一種超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括本地單元、傳輸單元與遠(yuǎn)程控制中心，其中本地單元包括超高壓采樣單元、分布式供電單元、儲能單元、控制器單元與轉(zhuǎn)換單元，并采用一抗電磁干擾的外殼將本地單元中的各功能單元設(shè)置其中。本發(fā)明采用的超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合了光纖傳輸與無線傳輸?shù)奶匦裕朔藛渭儫o線監(jiān)測與傳輸?shù)目垢蓴_性差，降低了單純光纖布線的成本，避免了長距離鋪設(shè)光纖的維護(hù)及損耗成本，且比光纖具有更高的靈活性，具備無縫接入的特性，且無線傳輸還具有更好的擴(kuò)展與自組織能力。
【專利說明】一種超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高壓輸電線路的電磁環(huán)境問題，具體的是在電磁環(huán)境下進(jìn)行監(jiān)測。

【背景技術(shù)】
[0002]電磁環(huán)境問題是超高壓交、直流輸電線路設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)行中必須考慮的重大技術(shù)問題?，F(xiàn)階段，此問題在世界范圍內(nèi)仍屬于熱點(diǎn)研究課題。超高壓輸電線路的電磁環(huán)境與輸電線路電暈特性有關(guān)，線路的電暈會造成電暈損耗、工頻電磁場(交流輸電)、直流電場效應(yīng)(直流輸電)、無線電干擾和可聽噪聲等方面的后果。因而在超高壓輸電線路中的各器件的檢測結(jié)果的傳輸存在受到電磁干擾的問題。
[0003]專利文獻(xiàn)CN201420048786.X給出了一種特高壓直流避雷器的在線監(jiān)測儀及在線監(jiān)測系統(tǒng)，其采用無源的方式，通過光信號方式進(jìn)行避雷器動作信號傳輸；監(jiān)測儀中現(xiàn)場計數(shù)器為電磁機(jī)械式、現(xiàn)場電流表為動圈式、電光轉(zhuǎn)換回路中使用無源器件，不需要供電，實(shí)現(xiàn)了用于高壓端的使用要求，并且消除了各種需要供電方式帶來的不穩(wěn)定隱患，也降低了各種供電方式的實(shí)現(xiàn)所增加的成本；通過試驗(yàn)擬合出避雷器動作電流和輸出光信號對應(yīng)的電流一時間脈寬曲線，通過信號處理模塊的監(jiān)測判斷，可以比較準(zhǔn)確的得出避雷器的動作電流大小；對于監(jiān)測儀下限動作電流的調(diào)整更加方便，只要通過電流-脈寬曲線中得出電流對應(yīng)的光信號的脈沖寬度，即可通過后續(xù)的信號處理將此脈沖寬度作為避雷器的動作下線的判定標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中的無源器件或電磁機(jī)械式部件，雖然克服了不會受到電磁干擾的問題，但是其檢測精度與檢測范圍往往會受到很大的限制，且機(jī)械部件在經(jīng)常工作時容易產(chǎn)生磨損，進(jìn)一步會導(dǎo)致精度降低或器件損壞。同時，如果每個監(jiān)測儀都連接光纖轉(zhuǎn)換器的話，則容易導(dǎo)致成本過高，且光纖在長距離鋪設(shè)時，強(qiáng)度及韌性不足容易導(dǎo)致?lián)p壞，因此，需要提供一種既能克服電磁干擾，也要滿足避免光纖長距離鋪設(shè)的監(jiān)測裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括本地單元、傳輸單元與遠(yuǎn)程控制中心，其中本地單元包括超高壓采樣單元、分布式供電單元、儲能單元、控制器單元與轉(zhuǎn)換單元，并采用一抗電磁干擾的外殼將本地單元中的各功能單元設(shè)置其中。
[0006]其中超高壓采樣單元包括絕緣子泄漏電流檢測單元、環(huán)境監(jiān)測單元、雷擊監(jiān)測單元以及覆冰參數(shù)檢測單元，其能夠檢測污穢絕緣子的泄漏電流情況、溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)速等環(huán)境狀況、雷擊與閃絡(luò)狀況、以及線路的覆冰狀況。
[0007]分布式供電單元，由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)構(gòu)成，包括太陽能電池板、風(fēng)能發(fā)電機(jī)、最大功率跟蹤控制器、整流濾波電路、充電控制器，所述太陽能電池板的電源輸出端與最大功率跟蹤控制器的輸入端連接，最大功率跟蹤控制器的輸出端連接充電控制器，風(fēng)能發(fā)電機(jī)的輸出端連接整流濾波電路，整流濾波電路的輸出端連接充電控制器，充電控制器的輸出端連接儲能單元，分布式供電單元采用風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)為各單元的工作提供電力，并將多余電力存儲在電池中，以供夜晚或風(fēng)電狀況不佳時使用，風(fēng)力和光伏發(fā)電單元可根據(jù)用電單元的耗電情況來設(shè)置光伏板或風(fēng)機(jī)的大小以保障供電。
