基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及變電設備監(jiān)測技術，具體是一種基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明解決了現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)數據傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、數據共享性差、數據采集全面性差、數據采集實時性差、運行可靠性差、維護成本高、安裝難度高的問題?；跓o源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括電容式電場能集能裝置、整流器、DC/DC轉換器、SAW油質傳感器、高壓帶電傳感器、無線數據采集器、變電站IED、變電站CAC、監(jiān)測主機、數據庫服務器、閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防主站、五防鎖具、無線通用串行總線、CAN總線、紅外線信道。本發(fā)明適用于變電設備的監(jiān)測。
【專利說明】基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變電設備監(jiān)測技術，具體是一種基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]作為電網的重要組成部分，變電設備能否可靠安全地運行直接關系到電網運行的可靠性和安全性。因此，為了保證電網運行的可靠性和安全性，目前主要采用變電設備監(jiān)測系統(tǒng)來對變電設備的綜合狀態(tài)進行監(jiān)測。在現有技術條件下，變電設備監(jiān)測系統(tǒng)由于自身結構所限，存在如下問題:其一，現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)普遍缺少合理的網絡拓撲結構，導致其存在數據傳輸不穩(wěn)定的問題，由此直接影響電網運行的可靠性和安全性。其二，現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)普遍缺少統(tǒng)一高效的傳輸介質，導致其存在數據傳輸速度慢、數據共享性差的問題，由此同樣影響電網運行的可靠性和安全性。其三，現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)普遍缺少對充油變電設備的油質參數進行監(jiān)測的功能，導致其存在數據采集全面性差的問題，由此同樣影響電網運行的可靠性和安全性。其四，現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)普遍采用電池或CT取電電源來對傳感器進行供電。其中，采用電池供電存在如下問題:一、由于電池的電量有限，通常需要降低傳感器的采樣頻率以保證系統(tǒng)可以長時間的工作，由此導致系統(tǒng)存在數據采集實時性差的問題。二、電池在高電壓和強電磁環(huán)境中存在安全隱患，由此導致系統(tǒng)存在運行可靠性差的問題。三、電池需要定期進行更換，由此導致系統(tǒng)存在維護成本高的問題。四、電池的體積較大，由此導致系統(tǒng)存在安裝難度高的問題。采用CT取電電源供電存在如下問題:一、母線電流的實時變化和變電站復雜的電磁干擾會導致CT取電電源出現沖擊而損壞，由此同樣導致系統(tǒng)存在運行可靠性差的問題。二、CT取電電源的體積較大，由此同樣導致系統(tǒng)存在安裝難度高的問題?；诖?，有必要發(fā)明一種全新的變電設備監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)數據傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、數據共享性差、數據采集全面性差、數據采集實時性差、運行可靠性差、維護成本高、安裝難度高的問題。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明為了解決現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)數據傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、數據共享性差、數據采集全面性差、數據采集實時性差、運行可靠性差、維護成本高、安裝難度高的問題，提供了一種基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術方案實現的:基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括電容式電場能集能裝置、整流器、DC/DC轉換器、SAW (Surface Acoustic Wave，聲表面波)油質傳感器、高壓帶電傳感器、無線數據采集器、變電站IED (IntelligentElectronic Device,智能電子設備)、變電站 CAC (Condit1n Acquisit1n Controller,狀態(tài)接入控制器)、監(jiān)測主機、數據庫服務器、閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防主站、五防鎖具、無線通用串行總線、CAN總線、紅外線信道；其中，SAW油質傳感器的數目、高壓帶電傳感器的數目均為多個；無線數據采集器的數目為兩個；無線通用串行總線的數目、CAN總線的數目均為兩路；電容式電場能集能裝置的輸出端與整流器的輸入端連接；整流器的輸出端與DC/DC轉換器的輸入端連接；DC/DC轉換器的輸出端分別與各個SAW油質傳感器的供電輸入端、各個高壓帶電傳感器的供電輸入端連接；各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器均與第一路無線通用串行總線連接；各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器、第一路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