一种智能过压保护及检测报警装置的制作方法

本发明涉及高压变电系统保护技术领域，尤其涉及一种智能过压保护及检测报警装置。

背景技术：

高压变电系统中，电阻片受潮、爆炸在氧化锌避雷器运行中，是最容易发生的故障，约占避雷器故障的90%左右，如何能够快捷简便的判断此类避雷器的故障情况，并及时作出反应，一直是高压配电系统工作人员所面临的一个难题。

专利号为CN201020137355.2的专利涉及一种避雷器无线在线监测装置，包括计算机主机、多个无线传感器基站、多个无线泄漏电流监测传感器和多个无线电压监测传感器。上述多个无线传感器基站之间采用长距离无线双向数据传输，计算机主机至少与其中的一个无线传感器基站的通讯接口相连接，并通过该无线传感器基站向所有无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器发送和接收数据信息。最终由主机主控软件的人机对话界面实现对更大区域的无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器的参数设定、数据运算、数据存储、被测避雷器设备的状态评估、告警和告警信息发布等功能。本实用新型具有低成本、低功耗、高安全性、高可靠和环境适应性好的特点。

然而，在日常使用中，并没有一个较好的解决办法来实现对装置的合理优化，所以需要一种智能过压保护及检测报警装置，能及时发现并解决此类问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能过压保护及检测报警装置，它能实现避雷器的运行控制和监视，并通过分析保护和自行切换，有效避免变电系统运行中重大事故的发生。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种智能过压保护及检测报警装置，包括检测单元、执行单元与通信报警单元，所述执行单元分别与所述检测单元、所述通信报警单元连接，所述执行单元包括数据处理终端和辅助切换装置，所述检测单元包括湿度传感器以及与其连接的数字采集单元。

所述辅助切换装置包括备用避雷器和排潮除湿器，所述备用避雷器通过切换开关与运行中的避雷器相并联。

所述排潮除湿器包括变频风机、电加热器以及分别与其连接的驱动装置。

所述驱动装置包括驱动发生器和调压电路，所述驱动发生器为PWM波形发生器，所述调压电路为降压式变换电路。

所述数据处理终端包括主控芯片以及与其连接的数据存储器，所述主控芯片与所述切换开关连接。

所述数字采集单元包括高速数据采集卡，并通过RS485模块与所述数据处理终端连接。

所述通信报警单元包括通信网络以及分别与其互联的监控视窗、报警装置。

所述监控视窗包括查询面板和高清显示器，所述报警装置包括声光报警器。

本发明的智能过压保护及检测报警装置，是与运行状态下避雷器连接的辅助检测型保护设备，可以及时通过检测单元检测避雷器是否受潮，并采取对应措施，装置中的备用避雷器采用的是与运行中的避雷器同型号同规格的避雷器设备，湿度传感器分别设置于每个避雷器的底部，以氧化锌避雷器为例，其包括绝缘外套和芯柱，芯柱由多个氧化锌电阻片叠摞构成，湿度传感器便设置于氧化锌电阻片的底部，湿度传感器分别连接有高速数字采集单元和可实现多通道通信的数据处理终端，同时，数据处理终端还连接有高清显示器。在高压变电系统运行过程中，本系统一方面通过检测单元将各支避雷器是否发生受潮故障同步显示在高清显示器的屏幕上，以供工作人员查询与观测，另一方面，通过数据处理终端依据当前湿度状况和报警信号，及时实现对受潮避雷器的及时退出以及备用避雷器的及时并入，并入和退出过程依靠切换开关来实现；当主控芯片通过检测比对后，判断出对应避雷器的调整方案，便依靠主控芯片发出触发信号，对切换开关进行激励，完成对应开闭操作，进而实现运行避雷器和备用避雷器的投退与切入，整个过程反应比较迅速，而且免去人工判断时间和切换的危险性，操作误差小、制作工艺简单、成本低。在受潮避雷器退出后，自动启动排潮除湿器，排潮除湿器包括变频风机、电加热器以及分别与其连接的驱动装置，驱动装置包括驱动发生器和调压电路，驱动发生器为PWM波形发生器，调压电路为降压式变换电路，一方面开启加热器，另一方面，根据当前湿度的大小，由驱动装置控制变频风机的风扇转速，使变频风机转变为暖风风机，以达到快速排潮的目的。

湿度传感器设置于避雷器底部，湿度传感器与数字采集单元之间设置采样存储器，采样存储器不仅可以记录传感器湿度值，还可以通过与屏蔽箱中的其他元件连接，进行数据的记录与输出；通信报警单元一方面可以通过通信网络实现各个单元之间的互联，另一方面可以实现系统数据及操作情况的监控显示；通信报警单元包括通信网络以及与其互联的监控视窗，通信网络包括本地传感器网络与远程无线网络，传感器网络采用电力载波传输，远程无线网络采用长距离点对点传输。信息传输方式是保证监控信息及时传递的基础，电力载波不依托辅助元件，可实现直接性的线路传输，很适用于小范围内互联的传感器网络；远程无线网络既可以采用GSM无线传输，可以与各种公用通信网络互联，抗干扰性强，通信质量高，不受距离限制，也可以采用长距离点对点传输，通过数据管理系统使用一次GSM传输，相比于GSM无线传输而言，不必使用SIM卡，大大降低了长期使用费用。