[0008]儲能單元由多個蓄電池串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，根據(jù)實(shí)際的控制器及采樣單元的使用的電壓情況來確定。
[0009]控制器包括電源單元、電力分配單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器單元、時鐘單元以及數(shù)據(jù)處理單元，電源單元電連接至儲能單元，用于從儲能單元獲取電力以維持控制器及采樣單元的正常工作，電力分配單元電連接至各采樣單元，根據(jù)各采樣單元的用電情況合理進(jìn)行電力的分配。A/D轉(zhuǎn)換單元將采樣獲得的電壓、電流等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理單元接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理單元將預(yù)設(shè)時間段內(nèi)(如一天、一周等)的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以備調(diào)用，數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，進(jìn)一步地，例如，當(dāng)后一時刻的采樣值比前一時刻的采樣值不高于預(yù)設(shè)值，不進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，僅進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，當(dāng)后一時刻的采樣值比前一時刻的采樣值高于預(yù)設(shè)值或后一時刻的采樣值超過設(shè)定的閾值時，發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，這樣可以減少數(shù)據(jù)的頻繁發(fā)送與接收，增加耗電量與監(jiān)測成本，時鐘單元提供時鐘信號，數(shù)據(jù)處理單元給需發(fā)送的數(shù)據(jù)打上時標(biāo)信號，時鐘單元可采用GPS對時，存儲器單元存儲數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)并形成短時的歷史數(shù)據(jù)庫。
[0010]轉(zhuǎn)換單元具有信號發(fā)生器與光發(fā)射模塊，信號發(fā)生器接收數(shù)據(jù)處理光發(fā)射模塊采用DFB激光器模塊.它的譜線寬度非常窄.并能在高速脈沖調(diào)制下保持動態(tài)單縱模特性.其光波長非常穩(wěn)定。在光調(diào)制上.采用了外調(diào)制技術(shù)。模塊里包含了自動功率控制、線性化電路和自動溫度控制。自動溫度控制電路控制電熱敏的制冷器，它能保持激光器一個穩(wěn)定的工作溫度.減少了熱噪聲的產(chǎn)生。
[0011]傳輸單元包括光接收模塊、光纖線纜、信號調(diào)理電路與無線發(fā)射單元，光纖線纜的一端連接光發(fā)射模塊，另一端連接光接收模塊，光接收模塊采用了響應(yīng)速度高光電二極管作為光檢測器，光接收模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行調(diào)理后發(fā)送給無線發(fā)射單元，無線發(fā)射單元對電信號進(jìn)行振蕩后進(jìn)行無線傳輸，其中光纖線纜的長度選擇以無線發(fā)射單元在該點(diǎn)發(fā)射無線信號不受超高壓直流干擾為準(zhǔn)，即通過光纖傳輸將信號傳輸?shù)揭粋€電磁安全的環(huán)境中，采用無線發(fā)射方式對電信號進(jìn)行進(jìn)一步的傳輸，采用這種方式相對于光纖傳輸，降低了光纖布線的成本，避免了光纖維護(hù)及損耗成本，且比光纖具有更高的靈活性，具備無縫接入的特性，即在任何時間、任何地方、任何人在獲得無線認(rèn)可后即可獲得采樣數(shù)據(jù)，且無線傳輸還具有更好的擴(kuò)展與自組織能力，即多個監(jiān)測點(diǎn)可進(jìn)行組網(wǎng)通信。
[0012]進(jìn)一步地，傳輸單元還可僅采用光接收模塊與光纖線纜構(gòu)成，光纖線纜的一端連接光發(fā)射模塊，另一端連接光接收模塊，光接收模塊與最近的遠(yuǎn)程控制中心或電力站連接，該電力站采用信號調(diào)理電路調(diào)理信號并通過站內(nèi)通信線路或電力載波通信線路輸出到較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程控制中心或進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享。