構；各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器均與第二路無線通用串行總線連接；各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器、第二路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構；各個無線數據采集器、變電站IED均與第一路CAN總線連接；各個無線數據采集器、變電站IED、第一路CAN總線共同構成總線型拓撲結構；變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器均與第二路CAN總線連接；變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器、第二路CAN總線共同構成總線型拓撲結構；監(jiān)測主機通過紅外線信道與變電站CAC連接；電腦鑰匙通過紅外線信道與閉鎖控制器連接；五防主站、五防鎖具均通過紅外線信道與電腦鑰匙連接。
[0005]具體工作過程如下:各個SAW油質傳感器實時采集變電設備的油質參數數據(包括粘度、電導率、介電常數、介質損耗)，并將采集到的油質參數數據實時發(fā)送至第一路無線通用串行總線。第一個無線數據采集器實時訪問第一路無線通用串行總線并獲取油質參數數據，然后將獲取到的油質參數數據實時發(fā)送至第一路CAN總線。各個高壓帶電傳感器實時采集變電設備的高壓帶電數據，并將采集到的高壓帶電數據實時發(fā)送至第二路無線通用串行總線。第二個無線數據采集器實時訪問第二路無線通用串行總線并獲取高壓帶電數據，然后將獲取到的高壓帶電數據實時發(fā)送至第一路CAN總線。變電站IED實時訪問第一路CAN總線并獲取油質參數數據和高壓帶電數據，然后對獲取到的油質參數數據和高壓帶電數據進行實時匯總，并將匯總后的油質參數數據和高壓帶電數據實時發(fā)送至第二路CAN總線。變電站CAC實時訪問第二路CAN總線并獲取油質參數數據和高壓帶電數據，然后對獲取到的油質參數數據和高壓帶電數據進行實時處理，并通過紅外線信道將處理后的油質參數數據和高壓帶電數據實時發(fā)送至監(jiān)測主機。監(jiān)測主機對接收到的油質參數數據和高壓帶電數據進行實時分析和顯示。數據庫服務器實時訪問第二路CAN總線并獲取油質參數數據和高壓帶電數據，然后對獲取到的油質參數數據和高壓帶電數據進行實時存儲和共享。閉鎖控制器實時訪問第二路CAN總線并獲取油質參數數據和高壓帶電數據，然后根據獲取到的油質參數數據和高壓帶電數據實時生成控制指令，并通過紅外線信道將生成的控制指令實時發(fā)送至電腦鑰匙。電腦鑰匙根據接收到的控制指令實時生成動作信號，并通過紅外線信道將生成的動作信號實時發(fā)送至五防鎖具。五防鎖具根據接收到的動作信號進行打開或關閉。與此同時，電腦鑰匙通過紅外線信道將接收到的控制指令實時發(fā)送至五防主站。五防主站對接收到的控制指令進行實時存儲和顯示。在此過程中，電容式電場能集能裝置置于母線產生的交變電場中，并在交變電場的作用下感應出交流電壓。感應出的交流電壓首先經整流器進行整流，然后經DC/DC轉換器進行穩(wěn)壓，由此向各個SAW油質傳感器、各個高壓帶電傳感器進行供電。
[0006]基于上述過程，與現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)相比，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)通過采用全新結構，具備了如下優(yōu)點:其一，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)采用SAW油質傳感器、無線數據采集器、無線通用串行總線構成了第一個總線型拓撲結構，采用高壓帶電傳感器、無線數據采集器、無線通用串行總線構成了第二個總線型拓撲結構，采用無線數據采集器、變電站IED、CAN總線構成了第三個總線型拓撲結構，采用變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器、CAN總線構成了第四個總線型拓撲結構，其通過利用總線型拓撲結構結構簡單、所需要的傳輸介質少、無中心節(jié)點、任何節(jié)點的故障都不會造成全網癱瘓、可靠性高、易于擴充的優(yōu)點，具備了合理的網絡拓撲結構，因此其數據傳輸更穩(wěn)定。其二，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)采用紅外線信道作為傳輸介質，其通過利用紅外線信道不易被人發(fā)現和截獲、保密性強、抗干擾性強、安裝方便靈活、不受地理范圍約束的優(yōu)點，具備了統(tǒng)一高效的傳輸介質，因此其數據傳輸速度更快、數據共享性更高。其三，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)采用SAW油質傳感器實現了對充油變電設備的油質參數進行監(jiān)測，因此其數據采集全面性更高。其四，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)采用電容式電場能集能裝置來對傳感器進行供電。與采用電池供電相比，電容式電場能集能裝置具備如下優(yōu)點:一、電容式電場能集能裝置能夠持續(xù)感應出交流電壓，其電量不受限，無需降低傳感器的采樣頻率即可保證系統(tǒng)長時間的工作，由此使得系統(tǒng)的數據采集實時性更高。二、電容式電場能集能裝置不受高電壓和強電磁環(huán)境的影響，由此使得系統(tǒng)的運行可靠性更高。三、電容式電場能集能裝置無需進行更換，由此使得系統(tǒng)的維護成本更低。四、電容式電場能集能裝置的體積更小，由此使得系統(tǒng)的安裝難度更低。與CT取電電源供電相比，電容式電場能集能裝置具備如下優(yōu)點:一、電容式電場能集能裝置不受母線電流的實時變化和變電站復雜的電磁干擾影響，由此使得系統(tǒng)的運行可靠性更高。二、電容式電場能集能裝置的體積更小，由此使得系統(tǒng)的安裝難度更低。綜上所述，本發(fā)明所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)通過采用全新結構，有效解決了現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)數據傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、數據共享性差、數據采集全面性差、數據采集實時性差、運行可靠性差、維護成本高、安裝難度高的問題。
