[發明專利]基于感應取能技術的變電設備綜合狀態監測系統

在審

• 申請號: 201410673989.2
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104390662A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 章義軍;金國亮;高久國;丁海華;鄭城;周俊杰;何鋒;何寅
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網浙江省電力公司湖州供電公司;國網浙江安吉縣供電公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H02J7/02
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 秦曉剛

技術領域

本發明涉及一種變電設備綜合狀態監測系統。

背景技術

為加強智能電網的建設，保障電網的安全運行，現代化的變電狀態監測手段是必不可少的環節，國內外對變電設備在線監測及帶電檢測技術的探索和研究已有30多年的歷史。隨著電網建設的加速和市場經濟的推進，我國目前成為既是全球變電設備狀態在線監測與診斷裝置最大的市場，又是生產及推銷這類裝置最多的國家，而在研究水平上與國外同步甚至在某些方面領先的成果還難于產業化和推廣運用。

雖然在線監測裝置在電網內應用越來越多，但由于很多裝置在技術上并不十分成熟，其運行穩定性較差，功能也有待完善。實際應用情況表明，一些早期的監測裝置存在設計不合理、原理不準確等問題，需要綜合考慮新工藝和新技術進行改進和完善，提高其穩定性和準確性，確保傳感器等重要部件的自身質量和現場測量中的可靠性，才能提高在線監測的效果，而提高可靠性的一個很重要的因素就在于保障其供電能力。縱觀當前的在線監測裝置供電技術，存在較大的局限性：

(1)電池供電

電池本身在高電壓和強電磁環境中存在安全隱患；在有限的電池電量供應前提下，通常以降低采樣頻率以保證系統可以長時間的工作，數據實時性較差；定期更換電池帶來巨大的維護成本；裝置體積較大，安裝位置受到較大的制約。

(2)太陽能供電

由于大多的輸電線路地處偏遠，難以按常規辦法解決電源供給問題，因而這些設備的供電一般采用太陽能供電。太陽能供電由于受能量轉換率、氣候環境及成本等因素限制，無法充分滿足設備對供能在全天候方面和長期穩定性方面的要求，不得不加入蓄電池以存儲電能。但由于蓄電池本身的壽命問題(一般2到3年)使得設備的維護成本大大增加，導致高壓輸電線路上難以普及性實現在線實時監控功能。

(3)CT感應取電

感應取電裝置體積較大，在狹小的空間內安裝困難；安裝過程繁瑣，時間周期長；母線電流的實時變化造成供電系統出現沖擊而損壞，同時變電站復雜的電磁干擾也會直接導致電路工作異常，測溫裝置易損耗，安全性、可靠性較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種基于感應取能技術的變電設備綜合狀態監測系統，通過感應取能進行供電，確保供電能力，加強在線監測的可靠性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：基于感應取能技術的變電設備綜合狀態監測系統，包括傳感器和供源裝置，所述傳感器包括油質傳感單元和氣體傳感器，所述油質傳感單元包括石英晶體及設于石英晶體輸入端和輸出端的叉指換能器，所述氣體傳感器包括聲表面波發生裝置、聲表面波激發裝置、探測光束發射裝置以及光束強度檢測裝置，所述聲表面波發生裝置包括金屬靶材和設于金屬靶材表面的氣體選擇性吸附膜，所述聲表面波激發裝置向聲表面波發生裝置,發射激光并在聲表面波發生裝置中激發出各種波型，所述探測光束發射裝置向聲表面波發生裝置發射探測光束，所述光束強度檢測裝置接收探測光束的反射光并檢測探測光束的強度；所述供源裝置由感應取能裝置、整流穩壓單元和蓄電池組成，所述感應取能裝置為電場能集能裝置，所述電場能集能裝置收集環境中產生的高壓線路耦合能量并轉換為電能，經整流穩壓單元整流穩壓后儲存在蓄電池池中為傳感器供電；還包括數據處理單元和對外通信單元，所述數據處理單元將傳感單元采集的信號轉換成數字信號，所述對外通信單元完成單臺設備內部各傳感器的數據通信功能。

優選的，所述電場能集能裝置包括平板電容器，該平板電容器置于交變電場中。

優選的，所述整流穩壓單元集成一個整流器和一個降壓型轉換器。

優選的，所述聲表面波激發裝置包括激光器、濾光片以及聚焦透鏡，激光器激發激光脈沖，激光脈沖通過濾光片濾波后，被聚焦透鏡聚焦到聲表面波發生裝置上。

優選的，所述探測光束發射裝置包括半導體激光器，所述半導體激光激發的探測光束由聚焦透鏡聚焦聲表面波發生裝置表面。

優選的，所述光束強度檢測裝置包括光電倍增管，探測光束的反射光由一個顯微透鏡聚焦并通過光電倍增管轉化為電信號。

本發明為解決變電設備綜合狀態監測系統供電局限的問題，在系統中加入高壓感應取能裝置，充分利用感應取能技術為系統中的相關設備提供穩定電能，高壓感應取能技術是一種利用高壓輸電線路周圍感應的電磁能量獲取電能的新型感應取電技術。該技術能夠將輸電導線周圍的電磁能量轉化為電能，為安裝在附近的電氣設備提供穩定的電源，能保證負載設備的長期穩定供電，適合作為高壓輸電導線上在線檢測、監控、巡檢、防盜等電氣設備的電源供給裝置。

本發明的有益效果：