[發(fā)明專利]基于微光傳感器的GIS開關(guān)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711119681.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN107884690A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳凡;劉海濤;李軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01R31/12
• 分類號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32243
• 代理人: 王素琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于微光傳感器的GIS開關(guān)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，涉及電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)對(duì)電力需求的不斷擴(kuò)大，供電系統(tǒng)復(fù)雜程度不斷加大，用戶對(duì)開關(guān)設(shè)備小型化、免維護(hù)、智能化的要求越來越高。在35kV及以上電壓等級(jí)，常規(guī)的以空氣為絕緣介質(zhì)的開關(guān)柜普遍體積較大，重量較重，操作困難，不能滿足在高海拔、潮濕、污穢等惡劣環(huán)境條件下的使用要求。在這種背景下，體積小的GIS開關(guān)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

GIS(Gas Insulated Switchgear)開關(guān)是氣體絕緣全封閉組合電器的英文簡(jiǎn)稱，是指氣體絕緣全封閉組合開關(guān)，由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組成，這些設(shè)備或部件全部封閉在金屬接地的外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的SF₆絕緣氣體，具有體積小，絕緣程度高，滅弧時(shí)間短的特點(diǎn)。

GIS是運(yùn)行可靠性高、維護(hù)工作量少、檢修周期長(zhǎng)的高壓電氣設(shè)備，其故障率只有常規(guī)設(shè)備的20%～40%，但GIS也有其固有的缺點(diǎn)，由于SF₆氣體的泄漏、外部水分的滲入、導(dǎo)電雜質(zhì)的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導(dǎo)致GIS內(nèi)部閃絡(luò)故障。GIS的全密封結(jié)構(gòu)使故障的定位及檢修比較困難，檢修工作繁雜，事故后平均停電檢修時(shí)間比常規(guī)設(shè)備長(zhǎng)，其停電范圍大，常涉及非故障元件。

現(xiàn)有針對(duì)GIS開關(guān)故障在線監(jiān)測(cè)的設(shè)備主要是局放監(jiān)測(cè)儀，采用超聲或高頻傳感器接收電氣故障時(shí)發(fā)出的超聲或高頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)內(nèi)部故障的檢測(cè)和定位。此方案在實(shí)際檢修和在線監(jiān)測(cè)設(shè)備中得到了實(shí)際應(yīng)用，積累了大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但是高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中存在大量機(jī)械振動(dòng)發(fā)出的超聲波和電磁輻射，對(duì)超聲、高頻傳感器的干擾極其嚴(yán)重，經(jīng)常導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)的局放設(shè)備誤判，嚴(yán)重影響電力設(shè)備的正常安全運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于微光傳感器的新型GIS開關(guān)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，通過柜體內(nèi)的光信息來分析開關(guān)柜的內(nèi)部閃絡(luò)和局放故障，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中存在大量機(jī)械振動(dòng)發(fā)出的超聲波和電磁輻射，對(duì)超聲、高頻傳感器的干擾極其嚴(yán)重，經(jīng)常導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)的局放設(shè)備誤判，嚴(yán)重影響電力設(shè)備的正常安全運(yùn)行的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于微光傳感器的GIS開關(guān)局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括微光采集器和監(jiān)控處理終端，

微光采集器：將GIS開關(guān)內(nèi)部的光信號(hào)和開關(guān)狀態(tài)采集轉(zhuǎn)換后傳送至監(jiān)控處理終端；

監(jiān)控處理終端：根據(jù)采集到的光信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分析，同時(shí)剔除開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的正常弧光信號(hào)，記錄并分析數(shù)據(jù)結(jié)果，得出檢修建議。

進(jìn)一步地，微光采集器包括微光傳感器、光電轉(zhuǎn)換模塊、高速AD采樣模塊、開關(guān)量檢測(cè)模塊、CPU控制模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊和電源模塊，微光傳感器設(shè)于GIS開關(guān)的外殼上，微光傳感器依次通過光電轉(zhuǎn)換模塊、高速AD采樣模塊連接CPU控制模塊的信號(hào)輸入端，CPU控制模塊的信號(hào)輸入端還連接開關(guān)量檢測(cè)模塊，CPU控制模塊的信號(hào)輸出端通過通信模塊連接監(jiān)控處理終端，CPU控制模塊還連接數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊和電源模塊。

進(jìn)一步地，微光采集器中，微光傳感器采用廣角光學(xué)鏡頭檢測(cè)柜內(nèi)光信號(hào)，微光傳感器通過塑料光纖將信號(hào)傳送至光電轉(zhuǎn)換模塊，高速AD采樣模塊負(fù)責(zé)將光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換出來的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)同時(shí)傳送給CPU控制模塊；CPU控制模塊同時(shí)通過開關(guān)量檢測(cè)模塊獲得開關(guān)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，記錄其動(dòng)作時(shí)刻；通信模塊負(fù)責(zé)CPU控制模塊與監(jiān)控處理終端的通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下發(fā)，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)；數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)存儲(chǔ)CPU控制模塊記錄下的光信息和開關(guān)量動(dòng)作信息；電源模塊負(fù)責(zé)給微光采集器的各模塊供電。

進(jìn)一步地，微光采集器通過工業(yè)以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線連接監(jiān)控處理終端。

一種采用上述任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的基于微光傳感器的GIS開關(guān)局放在線監(jiān)測(cè)方法，

通過微光采集器將GIS開關(guān)內(nèi)部的光信號(hào)和開關(guān)狀態(tài)采集轉(zhuǎn)換后傳送至監(jiān)控處理終端；

監(jiān)控處理終端根據(jù)采集到的光信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行分析，同時(shí)剔除開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的正常弧光信號(hào)，記錄并分析數(shù)據(jù)結(jié)果，得出檢修建議。

進(jìn)一步地，通過微光采集器將GIS開關(guān)內(nèi)部的光信號(hào)和開關(guān)狀態(tài)采集轉(zhuǎn)換后傳送至監(jiān)控處理終端，具體為，