[0013]遠(yuǎn)程控制中心具有無線接收單元，其接收無線發(fā)射單元發(fā)射的采樣信號，并通過數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，在數(shù)據(jù)越限時發(fā)出報警信號，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中作為歷史數(shù)據(jù)供以后調(diào)用，遠(yuǎn)程控制中心實(shí)時地對比多個監(jiān)測點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，并將多個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)差值發(fā)生異常時，如正常情況下差值為5，異常時為10，發(fā)出報警信號，如單個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)比歷史數(shù)據(jù)的差值越限或?qū)崟r數(shù)據(jù)越限，發(fā)出報警信號。
[0014]本發(fā)明采用的超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合了光纖傳輸與無線傳輸?shù)奶匦?，克服了單純無線監(jiān)測與傳輸?shù)目垢蓴_性差，降低了單純光纖布線的成本，避免了長距離鋪設(shè)光纖的維護(hù)及損耗成本，且比光纖具有更高的靈活性，具備無縫接入的特性，且無線傳輸還具有更好的擴(kuò)展與自組織能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的超高壓在線監(jiān)測裝置。
[0016]圖2是本發(fā)明本地單元結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖2所示，為本發(fā)明本地單元的結(jié)構(gòu)圖，本地單元包括超高壓采樣單元、分布式供電單元、儲能單元、控制器單元與轉(zhuǎn)換單元，并采用一抗電磁干擾的外殼將本地單元中的各功能單元設(shè)置其中。
[0019]其中超高壓采樣單元包括絕緣子泄漏電流檢測單元、環(huán)境監(jiān)測單元、雷擊監(jiān)測單元以及覆冰參數(shù)檢測單元，其能夠檢測污穢絕緣子的泄漏電流情況、溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)速等環(huán)境狀況、雷擊與閃絡(luò)狀況、以及線路的覆冰狀況。
[0020]分布式供電單元，由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)構(gòu)成，包括太陽能電池板、風(fēng)能發(fā)電機(jī)、最大功率跟蹤控制器、整流濾波電路、充電控制器，所述太陽能電池板的電源輸出端與最大功率跟蹤控制器的輸入端連接，最大功率跟蹤控制器的輸出端連接充電控制器，風(fēng)能發(fā)電機(jī)的輸出端連接整流濾波電路，整流濾波電路的輸出端連接充電控制器，充電控制器的輸出端連接儲能單元，分布式供電單元采用風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)為各單元的工作提供電力，并將多余電力存儲在電池中，以供夜晚或風(fēng)電狀況不佳時使用，風(fēng)力和光伏發(fā)電單元可根據(jù)用電單元的耗電情況來設(shè)置光伏板或風(fēng)機(jī)的大小以保障供電。
[0021]儲能單元由多個蓄電池串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，根據(jù)實(shí)際的控制器及采樣單元的使用的電壓情況來確定。
[0022]控制器包括電源單元、電力分配單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器單元、時鐘單元以及數(shù)據(jù)處理單元，電源單元電連接至儲能單元，用于從儲能單元獲取電力以維持控制器及采樣單元的正常工作，電力分配單元電連接至各采樣單元，根據(jù)各采樣單元的用電情況合理進(jìn)行電力的分配。