数字采集单元包括高速数据采集卡，并通过RS485模块与数据处理终端连接，同时，数据采集卡的输入端也可以与通信网络连接，为与数据采集卡配合使用，屏蔽箱与通信网络的连接处可以设置无线状态量采集器，进行数据的一次汇集，并传输至数据采集卡进行数据的二次汇集；数据采集卡的输出端通过长距离点对点通信，还可以与高压变电站控制中心的服务器连接，服务器包括若干台以太网式网络交换机，这样就可以将单个区域的过压保护装置进行联接，并依托本地传感器网络和远程无线网络，拓展对为整个变电站所有保护装置的监视、控制，还可以借助先进的电力物联网技术升级为整个变电区域微系统的控制中心，为扩展监测功能打下了很好的通讯网络基础。

当远程无线网络采用GSM无线传输时，可以改善传统调控需要专人实时监控、信息反馈时效性差的缺点，如可以优选GSM短信方式，即避雷器发生故障保护动作时，可以通过手机短信向管理部门反馈现场具体动作信息，实现及时告警，时效性高。

在实际使用中，为了保证装置的安全性与准确性，数据处理终端和数字采集单元均设置于屏蔽箱中，箱体外围设置绝缘屏蔽罩，同时，屏蔽箱中可以设置环境测量点，用来监控避雷器附近的运行工况和本系统的运行状况。环境测量点包括位于箱体上的压力传感器、振动传感器和嵌入式测温传感器，嵌入式测温传感器包括高精度温度探头及其连接的数据传输线；环境测量点采用POE供电，以本地传感器网络的网络数据传输线为供源线路；POE供电是采用以太网作为数据传输通道，不需要专门架设服务器，部署简单，使用方便，各监控节点以无线状态量采集器为基础，将采集到的温度、压力等信息转化为数字信号，通过TCP/IP协议将数据发送到监控软件。同时，屏蔽箱上设置监控视窗，监控视窗包括查询面板和高清显示器，实现对各采样数据和运行数据的就地实时显示。

装置还包括报警装置，即声光报警器，设置于避雷器附近，当氧化锌电阻片的湿度超过设定值时，报警器即行声光报警，提醒有关人员技术处置，可有效地避免避雷器失效、爆炸事故的发生。

本方案的一种智能过压保护及检测报警装置有益效果主要体现在以下几个方面：

1、本系统能及时监控高压变电站各避雷器的运行情况，并自动判断是否存在受潮故障，进而进行自动操作，在故障危险出现时，将备用避雷器及时切入合适位置；

2、本系统通过通信网络，将避雷器状态信息及运行切换信息及时在设备上显示，并可以通过无线通信方式将信息及时提醒工作人员，便于人员快速反应；

3、本方案结构简单、性能可靠、成本低、实用性强，通过在线监测手段，对避雷器受潮故障进行调控，有效地避免变电系统运行中重大事故的发生，最大限度保障人民群众生产、生活的用电需求，提高用户满意度；减少工作人员人身安全事故和电气设备事故；提高设备维护水平和劳动效率，减少人员维护工作量；该系统达到期望目标，具有推广价值。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种智能过压保护及检测报警装置，包括检测单元、执行单元与通信报警单元，执行单元分别与检测单元、通信报警单元连接，执行单元包括数据处理终端和辅助切换装置，检测单元包括湿度传感器4以及与其连接的数字采集单元；辅助切换装置包括备用避雷器8和排潮除湿器，备用避雷器通过切换开关与运行中的避雷器相并联；排潮除湿器包括变频风机9、电加热器10以及分别与其连接的驱动装置；驱动装置包括驱动发生器11和调压电路12，驱动发生器为PWM波形发生器，调压电路为降压式变换电路；数据处理终端7包括主控芯片1以及与其连接的数据存储器2，主控芯片与切换开关3连接；数字采集单元包括高速数据采集卡5，并通过RS485模块6与数据处理终端连接；通信报警单元包括通信网络13以及分别与其互联的监控视窗、报警装置14；监控视窗包括查询面板15和高清显示器16，报警装置包括声光报警器。

