本發(fā)明提供一種適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的信號(hào)變送器。適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：

中高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備是電力系統(tǒng)的主要組成部分，一旦出現(xiàn)故障，后果將不堪設(shè)想。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在中高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備出現(xiàn)的所有故障中，80％左右的故障屬于絕緣故障。隨著電力設(shè)備容量等級(jí)的不斷提高，局部放電已經(jīng)成為中高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備絕緣劣化的重要原因。因此，及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出中高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部局部放電量并排除系統(tǒng)潛在的故障具有重要的意義。

目前對(duì)中高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備的局部放電檢測(cè)主要還是進(jìn)行的日常巡檢，由于中高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備的數(shù)量較大，因此存在巡檢任務(wù)繁重、巡檢時(shí)間間隔長(zhǎng)、結(jié)果判斷依據(jù)主觀，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和絕緣狀況不能做出宏觀、統(tǒng)一的評(píng)估。為了解決上述問(wèn)題，中高壓開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備局放連續(xù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。系統(tǒng)通常配有一個(gè)中心樞紐，一系列分布式的測(cè)量節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)通常會(huì)配有瞬態(tài)地電壓(TEV，Transient Earth Voltage，TEV)^①、超聲波和高頻電流傳感器(High Frequency Current Transformer，HFCT)等多種非嵌入式的局部放電傳感器，節(jié)點(diǎn)數(shù)量可多達(dá)200多個(gè)。這些監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可以24小時(shí)連續(xù)工作，并通過(guò)同軸電纜將測(cè)試數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，再使用后臺(tái)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及處理。這種方法存在系統(tǒng)復(fù)雜度高，現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)困難，組網(wǎng)靈活性差，安裝成本高等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的信號(hào)變送器，該變送器可將采集到的局部放電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字化后的局部放電數(shù)據(jù)以無(wú)線(xiàn)方式傳輸給中心樞紐。變送器整體功耗小于1W，采用可充電鋰電池供電，一次完全充電后可供變送器連續(xù)工作三個(gè)月以上。另外本變送器體積小，重量輕，采用磁吸附的安裝方式組網(wǎng)靈活且具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的信號(hào)變送器，包括傳感器、信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)模塊、ARM處理器、時(shí)鐘同步單元、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)單元、電源模塊以及無(wú)線(xiàn)通信模塊。所述傳感器主要作用是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備發(fā)生局部放電活動(dòng)時(shí)伴隨產(chǎn)生的電脈沖、電磁幅射、介質(zhì)損耗、光、局部過(guò)熱以及聲波等信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再傳送到信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理。所述的信號(hào)處理模塊主要作用是對(duì)傳感器采集回來(lái)的原始信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，使其更容易地被模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊識(shí)別并具有更明顯的局部放電特征。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊作用是將處理后的局部放電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化并傳輸?shù)紸RM處理器進(jìn)行進(jìn)一步處理。所述的ARM處理器主要作用是接收模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸回來(lái)的局部放電數(shù)據(jù)并進(jìn)行進(jìn)一步處理，讀取當(dāng)前整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，將局部放電數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并傳送到無(wú)線(xiàn)通信模塊。所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊的作用是將采集回來(lái)的局部放電信號(hào)以無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)姆绞絺魉偷街行臉屑~中進(jìn)行進(jìn)一步分析處理。

本發(fā)明主要包括傳感器、信號(hào)處理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)模塊、ARM處理器、時(shí)鐘同步單元、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)單元、電源模塊以及無(wú)線(xiàn)通信模塊。傳感器與信號(hào)處理模塊相聯(lián)，信號(hào)處理模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相聯(lián)，ARM處理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘同步單元、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)單元、無(wú)線(xiàn)通信模塊連接，另外時(shí)鐘同步單元另一端則與無(wú)線(xiàn)通信模塊連接，電源模塊為各功能模塊提供工作電源。