A/D轉(zhuǎn)換單元將采樣獲得的電壓、電流等模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理單元接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理單元將預(yù)設(shè)時間段內(nèi)(如一天、一周等)的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中，以備調(diào)用，數(shù)據(jù)處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，進(jìn)一步地，例如，當(dāng)后一時刻的采樣值比前一時刻的采樣值不高于預(yù)設(shè)值，不進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，僅進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，當(dāng)后一時刻的采樣值比前一時刻的采樣值高于預(yù)設(shè)值或后一時刻的采樣值超過設(shè)定的閾值時，發(fā)送采樣數(shù)據(jù)，這樣可以減少數(shù)據(jù)的頻繁發(fā)送與接收，增加耗電量與監(jiān)測成本，時鐘單元提供時鐘信號，數(shù)據(jù)處理單元給需發(fā)送的數(shù)據(jù)打上時標(biāo)信號，時鐘單元可采用GPS對時，存儲器單元存儲數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)并形成短時的歷史數(shù)據(jù)庫。
[0023]轉(zhuǎn)換單元具有信號發(fā)生器與光發(fā)射模塊，信號發(fā)生器接收數(shù)據(jù)處理光發(fā)射模塊采用DFB激光器模塊.它的譜線寬度非常窄.并能在高速脈沖調(diào)制下保持動態(tài)單縱模特性.其光波長非常穩(wěn)定。在光調(diào)制上.采用了外調(diào)制技術(shù)。模塊里包含了自動功率控制、線性化電路和自動溫度控制。自動溫度控制電路控制電熱敏的制冷器，它能保持激光器一個穩(wěn)定的工作溫度.減少了熱噪聲的產(chǎn)生。
[0024]如圖3所示，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖，傳輸單元包括光接收模塊、光纖線纜、信號調(diào)理電路與無線發(fā)射單元，光纖線纜的一端連接光發(fā)射模塊，另一端連接光接收模塊，光接收模塊采用了響應(yīng)速度高光電二極管作為光檢測器，光接收模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行調(diào)理后發(fā)送給無線發(fā)射單元，無線發(fā)射單元對電信號進(jìn)行振蕩后進(jìn)行無線傳輸，其中光纖線纜的長度選擇以無線發(fā)射單元在該點(diǎn)發(fā)射無線信號不受超高壓直流干擾為準(zhǔn)，即通過光纖傳輸將信號傳輸?shù)揭粋€電磁安全的環(huán)境中，采用無線發(fā)射方式對電信號進(jìn)行進(jìn)一步的傳輸，采用這種方式相對于光纖傳輸，降低了光纖布線的成本，避免了光纖維護(hù)及損耗成本，且比光纖具有更高的靈活性，具備無縫接入的特性，即在任何時間、任何地方、任何人在獲得無線認(rèn)可后即可獲得采樣數(shù)據(jù)，且無線傳輸還具有更好的擴(kuò)展與自組織能力，即多個監(jiān)測點(diǎn)可進(jìn)行組網(wǎng)通信。
[0025]進(jìn)一步地，傳輸單元還可僅采用光接收模塊與光纖線纜構(gòu)成，光纖線纜的一端連接光發(fā)射模塊，另一端連接光接收模塊，光接收模塊與最近的遠(yuǎn)程控制中心或電力站連接，該電力站采用信號調(diào)理電路調(diào)理信號并通過站內(nèi)通信線路或電力載波通信線路輸出到較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程控制中心或進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享。
[0026]遠(yuǎn)程控制中心具有無線接收單元，其接收無線發(fā)射單元發(fā)射的采樣信號，并通過數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，在數(shù)據(jù)越限時發(fā)出報警信號，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中作為歷史數(shù)據(jù)供以后調(diào)用，遠(yuǎn)程控制中心實(shí)時地對比多個監(jiān)測點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，并將多個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，當(dāng)兩個監(jiān)測點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)差值發(fā)生異常時，如正常情況下差值為5，異常時為10，發(fā)出報警信號，如單個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)比歷史數(shù)據(jù)的差值越限或?qū)崟r數(shù)據(jù)越限，發(fā)出報警信號。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括本地單元、傳輸單元與遠(yuǎn)程控制中心，其中本地單元包括超高壓采樣單元、分布式供電單元、儲能單元、控制器單元與轉(zhuǎn)換單元，并采用一抗電磁干擾的外殼將本地單元中的各單元設(shè)置其中。
