一种基于在线监测技术的开关柜的制作方法

1.本发明属于开关柜领域，具体涉及一种基于在线监测技术的开关柜。


背景技术：

2.国内外有多家科研单位和企业对无线测温及开关柜带电检测有独立的研究，但是结合无线测温及局放在线监测，实现对开关柜运行状态综合分析尚无具体研究及大规模应用。
3.目前国内各企业常用的测温装置有有源无线测温、感应取电、光纤测温等方式。其中有源无线测温法采用电池供电，传感器尺寸较大，使用寿命约为2～8 年，测量精度较低，存在一定的安全隐患，且需要定期进行停电维护；感应取电法通过对电流互感器进行电磁感应获取电源，传感器尺寸较大，使用寿命约为 10年，测量精度较低，存在一定的安全隐患，且需要定期进行停电维护；光纤测温法采用有源供电，传感器尺寸较大，使用寿命为5～8年，数据传输需采用有线传输，测量精度高，但仍需定期进行停电维护，本实施例采用无源无线测温装置对开关柜动静触头进行实时测温及绝缘分析判断有理论及技术依据。
4.国内现有的开关柜局放带电测试主要是通过离线人工巡检来实现。通过手持局放测试仪及不同类型的局放信号接收传感器，对开关柜某一种局放信号进行巡检。这种局放带的测试效率低，耗费大量人力物力，同时由于是离线某一时刻的数据采集，无法准确判断开关柜内部局放的发展趋势。


