母线绝缘状态监控系统及监控方法
【专利摘要】本发明提供一种母线绝缘状态监控系统及监控方法，所述母线绝缘状态监控系统至少包括：与母线接地线相连的小电流测量传感器，用于检测接地线上的泄漏电流，检测到则产生并发送信号。与所述传感器相连的数据采集模块，用于采集参数，参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送参数和报警信息。与数据采集模块相连的无线数据通信模块，用于接收并无线上传参数和报警信息。与无线数据通信模块相连的监测数据集中单元，用于接收无线上传的参数和报警信息，存储并上传报警信息。与监测数据集中单元相连的后台监控中心，用于接收并通知报警信息，查询管理数据。本发明实现变电站无人值守时对母线绝缘状态的监控和预警，提高母线运行的安全性。
【专利说明】母线绝缘状态监控系统及监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及母线绝缘状态监控【技术领域】，特别是涉及一种母线绝缘状态监控系统及监控方法。
【背景技术】
[0002]在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时，承受着很大的发热和电动力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和截面积以符合安全经济运行的要求。
[0003]常规矩形母线在技术和结构上，已经无法满足在大电流下母线发热和短路电动力的要求。同时，集肤效应系数及附加损耗的增大，带来传统矩形母线载流能力的大幅下降，严重影响并制约变电站的安全运行。新型干式绝缘管型母线因其容量大、体积小和节能等优点逐渐取代常规矩形母线，在电力系统中得到较广泛的应用。
[0004]尽管新型干式绝缘管型母线具有诸多优点，但是接头工艺的好坏和大电流工作状态下电动力的影响可能导致接头处接触电阻的增加，使得接头温升过大，影响母线的安全运行。新型的全绝缘母线因其容量大、体积小和节能等优点正取代常规的矩形母线，在电力系统中得到越来越广泛的应用。
[0005]在长期运行过程中母线连接处会因电磨损、机械操作和短路电动力引起的机械振动等原因，使接触条件恶化，接触电阻增加，引起接触点的温度升高，加剧接触表面的氧化，氧化的结果又导致接触电阻上升，形成恶性循环，最后，由于高温的影响有可能使相邻的绝缘部件性能劣化，甚至击穿，危害母线的安全运行。近年来，在电厂和变电站已发生多起母线过温事故，造成电气火灾和大面积的停电事故。因此，在无人值守的情况下，需要对母线的绝缘状态进行监控，以便当母线绝缘状态恶化时及时预警管理人员，预防事故的发生。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种母线绝缘状态监控系统及监控方法，用于解决现有技术中无人值守时，母线绝缘状态恶化无法及时预警的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种母线绝缘状态监控系统，所述母线绝缘状态监控系统至少包括:
[0008]与母线的接地线相连的小电流测量传感器，用于检测所述接地线上的工频泄漏电流，并在检测到所述工频泄漏电流时产生并发送泄漏电流信号；
[0009]与所述小电流测量传感器通信连接的数据采集模块，用于采集所述母线的工作参数和工作环境参数，并在判定得到所述工作参数或所述工作环境参数超过预设报警阈值时产生报警信息，并将所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息予以发送；所述工作参数至少包括所述泄漏电流信号；
[0010]与所述数据采集模块通信连接的无线数据通信模块，用于接收并无线上传所述数据采集模块发送的所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息；
[0011]与所述无线数据通信模块通信连接的监测数据集中单元，用于接收无线数据通信模块无线上传的所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息，并将接收的所述报警信息上传；
[0012]与所述监测数据集中单元通信连接的后台监控中心，用于接收所述监测数据集中单元上传的所述报警信息，通知报警信息。
[0013]优选地，所述母线为全绝缘母线。
[0014]优选地，所述小电流测量传感器检测到工频泄漏电流后，产生泄漏电流信号，对泄漏电流信号进行信号调节和程控放大处理，发送处理后的泄漏电流信号。所述工频泄漏电流的范围为IOuA—100mA。
[0015]优选地，所述工作参数还包括母线接地线的漏电流、脉冲电流和每分钟放电脉冲数。所述工作环境参数包括温度和湿度。
[0016]优选地，所述监测数据集中单元还包括存储预设为需要存储的部分所述工作参数和/或部分所述工作环境参数；
[0017]所述后台监控中心还用于管理所述监测数据集中单元存储的工作参数和/或工作环境参数。
[0018]优选地，所述通知报警信息包括在值班屏幕界面上显示报警信息和将报警信息以短信的形式发送至预设的相关人员的监控终端。