2.如權(quán)利要求1所述的超高壓監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，超高壓采樣單元包括絕緣子泄漏電流檢測單元、環(huán)境監(jiān)測單元、雷擊監(jiān)測單元以及覆冰參數(shù)檢測單元，分布式供電單元，由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)構(gòu)成，包括太陽能電池板、風(fēng)能發(fā)電機(jī)、最大功率跟蹤控制器、整流濾波電路、充電控制器，所述太陽能電池板的電源輸出端與最大功率跟蹤控制器的輸入端連接，最大功率跟蹤控制器的輸出端連接充電控制器，風(fēng)能發(fā)電機(jī)的輸出端連接整流濾波電路，整流濾波電路的輸出端連接充電控制器，充電控制器的輸出端連接儲能單元，儲能單元由多個蓄電池串聯(lián)和/或并聯(lián)構(gòu)成，控制器包括電源單元、電力分配單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲器單元、時鐘單元以及數(shù)據(jù)處理單元，電源單元電連接至儲能單元，用于從儲能單元獲取電力以維持控制器及采樣單元的正常工作，電力分配單元電連接至各采樣單元，根據(jù)各采樣單元的用電情況合理進(jìn)行電力的分配，A/D轉(zhuǎn)換單元將采樣獲得的電壓、電流模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號提供給數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理單元接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理，時鐘單元提供時鐘信號，數(shù)據(jù)處理單元給需發(fā)送的數(shù)據(jù)打上時標(biāo)信號，時鐘單元采用GPS對時，存儲器單元存儲數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)并形成短時的歷史數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)換單元具有信號發(fā)生器與光發(fā)射模塊，信號發(fā)生器接收數(shù)據(jù)處理光發(fā)射模塊采用DFB激光器模塊，采用了外調(diào)制技術(shù)，DFB激光器模塊里包含了自動功率控制、線性化電路和自動溫度控制，自動溫度控制電路控制電熱敏的制冷器，傳輸單元包括光接收模塊、光纖線纜、信號調(diào)理電路與無線發(fā)射單元，光纖線纜的一端連接光發(fā)射模塊，另一端連接光接收模塊，光接收模塊采用了光電二極管作為光檢測器，光接收模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后輸出給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行調(diào)理后發(fā)送給無線發(fā)射單元，無線發(fā)射單元對電信號進(jìn)行振蕩后進(jìn)行無線傳輸，多個監(jiān)測點(diǎn)可進(jìn)行組網(wǎng)通信，遠(yuǎn)程控制中心具有無線接收單元，其接收無線發(fā)射單元發(fā)射的采樣信號，并通過數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，在數(shù)據(jù)越限時發(fā)出報警信號，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中作為歷史數(shù)據(jù)供以后調(diào)用，遠(yuǎn)程控制中心實(shí)時地對比多個監(jiān)測點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，并將多個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。
【文檔編號】G08C17/02GK104297634SQ201410560119
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月18日
【發(fā)明者】羅虎, 蘇海霞, 王修龐, 張雙梓, 張慧杰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司