專利名稱：智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)中使用的傳統(tǒng)中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備智能化程度不高，即使小部分的開(kāi)關(guān)設(shè)備加裝了測(cè)控裝置，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜位置狀態(tài)、電流電壓測(cè)量，而不能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性、絕緣監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等功能，對(duì)于開(kāi)關(guān)柜存在類如絕緣降低等隱患新故障只能通過(guò)定期的人為檢測(cè)手段，這種方式既不能實(shí)時(shí)預(yù)知設(shè)備的狀態(tài)，又會(huì)浪費(fèi)大量的人工，對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展存在一定的局限性。傳統(tǒng)的測(cè)量斷路器行程的傳感器多采用角度傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)，角度傳感器用于檢測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或角位移轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲、高靈敏度、高重復(fù)性、接近無(wú)限轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)量時(shí)僅能測(cè)量主傳動(dòng)軸的角度，不能實(shí)時(shí)反映斷路器三相觸頭的運(yùn)動(dòng)，不能感知三相觸頭的不同步性，對(duì)斷路器的行程監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，能夠在線準(zhǔn)確獲取到開(kāi)關(guān)柜中斷路器的機(jī)械特性參數(shù)及開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主要器件的實(shí)時(shí)圖像、溫度、絕緣等數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)報(bào)警。一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開(kāi)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(cè)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(cè)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(jì)算模塊和報(bào)警|吳塊；所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計(jì)算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)度、分合閘線圈電流電壓有效值；所述報(bào)警模塊用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(shí)發(fā)送
報(bào)警信息。一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法，包括如下步驟通過(guò)連接在斷路器動(dòng)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(guò)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(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的紅外視頻監(jiān)視裝置采集開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)；通過(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的聲表面波測(cè)溫裝置采集開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)；通過(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣監(jiān)視裝置采集開(kāi)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(jì)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(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(shí)，則發(fā)送報(bào)警信息。上述智能開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)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(zhǎng)度、行程總時(shí)間等斷路器機(jī)械特性參數(shù)和合/分閘回路及儲(chǔ)能回路的電壓電流；同時(shí)采用紅外視頻監(jiān)視裝置、聲表面波測(cè)溫裝置、絕緣監(jiān)視裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中的圖像、溫度、絕緣等參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)了解開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀況，掌握其變化趨勢(shì)，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(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中斷路器分閘時(shí)線圈電流值的時(shí)間變化示意圖。圖3為本發(fā)明智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法在一實(shí)施例中的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1所示，是本發(fā)明智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括開(kāi)關(guān)柜10，開(kāi)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(cè)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(dòng)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(cè)溫裝置60和所述絕緣監(jiān)視裝置70都安裝在開(kāi)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(cè)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(cè)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(jì)算模塊和報(bào)警模塊；所述計(jì)算模塊801用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計(jì)算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)度、分合閘線圈電流電壓有效值；
所述報(bào)警模塊802用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(shí)發(fā)送報(bào)警信息。在本實(shí)施例中，通過(guò)與斷路器動(dòng)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(jì)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(hào)輸出，方便采集數(shù)據(jù)，產(chǎn)品本身和被測(cè)物體無(wú)滑動(dòng)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(jiǎn)捷、抗干擾能力強(qiáng)，直線位移傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分別同步測(cè)量三個(gè)斷路器觸頭的位移，測(cè)量直接，中間轉(zhuǎn)換誤差??；同時(shí)直線位移傳感器30本身具有如下特點(diǎn)①無(wú)摩擦測(cè)量LVDT的可動(dòng)鐵芯和線圈之間通常沒(méi)有實(shí)體接觸，也就是說(shuō)LVDT是沒(méi)有摩擦的部件；它被用于可以承受輕質(zhì)鐵芯負(fù)荷，但無(wú)法承受摩擦負(fù)荷的重要測(cè)量；②無(wú)限的機(jī)械壽命由于LVDT的線圈及其鐵芯之間沒(méi)有摩擦和接觸，因此不會(huì)產(chǎn)生任何磨損。這樣，LVDT的機(jī)械壽命，理論上是無(wú)限長(zhǎng)的；③無(wú)限的分辨率LVDT的無(wú)摩擦運(yùn)作及其感應(yīng)原理使它具備兩個(gè)顯著的特性；第一個(gè)特性是具有真正的無(wú)限分辨率。這意味著LVDT可以對(duì)鐵芯最微小的運(yùn)動(dòng)作出響應(yīng)并生成輸出。本實(shí)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(cè)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(cè)量各種波形電流和電壓值且精度高、響應(yīng)時(shí)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(shí)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(kāi)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(kāi)關(guān)柜內(nèi)的實(shí)際圖像情況；本系統(tǒng)可設(shè)置3路紅外視頻探頭，分別實(shí)時(shí)監(jiān)視開(kāi)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(shí)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(kāi)關(guān)柜10內(nèi)，與所述控制系統(tǒng)80連接；通過(guò)聲表面波器件60采集外部溫度傳感器的信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主