[0019]优选地，所述后台监控中心还用于远程监测小电流测量传感器的工作状态和设置系统参数。
[0020]本发明提供一种母线绝缘状态监控方法，所述母线绝缘状态监控方法包括:小电流测量传感器检测到母线接地线上的工频泄漏电流，产生并发送泄漏电流信号。
[0021]数据采集模块采集母线接地线的工作参数和工作环境参数，工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数至少包括所述泄漏电流信号。
[0022]无线数据通信模块接收数据采集模块发送的工作参数、工作环境参数和报警信息，无线上传所接收的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0023]监测数据集中单元接收无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传报警信息。
[0024]后台监控中心接收所述监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信息。
[0025]优选地，所述小电流测量传感器检测到工频泄漏电流后，产生泄漏电流信号，对泄漏电流信号进行信号调理和程控放大处理，发送处理后的泄漏电流信号。所述工频泄漏电流的范围为IOuA—100mA。
[0026]优选地，监测数据集中单元还存储并管理部分预设为需要存储的工作参数和/或工作环境参数。
[0027]优选地，所述通知报警信息包括在值班屏幕界面上显示报警信息和将报警信息以短信的形式发送至预设的相关人员的监控终端。
[0028]如上所述，本发明母线绝缘状态监控系统及方法，具有以下有益效果:通过小电流测量传感器和数据采集模块对母线接地线的检测，监控母线的绝缘状态，上传相关参数，当母线绝缘状态恶化时上传报警信息，并及时将报警信息通知预设的相关人员，从而实现变电站无人值守时对母线绝缘状态的监控和预警。相关工作人员还可根据后台监控中心的统计分析结果处理母线潜在的故障，提高母线运行的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1显示为本发明母线绝缘状态监控系统的系统示意图。
[0030]图2显示为本发明母线绝缘状态监控方法的流程图。
【具体实施方式】
[0031]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0032]请参阅图1，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]如图1所示，母线绝缘状态监控系统包括多个小电流测量传感器、多个数据采集模块、多个无线数据通信模块、一个监测数据集中单元和一个后台监控中心。每一个全绝缘母线对应一个小电流测量传感器、一个数据采集模块、一个无线数据通信模块。
[0034]小电流测量传感器与母线的接地线相连，用于检测母线的接地线上的工频泄漏电流，检测到所述工频泄漏电流则产生泄漏电流信号，对泄漏电流信号进行信号调节和程控放大，并将泄漏电流信号予以发送。
[0035]数据采集模块与小电流测量传感器通信连接，用于采集母线的工作参数和工作环境参数，所述工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数包括所述泄漏电流信号、母线的接地线上的脉冲电流和每分钟放电脉冲数。所述工作环境参数包括母线工作环境的温度和湿度。
[0036]无线数据通信模块与数据采集模块通信连接，用于接收并无线上传数据采集模块发送的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0037]监测数据集中单元与无线数据通信模块通信连接，用于接收无线数据通信模块无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传接收的报警信息。监测数据集中单元还用于存储预设要存储的工作参数和/或工作环境参数。
[0038]后台监控中心与所述监测数据集中单元通信连接，用于接收监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信息，检测远程监测小电流测量传感器的工作状态和设置系统参数，查询数据，管理数据。所述数据包括报警信息、监测数据集中单元存储的参数，以及实时的工作参数和工作环境参数。
[0039]母线绝缘状态监控方法包括以下步骤:
[0040]小电流测量传感器检测到母线接地线上的工频泄漏电流，产生并发送泄漏电流信号。[0041]数据采集模块采集母线接地线的工作参数和工作环境参数，工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数至少包括所述泄漏电流信号。
[0042]无线数据通信模块接收数据采集模块发送的工作参数、工作环境参数和报警信息，无线上传所接收的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0043]监测数据集中单元接收无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传报警信息。