技术实现要素：

5.本发明提供的一种基于在线监测技术的开关柜，能有效解决现有技术存在的问题。
6.本发明提供的一种基于在线监测技术的开关柜，开关柜内设有无源无线测温传感器、局放传感器、温湿度传感器和电流采集传感器，还包括通讯管理机、路由器、监控主机、后台系统服务器和远动机；无线测温传感器、局放传感器、温湿度传感器和电流采集传感器连接通讯管理机，通讯管理机连接路由器，路由器还连接监控主机、后台系统服务器和远动机。
7.作为本发明的进一步优化，无源无线测温传感器包括无线温度传感器、测温通讯终端和温度监测报警系统。
8.作为本发明的进一步优化，无线温度传感器使用zigbee无线传输协议，采用433mhz无线传输频段与发射接收装置进行通讯将监测点温度数据传输给测温通讯终端。
9.作为本发明的进一步优化，局放传感器采用tev、ae、uhf三合一局放传感技术。
10.作为本发明的进一步优化，局放传感器包括监测前端、监控主机和后台服务器，监测前端连接监控主机，监控主机连接后台服务器。
11.本发明利用在线监测技术对开关柜触头温度、局部放电产生的暂态地电压信号(tev)、超声波信号(ae)、特高频信号(uhf)及环境温湿度进行在线监测，实现对开关柜运行
参数的实时监测和记录。通过对开关柜24小时不间断的实时监测，实时反映开关柜的健康状况，同时对实时监测的温度、局放数据进行综合分析，对设备的绝缘劣化程度进行预警，提前发现设备隐患和缺陷，避免故障的发生。
附图说明
12.图1是本发明框架结构示图；
13.其中，进线柜1，母联柜2，pt柜3，出线柜4，无线测温传感器5，局放传感器6，温湿度传感器7，电流采集传感器8，通讯管理机9，路由器10，监控主机11，后台系统服务器12，远动机13，应用层14，通讯层15，采集层16，设备层17。
具体实施方式
14.如图1所示，本实施例适用于任何开关柜，例如进线柜1、母联柜2、pt柜 3、出线柜4等等，本实施例在开关柜内设有无源无线测温传感器5、局放传感器6、温湿度传感器7和电流采集传感器8，还包括通讯管理机9、路由器10、监控主机11、后台系统服务器12和远动机13；无线测温传感器5、局放传感器 6、温湿度传感器7和电流采集传感器8连接通讯管理机9，通讯管理机9连接路由器10，路由器10还连接监控主机11、后台系统服务器12和远动机13。
15.本实施例从无线测温、开关柜局放在线监测和开关柜异常发热的基本原理入手，通过对触头温度、局放量进行数据采集，构建各数据参数之间的函数关系，通过拟合曲线寻找开关柜的最佳运行工况，总结出开关柜状态智慧分析方法。分析开关柜触头温度、局部放电信号、环境温湿度等在线监测数据与开关柜异常发热、绝缘劣化的相关性，论证开关柜状态智慧分析方法的可行性、可靠性、准确性。
16.本实施例通过搭建无线温度传感器、局放前端传感器、监控主机11、通信管理机、后台服务器、内网终端等构成开关柜状态智慧分析方法的软硬件。最后将智慧分析方法在黄冈电网进行试点应用。通过在变电站的进出线柜4、pt柜3、站变柜、母线分段柜等容易发生温升的触头安装无线测温装置和局放前端传感器，进行触头温度、局放量进行数据采集，对智慧状态监方法进行验证分析。
17.针对智慧分析方法计算出的开关柜异常状态，我们利用综合性检修停电对开关柜内的金属导电回路开展金属技术监督，对智慧分析方法的准确性进行验证，对已经发生故障的设备开展金属技术监督失效分析，实现对异常开关柜的全过程监督，并积累开关柜发热和绝缘劣化的相关经验，用以指导金属技术监督的日常工作，方便未来对新建变电站开关柜的设计、入厂监造、现场验收等开展针对性的金属技术监督工作。
18.一、采用新型无源无线温度传感技术，采用tev、ae、uhf三合一局放传感技术，分析tev、ae、uhf局放传感技术实现原理及实施方案。
19.二、智慧分析方法的总体设计。确定开关柜状态智慧分析方法需要实现的功能，按照设备层17、采集层16、通讯层15、应用层14对各模块功能进行划分。首先确定进线柜1、母联柜2、pt柜3、出线柜4等监测对象为设备层17。无线测温传感器5、局放传感器6、温湿度传感器7等设备作为采集层16用来数据采集。通讯管理机9、路由器10、通讯终端等作为通讯层15进行数据传输。应用层14包含了数据库、智慧分析方法、应用软件、图形界面等。
20.三、无源无线测温模块的设计。无线测温模块由无线温度传感器、测温通讯终端、温度监测报警系统组成。无线温度传感器采集开关柜触头温度，使用 zigbee无线传输协议，采用433mhz无线传输频段与发射接收装置进行通讯将监测点温度数据传输给测温通讯终端，温度监测报警系统通过对数据的实时采集和计算分析，实现对开关柜触头温度的实时监控及报警。当实际测量到的参数值超过报警值时进行报警，当被测设备温度点的位置非正常工作时显示故障。数据库存储所有测点各个时刻的温度值，并可进行查询，数据通过历史曲线来显示。通过分配权限，可进行相关告警设置。所有运行数据设置、修改等都需有设定权限的人员进行操作。当有升温到达报警值时，可以通过内网通道将告警信息传送到调度台。