[0007]本發(fā)明有效解決了現有變電設備監(jiān)測系統(tǒng)數據傳輸不穩(wěn)定、數據傳輸速度慢、數據共享性差、數據采集全面性差、數據采集實時性差、運行可靠性差、維護成本高、安裝難度高的問題，適用于變電設備的監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0009]基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括電容式電場能集能裝置、整流器、DC/DC轉換器、SAW油質傳感器、高壓帶電傳感器、無線數據采集器、變電站IED、變電站CAC、監(jiān)測主機、數據庫服務器、閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防主站、五防鎖具、無線通用串行總線、CAN總線、紅外線信道；
其中，SAW油質傳感器的數目、高壓帶電傳感器的數目均為多個；無線數據采集器的數目為兩個；無線通用串行總線的數目、CAN總線的數目均為兩路；
電容式電場能集能裝置的輸出端與整流器的輸入端連接；
整流器的輸出端與DC/DC轉換器的輸入端連接； DC/DC轉換器的輸出端分別與各個SAW油質傳感器的供電輸入端、各個高壓帶電傳感器的供電輸入端連接；
各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器均與第一路無線通用串行總線連接；各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器、第一路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構；
各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器均與第二路無線通用串行總線連接；各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器、第二路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構；
各個無線數據采集器、變電站IED均與第一路CAN總線連接；各個無線數據采集器、變電站IED、第一路CAN總線共同構成總線型拓撲結構；
變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器均與第二路CAN總線連接；變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器、第二路CAN總線共同構成總線型拓撲結構；監(jiān)測主機通過紅外線信道與變電站CAC連接；
電腦鑰匙通過紅外線信道與閉鎖控制器連接；
五防主站、五防鎖具均通過紅外線信道與電腦鑰匙連接。
[0010]具體實施時，所述電容式電場能集能裝置為鉭電容式電場能集能裝置；所述整流器為低損耗整流器；所述DC/DC轉換器為高效率降壓型DC/DC轉換器。
【權利要求】
1.一種基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括電容式電場能集能裝置、整流器、DC/DC轉換器、SAff油質傳感器、高壓帶電傳感器、無線數據采集器、變電站IED、變電站CAC、監(jiān)測主機、數據庫服務器、閉鎖控制器、電腦鑰匙、五防主站、五防鎖具、無線通用串行總線、CAN總線、紅外線信道； 其中，SAW油質傳感器的數目、高壓帶電傳感器的數目均為多個；無線數據采集器的數目為兩個；無線通用串行總線的數目、CAN總線的數目均為兩路； 電容式電場能集能裝置的輸出端與整流器的輸入端連接； 整流器的輸出端與DC/DC轉換器的輸入端連接； DC/DC轉換器的輸出端分別與各個SAW油質傳感器的供電輸入端、各個高壓帶電傳感器的供電輸入端連接； 各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器均與第一路無線通用串行總線連接；各個SAW油質傳感器、第一個無線數據采集器、第一路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構； 各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器均與第二路無線通用串行總線連接；各個高壓帶電傳感器、第二個無線數據采集器、第二路無線通用串行總線共同構成總線型拓撲結構； 各個無線數據采集器、變電站IED均與第一路CAN總線連接；各個無線數據采集器、變電站IED、第一路CAN總線共同構成總線型拓撲結構； 變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器均與第二路CAN總線連接；變電站IED、變電站CAC、數據庫服務器、閉鎖控制器、第二路CAN總線共同構成總線型拓撲結構；監(jiān)測主機通過紅外線信道與變電站CAC連接； 電腦鑰匙通過紅外線信道與閉鎖控制器連接； 五防主站、五防鎖具均通過紅外線信道與電腦鑰匙連接。
2.根據權利要求1所述的基于無源傳感的變電設備綜合狀態(tài)無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電容式電場能集能裝置為鉭電容式電場能集能裝置；所述整流器為低損耗整流器；所述DC/DC轉換器為高效率降壓型DC/DC轉換器。
【文檔編號】H02J13/00GK104283323SQ201410607667
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】高久國, 金國亮, 章義軍, 鄭城, 周俊杰, 丁海華, 楊超, 趙磊, 何鋒 申請人: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, 山西振中電力軟件有限公司