[0044]后台监控中心接收所述监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信息。
[0045]以下通过实施例对本发明母线绝缘状态监控系统及方法进行详细阐述。
[0046]本实施例中母线绝缘状态监控系统包括三个小电流测量传感器、三个数据采集模块、三个无线数据通信模块、一个监测数据集中单元和一个后台监控中心。本实施例中的母线为全绝缘母线，每一个全绝缘母线对应一个小电流测量传感器、一个数据采集模块、一个无线数据通信模块。
[0047]小电流测量传感器I与第一个母线的接地线相连，用于检测第一个母线的接地线上的工频泄漏电流，检测到所述工频泄漏电流则产生第一泄漏电流信号，对第一泄漏电流信号进行信号调理和程控放大处理，发送处理后的第一泄漏电流信号。所述工频泄漏电流的范围为IOuA — 100mA。
[0048]数据采集模块I与小电流测量传感器I通信连接，用于采集第一个母线的工作参数和工作环境参数，所述工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数包括所述第一泄漏电流信号、第一个母线的接地线上的脉冲电流和每分钟放电脉冲数。所述工作环境参数包括第一个母线工作环境的温度和湿度。
[0049]无线数据通信模块I与数据采集模块I通信连接，用于接收并无线上传数据采集模块I发送的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0050]小电流测量传感器2与第二个母线的接地线相连，用于检测第二个母线的接地线上的工频泄漏电流，检测到所述工频泄漏电流则产生第二泄漏电流信号，对第二泄漏电流信号进行信号调理和程控放大，发送处理后的第二泄漏电流信号。所述工频泄漏电流的范围为 IOuA-100mA。
[0051]数据采集模块2与小电流测量传感器2通信连接，用于采集第二个母线的工作参数和工作环境参数，所述工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数包括所述第二泄漏电流信号、第二个母线的接地线上的脉冲电流和每分钟放电脉冲数。所述工作环境参数包括第二个母线工作环境的温度和湿度。
[0052]无线数据通信模块2与数据采集模块2通信连接，用于接收并无线上传数据采集模块2发送的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0053]小电流测量传感器3与第三个母线的接地线相连，用于检测第三个母线的接地线上的工频泄漏电流，检测到所述工频泄漏电流则产生第三泄漏电流信号，对第三泄漏电流信号进行信号调理和程控放大，发送处理后的第三泄漏电流信号。所述工频泄漏电流的范围为 IOuA — 100mA。[0054]数据采集模块3与小电流测量传感器3通信连接，用于采集第三个母线的工作参数和工作环境参数，所述工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息。所述工作参数包括所述第三泄漏电流信号、第三个母线的接地线上的脉冲电流和每分钟放电脉冲数。所述工作环境参数包括第三个母线工作环境的温度和湿度。
[0055]无线数据通信模块3与数据采集模块3通信连接，用于接收并无线上传数据采集模块3发送的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0056]监测数据集中单元与无线数据通信模块1、无线数据通信模块2、无线数据通信模块3通信连接，用于接收无线数据通信模块1、无线数据通信模块2、无线数据通信模块3无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传接收的报警信息。监测数据集中单元还用于存储预设要存储的工作环境参数，包括第一个母线的工作环境的温度、第二个母线的工作环境的温度、第三个母线的工作环境的温度。
[0057]后台监控中心与所述监测数据集中单元通信连接，用于接收监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信息，检测远程监测小电流测量传感器的工作状态和设置系统参数，查询数据，管理数据。所述数据包括报警信息、监测数据集中单元存储的温度参数，以及实时的工作参数和工作环境参数。
[0058]所述通知报警信息包括在值班屏幕界面上显示报警信息和将报警信息以短信的形式发送至预设的管理员和主管人员的手机。
[0059]所述检测远程监测小电流测量传感器的工作状态包括检测各项检测上报的参数、各种开关的状态和小电流测量传感器中防盗检测器的工作状态。
[0060]所述系统参数包括后台监控中心的通信端口设置、后台监控中心的GSM号码设置、报警参数设置、巡检时间设置、自检间隔时间及上报时间设置、状态确认时间设置、状态扫描间隔时间设置、上报项目设置。
[0061]所述数据管理包括统计并分析每月、每季度或每年的报警信息，打印统计结果和分析结果。