21.四、局部放电在线监测模块的设计。局部放电在线监测模块由监测前端、监控主机11和后台服务器组成，通过多点配合，实现大数据分析，多站点管理目的。各个监测前端可就地显示局放监测的结果如局放幅值等信息，通过无线网络组合成整站监测网络，构成分布式监测系统。局放监测前端把数据传输到监控主机11，监控主机11对数据进行处理后可显示各局放前端的局放监测情况，包括：局部放电信号的大小及严重程度等，并且记录变电站的温度及湿度，可观察环境的因素对开关柜局部放电的影响情况，可绘制简单易懂的局部放电活动图表，以观察局放的发展趋势。
22.五、分析影响测量精度的关键技术及其解决方法。通过特定频段的无线信号传输实现温度数据的无损传输，确保在强电场、强磁场的环境中实现高精度的温度监测。
23.六、开关柜触头温度及局放在线检测数据的综合分析及对比研究。通过开关柜触头无线测温数据与局放监测采集的数据进行综合分析判断，对开关柜运行状态给出智慧判断，同时分析开关柜温度及局放数据之间的函数关系。
24.七、开关柜金属技术监督工作流程及技术总结。结合停电开展金属技术监督，对智慧分析方法的准确性进行验证，积累开关柜发热和绝缘劣化的相关经验，用以指导金属技术监督的日常工作。
25.八、智慧分析方法软硬件的运行管理规范研究。研究制定无线测温、综合局放在线监测相关装置的运行管理规范，制定开关柜金属技术监督实施方案。
26.无源无线新型温度传感器。该传感器通过电磁能获取电能，为红外测温及无线传输提供能量。使用433mhz无线传输方式与接收装置进行通讯，该传感器采用特殊软磁材料和磁饱和技术，具有过载保护功能；同时具有抗强电场、强磁场干扰，测量精度高，能够满足工作环境温度80℃时20年以上的使用寿命，且免维护，不影响电气设备的正常运行。
27.tev、ae、uhf三合一智慧传感器。tev、ae、uhf三合一智慧传感器同一时段同时获取tev、ae、uhf局放信号数据。各种局放类型信号可随机组合，支持幅值图谱等多种数据类型。通过监控主机11还可以对实时数据进行分析判断和智慧预警。该传感器抗电磁干扰强，分辨率高，使用寿命长。
28.按照设备层17、采集层16、通讯层15、应用层14对各模块功能进行划分。首先确定进线柜1、母联柜2、pt柜3、出线柜4等监测对象为设备层17。无线测温传感器5、局放传感器6、温湿度传感器7等设备作为采集层16用来数据采集。通讯管理机9、路由器10、通讯终端等作为通讯层15进行数据传输。应用层14包含了数据库、智慧分析方法、应用软件、图形界面等。通过数据采集、无线传输、多点配合，实现大数据分析，多站点管理目的。
29.整个系统的构成如上图所示。各个监测前端可就地显示温度、局放监测的结果，如动静触头温度、局放幅值等信息，通过无线网络组合成整站监测网络，构成分布式监测系统。监测前端把数据传输到监控主机11，监控主机11对数据进行处理后可显示各前端的温度、局放监测情况，包括：触头温度、局部放电信号的大小及严重程度等，并且记录变电站的环境温度及湿度，可观察环境的因素对开关柜发热、局放的影响情况，可绘制简单易懂的开关柜触头温度、局部放电活动图表，以观察开关柜运行状态变化趋势。监控主机11根据设定的告警判断判据，对开关柜温度、局放等运行状态的进行告警及故障显示。各监测前端采集的数据还可以通过远动机13进行内网信息传送，内网终端可以在远方实时查看各项监测数据，接收系统发生告警及故障短信。
30.其中局放检测前端支持采集tev、ae、uhf三种类型局放信号，各种局放类型信号可随机组合，支持幅值图谱等多种数据类型。环境前端可监测t(温度)， rh(湿度)。主机与前端基于modbus协议，通讯介质6可以选择有线或无线方式。监测主机具有数据管理，查询，报警等功能。监测主机基于armcortex
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a8 架构和嵌入式linux操作系统采用qt开发人机交互程序，具有数据管理，查询，报警等功能。软件主要包含数据采集控制，数据查询分析展示，数据上传三部分内容。
31.温度监测前端主要为无源无线传感器，监测数据通过无线方式接入监控主机 11，
32.后台监控系统软件采用browser/server(浏览器/服务器)结构，系统部署在自建内网云服务器(server)(珠海一多云服务器)，客户端采用浏览器 (browser)运行软件，查看、分析系统测量的数据。在b/s体系结构系统中，用户通过浏览器向网络上的服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器，对于其他请求，如数据查询、分析、结果返回、动态网页生成、访问数据库以及应用程序的执行等工作全部由web server完成。
33.具体功能如下：
34.报警功能：实际测量到的参数值超过报警值时进行报警，可根据不同的设备的工作环境来设置不同的告警值，告警方式有声光报警等方式。
35.故障显示：当被测设备温度及局放数据达到非正常工作时，显示故障。
36.数据库功能：数据库存储所有测点各个时刻的温度及局放数据值，并可进行查询，数据通过历史曲线来显示。
37.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。