要接點(diǎn)的溫度情況，并可通過(guò)控制系統(tǒng)80繪制被測(cè)接點(diǎn)的溫度曲線，并能給出溫度異常預(yù)
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目O傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)設(shè)備的測(cè)溫普遍采用的是非接觸式紅外測(cè)溫技術(shù)，它具有快速、非接觸和可測(cè)小目標(biāo)的特點(diǎn)，在行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。當(dāng)由紅外測(cè)溫儀測(cè)溫時(shí)，被測(cè)物體發(fā)射出的紅外能量，通過(guò)紅外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)在探測(cè)器上轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)的溫度讀數(shù)顯示出來(lái)，有幾個(gè)決定精確測(cè)溫的重要因素，最重要的因素是發(fā)射率、視場(chǎng)、到光斑的距離和光斑的位置。但非接觸式紅外測(cè)溫技術(shù)在溫度測(cè)量時(shí)受被測(cè)物體的外觀、顏色、污垢等影響較大，存在較大的測(cè)量不確定性，而且非接觸式紅外測(cè)溫傳感器安裝時(shí)受到開(kāi)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(cè)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(guò)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(shí)現(xiàn)濾波、延時(shí)、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(wú)線無(wú)源、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)、體積小、安裝靈活、非接觸等特點(diǎn)。本實(shí)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(kāi)關(guān)柜內(nèi)，與所述控制系統(tǒng)80連接；通過(guò)絕緣監(jiān)視裝置70實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主要絕緣器件的絕緣情況，并可通過(guò)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。控制系統(tǒng)80通過(guò)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(guò)計(jì)算模塊801計(jì)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(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)度、分合閘線圈電流有效值；通過(guò)直線位移傳感器30采集的斷路器20的位移值，可計(jì)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(kāi)距；⑤行程總時(shí)間超行程長(zhǎng)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(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)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(cè)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(dòng)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(cè)溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開(kāi)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(cè)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(cè)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(jì)算模塊和報(bào)警模塊； 所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述位移值和輸出電流，計(jì)算斷路器的分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)度、分合閘線圈電流電壓有效值； 所述報(bào)警模塊用于在所述分合閘行程、分合閘平均速度、觸頭開(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(shí)發(fā)送報(bào)警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還設(shè)有GPS對(duì)時(shí)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)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(cè)溫裝置和絕緣監(jiān)視裝置都通過(guò)485通訊總線與所述控制系統(tǒng)連接。
4.一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過(guò)連接在斷路器動(dòng)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(guò)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(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的紅外視頻監(jiān)視裝置采集開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)； 通過(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的聲表面波測(cè)溫裝置采集開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)； 通過(guò)安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣監(jiān)視裝置采集開(kāi)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(jì)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(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(kāi)距、行程總時(shí)間、超行程長(zhǎng)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(shí)，則發(fā)送報(bào)警信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能化開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)溫裝置和所述絕緣監(jiān)視裝置都安裝在所述開(kāi)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(cè)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(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明能在線準(zhǔn)確獲取到開(kāi)關(guān)柜中斷路器的機(jī)械特性參數(shù)、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)主要器件的實(shí)時(shí)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(shí)及時(shí)報(bào)警。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103078404SQ20121059389
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)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(guó)俊, 李愛(ài)波, 楊柳, 張顯聰, 何勇, 汪民, 李徽勝 申請(qǐng)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