[0062]如图2所示，本实施例中母线绝缘状态监控方法包括以下步骤:
[0063]步骤S11，小电流测量传感器检测到母线接地线上的工频泄漏电流，产生并发送泄漏电流号。
[0064]具体地，小电流测量传感器I检测到第一个母线的接地线上的工频泄漏电流，产生并发送第一泄漏电流信号。小电流测量传感器2检测到第二个母线的接地线上的工频泄漏电流，产生并发送第二泄漏电流信号。小电流测量传感器3检测到第三个母线的接地线上的工频泄漏电流，产生并发送第三泄漏电流信号。
[0065]步骤S13，数据采集模块采集母线接地线的工作参数和工作环境参数，工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报
m样自目 I R ο
[0066]具体地，数据采集模块I接收小电流测量传感器I发送的第一泄漏电流信号，采集第一个母线的接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数，采集第一个母线工作环境的温度和湿度。数据采集模块I根据第一泄漏电流信号判断泄漏电流超过预设的报警阀值，产生泄漏电流报警信息，发送第一泄漏电流信号、第一个母线的接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第一个母线工作环境的温度和湿度、泄漏电流报警信息。
[0067]数据采集模块2接收小电流测量传感器2发送的第二泄漏电流信号，采集第二个母线的接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数，采集第二个母线工作环境的温度和湿度。数据采集模块2根据第二泄漏电流信号判断出第二个母线接地线上的泄漏电流未超过预设的报警阀值。所述采集到的第二个母线工作环境的温度超过温度预设报警阈值，数据采集模块2产生温度报警信息，发送第二泄漏电流信号、第二个母线的接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第二个母线工作环境的温度和湿度、温度报警信息。
[0068]数据采集模块3采集第三个母线的泄漏电流信号、接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数，采集第三个母线工作环境的温度和湿度。所述采集到的第三个母线接地线的泄漏电流超过电流预设报警阈值，数据采集模块3产生电流报警信息，发送第三个母线的泄漏电流、接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第三个母线工作环境的温度和湿度、波脉冲电流报警信息。
[0069]步骤S15，无线数据通信模块接收数据采集模块发送的工作参数、工作环境参数和报警信息，无线上传所接收的工作参数、工作环境参数和报警信息。
[0070]具体地，无线数据通信模块I接收数据采集模块I发送的第一泄漏电流信号、第一个母线的接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第一个母线工作环境的温度和湿度、泄漏电流报警信息，并将所述接收的第一数据无线上传。
[0071]无线数据通信模块2接收数据采集模块2发送的第二泄漏电流信号、第二个母线的接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第二个母线工作环境的温度和湿度、温度报警信息，并将所述接收的第二数据无线上传。
[0072]无线数据通信模块3接收数据采集模块3发送的第三泄漏电流信号、第三个母线的接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第三个母线工作环境的温度和湿度、温度报警信息，并将所述接收的第三数据无线上传。
[0073]步骤S17，监测数据集中单元接收无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传报警信息。
[0074]具体地，监测数据集中单元接收无线上传的第一泄漏电流信号、第一个母线的接地线的脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第一个母线工作环境的温度和湿度、泄漏电流报警信息、第二泄漏电流信号、第二个母线的接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第二个母线工作环境的温度和湿度、温度报警信息、第三泄漏电流信号、第三个母线的接地线的波脉冲电流和每分钟放电脉冲数、第三个母线工作环境的温度和湿度、温度报警信息。监测数据集中单元存储接收三个母线的泄漏电流报警信息、脉冲电流和每分钟放电脉冲数、温度报警信息。
[0075]步骤S19，后台监控中心接收所述监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信
肩、O
