清楚絕緣子是否存在污閃或空氣電離擊穿跳閘的危險；實現(xiàn)注意與危險兩級霧閃報警，為設(shè)備運行管理單位采取降壓運行或者安排絕緣子清掃計劃等措施作為參考依據(jù)；GSM短信模塊的無線通訊方式，免去遠距離通信和布置導(dǎo)線和麻煩；太陽能和蓄電池供電，高壓脈沖發(fā)生方式和低功耗設(shè)計，可以保證設(shè)備全天候運行。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)測終端與監(jiān)控裝置，所述監(jiān)測終端包括信號連接的太陽能供電模塊、電容介質(zhì)電流采集裝置、絕緣子泄漏電流采集裝置、單片機與GSM短信模塊，其中: 太陽能供電模塊，為所述監(jiān)測終端供電； 電容介質(zhì)電流采集裝置，用于測量電容介質(zhì)的電流； 絕緣子泄漏電流采集裝置，用于測量絕緣子的泄漏電流； 單片機，用于采集電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號后，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警； GSM短信模塊，用于接收電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量并發(fā)送至監(jiān)控裝置； 所述監(jiān)控裝置包括GSM短信終端設(shè)備和監(jiān)控主機，其中: GSM短信終端設(shè)備，用于通過GSM短信模塊接收來自單片機計算后的霧閃值； 監(jiān)控主機，用于在人機界面顯示GSM短信終端設(shè)備接收到的實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測終端與監(jiān)控裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)信號連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電容介質(zhì)電流采集裝置包括電容介質(zhì)電流傳感器、繼電器、風(fēng)扇與用以提供工作電源的高壓脈沖電源，所述電容介質(zhì)電流傳感`器與所述高壓脈沖電源連接，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中得到電容介質(zhì)的電流信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓脈沖電源包括信號連接的基準電壓單元、ADC轉(zhuǎn)換單元、單片機處理單元、AD9851單元、寬帶放大器單元以及輸出單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣子泄漏電流采集裝置包括絕緣子泄漏電流傳感器與安裝在絕緣子串上的集流環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能供電模塊包括太陽能控制器以及與所述太陽能控制器的輸入連接的太陽能電池板，所述太陽能控制器的輸出包括12V直接輸出以及經(jīng)過12V到5V的DC-DC轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器后的5V輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能供電模塊還包括與太陽能控制器雙向連通的蓄電池，用于當太陽能電池板收集到的電容量不夠用時為所述監(jiān)測終端供電以及當蓄電池電容量不滿時由太陽能控制器將太陽能電池板收集到的電容量充入蓄電池內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，霧閃報警采用監(jiān)控主機進行蜂鳴。
9.一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測方法，其特征在于，包括如上述權(quán)利要求1至權(quán)利要求8所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括以下步驟: S1:將電容介質(zhì)電流傳感器連接至高壓脈沖電源，由繼電器控制風(fēng)扇將空氣抽進電容裝置中，測量得到電容介質(zhì)的電流；同時: 52:將安裝于絕緣子串上的集流環(huán)光耦隔離，由絕緣子泄漏電流傳感器測量得到絕緣子的泄漏電流； 53:采用單片機采集電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號，經(jīng)過程序固化的公式計算后得出一個反映絕緣子閃絡(luò)的霧閃值，比較霧閃值與既定的門檻值，并根據(jù)比較的結(jié)果決定是否做出“注意、危險”的兩級霧閃報警； S4:通過GSM短信模塊將電容介質(zhì)的電流信號和絕緣子的泄漏電流信號的測量數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控裝置的GSM短信終端設(shè)備，由監(jiān)控主機的程序在人機界面顯示實時監(jiān)測結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)曲線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種絕緣子霧霾與污閃在線監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟S4中，若霧閃值大于門檻值，發(fā)出“危險”霧閃報警；若霧閃值等于門檻值，發(fā)出“注意”霧閃報警?！?br> 【文檔編號】G01R31/12GK103592580SQ201310490133
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】丁月明, 李陽, 李俊, 厲建新, 崔鑄元, 厲朝明, 趙慶法, 漢勇, 邢相秋 申請人:國網(wǎng)山東省電力公司日照供電公司