所述傳感器可以是壓電陶瓷式的超聲波傳感器，也可以是電容式的瞬態(tài)地電壓傳感器，也可以是高頻電流傳感器。

所述的信號(hào)處理模塊只包括差分放大電路，相較于傳統(tǒng)的局部放電采集手持設(shè)備，將原來(lái)帶通濾波器、全波整流電路、低通濾波電路以及局放量量化電路的功能由ARM處理器進(jìn)行處理，從而大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜程度，提高了電路運(yùn)行的穩(wěn)定度以及降低了系統(tǒng)功耗。

所述的ARM處理器主要作用是協(xié)調(diào)控制接收模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸回來(lái)的局部放電數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析量化、相位匹配后儲(chǔ)存到擴(kuò)展儲(chǔ)存單元中，讀取從中心樞紐發(fā)送回來(lái)的當(dāng)前整個(gè)變送器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)鐘，接收到中心樞紐局放檢測(cè)任務(wù)后喚醒并進(jìn)行局部放電信號(hào)采集，將局部放電數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并發(fā)送到無(wú)線(xiàn)通信模塊，其余時(shí)間處于低功耗模式，間歇工作的模式最大限度地減少了系統(tǒng)工作時(shí)間，從而降低了系統(tǒng)的整體功耗。

所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊采用Dust Networks的SmartMesh產(chǎn)品，符合WIrelessHART/IEC62591和802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，約每分鐘每節(jié)點(diǎn)一個(gè)時(shí)鐘同步數(shù)據(jù)包，用于自動(dòng)地分配帶寬以進(jìn)行計(jì)時(shí)和管理器通信，采用在2.4G至2.485G頻段中進(jìn)行通道跳頻技術(shù)，減輕多徑衰落和干擾的影響。

本發(fā)明的有益效果是：基于變送器網(wǎng)內(nèi)的時(shí)間同步，預(yù)先排定了發(fā)送-接收對(duì)，使網(wǎng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都知道何時(shí)需進(jìn)行局部放電采集，在無(wú)需浪費(fèi)能量進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)間歇工作的模式，最大限度地減少了系統(tǒng)工作時(shí)間，從而降低了系統(tǒng)的整體功耗，使電池供電長(zhǎng)時(shí)間工作成為可能。同時(shí)采用無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的物聯(lián)方案，解決了有線(xiàn)組網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜度高，現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)困難，組網(wǎng)靈活性差，安裝成本高等問(wèn)題。

將傳感器采集到的局部放電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和數(shù)字化編碼后再傳送到信道中進(jìn)行傳輸，可有效抑制高壓系統(tǒng)干擾、空間電磁耦合干擾、低壓和配電系統(tǒng)干擾以及地線(xiàn)干擾等現(xiàn)場(chǎng)普遍存在的干擾。大大提升了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

附圖說(shuō)明

圖1為適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的信號(hào)變送器系統(tǒng)框架圖

具體實(shí)施方式

該適用于高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的信號(hào)變送器通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)，首先根據(jù)高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的需求選擇不同傳感器類(lèi)型的局部放電信號(hào)變送器，通過(guò)磁吸附的方式固定在需要監(jiān)測(cè)的高壓開(kāi)關(guān)柜的相應(yīng)位置上。在放置高壓開(kāi)關(guān)柜的變電房的控制室中放置中心樞紐，并將中心樞紐連接到中心控制計(jì)算機(jī)上，中心樞紐會(huì)自動(dòng)掃描處于通信范圍內(nèi)的變送器節(jié)點(diǎn)，并準(zhǔn)確區(qū)分變送器傳感器類(lèi)型后型成變 送器列表。在中心控制計(jì)算機(jī)上控制中心樞紐輸入各變送器的布置位置信息以及各變送器觸發(fā)采集的條件，各變送器節(jié)點(diǎn)即可跟據(jù)設(shè)置進(jìn)行局放數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)匯總回傳到中心樞紐中，用戶(hù)通過(guò)中心控制計(jì)算機(jī)可以對(duì)布置在運(yùn)行中的高壓開(kāi)關(guān)柜上的各個(gè)變送器的狀況進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。該技術(shù)通過(guò)對(duì)多個(gè)變送器的局部放電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、分析和處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而為管理、技術(shù)人員提供決策服務(wù)和技術(shù)支持。