[0076]具体地，后台监控中心接收监测数据集中单元上传的泄漏电流报警信息、温度报警信息、脉冲电流信息，在值班屏幕界面上显示所述三个报警信息。后台监控中心判断所述三个报警信息的重要性级别，将泄漏电流报警信息以短信的形式发送至管理员和主管人员的手机，将温度报警信息和漏电流报警信息以短信的形式发送至管理员的手机。后台监控中心统计并分析本月和本季度的报警信息，打印统计结果和分析结果。[0077]综上所述，本发明母线绝缘状态监控系统及方法监控母线的绝缘状态，上传相关参数，当母线绝缘状态恶化时上传报警信息，及时将报警信息通知预设的相关人员，从而实现变电站无人值守时对母线绝缘状态的监控和预警。相关工作人员还可根据后台监控中心的统计分析结果处理母线潜在的故障，提高母线运行的安全性。
[0078]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种母线绝缘状态监控系统，其特征在于，所述母线绝缘状态监控系统至少包括: 与母线的接地线相连的小电流测量传感器，用于检测所述接地线上的工频泄漏电流，并在检测到所述工频泄漏电流时产生并发送泄漏电流信号； 与所述小电流测量传感器通信连接的数据采集模块，用于采集所述母线的工作参数和工作环境参数，并在判定得到所述工作参数或所述工作环境参数超过预设报警阈值时产生报警信息，并将所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息予以发送；所述工作参数至少包括所述泄漏电流信号； 与所述数据采集模块通信连接的无线数据通信模块，用于接收并无线上传所述数据采集模块发送的所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息； 与所述无线数据通信模块通信连接的监测数据集中单元，用于接收无线数据通信模块无线上传的所述工作参数、所述工作环境参数和所述报警信息，并将接收的所述报警信息上传； 与所述监测数据集中单元通信连接的后台监控中心，用于接收所述监测数据集中单元上传的所述报警信息，通知报警信息。
2.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述母线为全绝缘母线。
3.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述小电流测量传感器检测到工频泄漏电流后，产生泄漏电流信号，对泄漏电流信号进行信号调节和程控放大处`理，发送处理后的泄漏电流信号；所述工频泄漏电流的范围为IOuA-1OOmA0
4.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述工作参数还包括母线接地线的漏电流、脉冲电流和每分钟放电脉冲数；所述工作环境参数包括温度和湿度。
5.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述监测数据集中单元还包括存储预设为需要存储的部分所述工作参数和/或部分所述工作环境参数； 所述后台监控中心还用于管理所述监测数据集中单元存储的工作参数和/或工作环境参数。
6.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述通知报警信息包括在值班屏幕界面上显示报警信息和将报警信息以短信的形式发送至预设的相关人员的监控终端。
7.根据权利要求1所述的母线绝缘状态监控系统，其特征在于: 所述后台监控中心还用于远程监测小电流测量传感器的工作状态和设置系统参数。
8.一种应用于如权利要求1至7中任一项所述母线绝缘状态监控系统的母线绝缘状态监控方法，其特征在于: 小电流测量传感器检测到母线接地线上的工频泄漏电流，产生并发送泄漏电流信号； 数据采集模块采集母线接地线的工作参数和工作环境参数，工作参数或工作环境参数超过预设报警阈值则产生报警信息，发送所述工作参数、工作环境参数和报警信息；所述工作参数至少包括所述泄漏电流信号；无线数据通信模块接收数据采集模块发送的工作参数、工作环境参数和报警信息，无线上传所接收的工作参数、工作环境参数和报警信息； 监测数据集中单元接收无线上传的工作参数、工作环境参数和报警信息，存储并上传报警信息； 后台监控中心接收所述监测数据集中单元上传的报警信息，通知报警信息。
9.根据权利要求8所述的母线绝缘状态监控方法，其特征在于: 所述小电流测量传感器检测到工频泄漏电流后，产生泄漏电流信号，对泄漏电流信号进行信号调理和程控放大处理，发送处理后的泄漏电流信号；所述工频泄漏电流的范围为IOuA-1OOmA0
10.根据权利要求8所述的母线绝缘状态监控方法，其特征在于: 监测数据集中单元还存储并管理部分预设为需要存储的工作参数和/或工作环境参数。
11.根据权利要求8所述的母线绝缘状态监控方法，其特征在于: 所述通知报警信息包括在值班屏幕界面上显示报警信息和将报警信息以短信的形式发送至预设的相关人员的监控终端。`
【文档编号】G01R31/12GK103869222SQ201210535630
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】王彦良, 赵锐, 许磊, 陈晓红, 张建峰, 刘宗杰, 郑超, 朱亭 申请人:山东电力集团公司济宁供电公司, 国家电网公司