本发明的智能过压保护及检测报警装置，是与运行状态下避雷器连接的辅助检测型保护设备，可以及时通过检测单元检测避雷器是否受潮，并采取对应措施，装置中的备用避雷器采用的是与运行中的避雷器同型号同规格的避雷器设备，湿度传感器分别设置于每个避雷器的底部，以氧化锌避雷器为例，其包括绝缘外套和芯柱，芯柱由多个氧化锌电阻片叠摞构成，湿度传感器便设置于氧化锌电阻片的底部，湿度传感器分别连接有高速数字采集单元和可实现多通道通信的数据处理终端，同时，数据处理终端还连接有高清显示器。在高压变电系统运行过程中，本系统一方面通过检测单元将各支避雷器是否发生受潮故障同步显示在高清显示器的屏幕上，以供工作人员查询与观测，另一方面，通过数据处理终端依据当前湿度状况和报警信号，及时实现对受潮避雷器的及时退出以及备用避雷器的及时并入，并入和退出过程依靠切换开关来实现；当主控芯片通过检测比对后，判断出对应避雷器的调整方案，便依靠主控芯片发出触发信号，对切换开关进行激励，完成对应开闭操作，进而实现运行避雷器和备用避雷器的投退与切入，整个过程反应比较迅速，而且免去人工判断时间和切换的危险性，操作误差小、制作工艺简单、成本低。在受潮避雷器退出后，自动启动排潮除湿器，排潮除湿器包括变频风机、电加热器以及分别与其连接的驱动装置，驱动装置包括驱动发生器和调压电路，驱动发生器为PWM波形发生器，调压电路为降压式变换电路，一方面开启加热器，另一方面，根据当前湿度的大小，由驱动装置控制变频风机的风扇转速，使变频风机转变为暖风风机，以达到快速排潮的目的。

湿度传感器设置于避雷器底部，湿度传感器与数字采集单元之间设置采样存储器，采样存储器不仅可以记录传感器湿度值，还可以通过与屏蔽箱中的其他元件连接，进行数据的记录与输出；通信报警单元一方面可以通过通信网络实现各个单元之间的互联，另一方面可以实现系统数据及操作情况的监控显示；通信报警单元包括通信网络以及与其互联的监控视窗，通信网络包括本地传感器网络与远程无线网络，传感器网络采用电力载波传输，远程无线网络采用长距离点对点传输。信息传输方式是保证监控信息及时传递的基础，电力载波不依托辅助元件，可实现直接性的线路传输，很适用于小范围内互联的传感器网络；远程无线网络既可以采用GSM无线传输，可以与各种公用通信网络互联，抗干扰性强，通信质量高，不受距离限制，也可以采用长距离点对点传输，通过数据管理系统使用一次GSM传输，相比于GSM无线传输而言，不必使用SIM卡，大大降低了长期使用费用。

数字采集单元包括高速数据采集卡，并通过RS485模块与数据处理终端连接，同时，数据采集卡的输入端也可以与通信网络连接，为与数据采集卡配合使用，屏蔽箱与通信网络的连接处可以设置无线状态量采集器，进行数据的一次汇集，并传输至数据采集卡进行数据的二次汇集；数据采集卡的输出端通过长距离点对点通信，还可以与高压变电站控制中心的服务器连接，服务器包括若干台以太网式网络交换机，这样就可以将单个区域的过压保护装置进行联接，并依托本地传感器网络和远程无线网络，拓展对为整个变电站所有保护装置的监视、控制，还可以借助先进的电力物联网技术升级为整个变电区域微系统的控制中心，为扩展监测功能打下了很好的通讯网络基础。

当远程无线网络采用GSM无线传输时，可以改善传统调控需要专人实时监控、信息反馈时效性差的缺点，如可以优选GSM短信方式，即避雷器发生故障保护动作时，可以通过手机短信向管理部门反馈现场具体动作信息，实现及时告警，时效性高。

在实际使用中，为了保证装置的安全性与准确性，数据处理终端和数字采集单元均设置于屏蔽箱中，箱体外围设置绝缘屏蔽罩，同时，屏蔽箱中可以设置环境测量点，用来监控避雷器附近的运行工况和本系统的运行状况。环境测量点包括位于箱体上的压力传感器、振动传感器和嵌入式测温传感器，嵌入式测温传感器包括高精度温度探头及其连接的数据传输线；环境测量点采用POE供电，以本地传感器网络的网络数据传输线为供源线路；POE供电是采用以太网作为数据传输通道，不需要专门架设服务器，部署简单，使用方便，各监控节点以无线状态量采集器为基础，将采集到的温度、压力等信息转化为数字信号，通过TCP/IP协议将数据发送到监控软件。同时，屏蔽箱上设置监控视窗，监控视窗包括查询面板和高清显示器，实现对各采样数据和运行数据的就地实时显示。

装置还包括报警装置，即声光报警器，设置于避雷器附近，当氧化锌电阻片的湿度超过设定值时，报警器即行声光报警，提醒有关人员技术处置，可有效地避免避雷器失效、爆炸事故的发生。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。