基于无线网络的开关柜局部放电监测系统的制作方法

本发明涉及一种开关柜局部放电检测技术，更具体的说，是涉及一种基于无线网络的开关柜局部放电监测系统。

背景技术：

开关柜(又称为成套开关或成套配电装置)是以断路器为关键部件的电气设备)。生产开关柜的厂家根据一次接线的要求，将所有的高低压电器(包括控制电器、保护电器、测量电器)以及母线、载流导体绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，并将该金属柜称为开关柜。开关柜室电力系统中接受和分配电能的装置，包括以下部件：发电、输电、配电和电能转换的高压开关、控制装置、测量装置、保护装置、电气联结(母线)、外壳、支持件等。

开关柜在长时间运行的情况下或者高温超载运行的条件下，会出现不同程度地局部放电现象。长期的局部放电可能加剧绝缘老化，导致绝缘击穿，影响开关柜的正常运行，严重时会导致开关柜爆炸，造成用户停电，影响配网供电可靠性，甚至造成严重事故。

局部放电检测被认为是电气设备最为重要和有效的绝缘状态评估方法，其在电气设备绝缘状态的评估和诊断中得到了大量的研究和应用。暂态地电波检测是一种新的检测技术方法。当局部放电活动出现在高压开关柜绝缘层中，它会产生无线电频率范围内的电磁波，它可以通过金属外壳上的开孔，从开关柜内泄露到外表面。这些开孔可以是外壳或密封垫圈或其它绝缘部件周围的间隙。当电磁波传播到开关柜外面时，它会在接地的金属外壳上产生瞬态电压，亦称暂态地电波(tev)。

zigbee串口模块是基于zigbee2007/pro协议栈的2.4gzigbee无线串口透明传输通信模块。模块基于ti高性能低功耗的2.4g射频收发芯片cc2530及大功率低噪声射频前端芯片cc2591，实现极易使用、全透明、高稳定、超低功耗、超远距离、超大规模zigbee无线传感网络的组网。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于无线网络的开关柜局部放电监测系统，能够同时利用地电波传感器及其无线传感器网络技术，对开关柜局部放电进行在线监测和定位。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的基于无线网络的开关柜局部放电监测系统，包括信号采集单元、中继单元、数据收集及分析单元、信号传输单元、人机界面单元；

所述信号采集单元包括依次串联连接的地电波传感器、放大电路、滤波电路和检波电路；所述数据收集及分析单元包括相互连接的主处理器和串口通信端口，所述主处理器通过中继单元与检波电路连接；所述人机界面单元采用数据主机；所述信号传输单元包括gprs发送装置和gprs接收装置，所述gprs发送装置的信号输入端连接串口通信端口，所述gprs接收装置的信号输出端连接数据主机。

所述主处理器采用计算机或arm芯片。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明中地电波传感器直接安装于开关柜外壳上，解决目前局部放电在线监测中所用传感器灵敏度低、干扰严重的缺点；实现开关柜内全面的局部放电监测信息采集。

(2)本发明中数据主机功能强大，具有数据库和分析模块，能够查阅历史信息，并从各个方面分析局部放电特征，并进行模式识别。

(3)本发明具备数据保存功能，可进行回放和图像保存，具有可视化降噪功能，可设定阈值和采集间隔时间。

(4)本发明完全数字化显示，界面更直观、简洁，功能全面。

(5)本发明检测安全、迅速、准确，便于工作人员操作诊断，采用地电波检测法可以有效的检测出开关柜内部局部放电严重程度，以及对局部方电源进行定位，通过将采集结果无线传输至数据分析单元可以实现对电力电缆状态的实时监测，做到放电故障的及时发现和排除。

附图说明

图1是本发明基于无线网络的开关柜局部放电监测系统的原理框图。

具体实施方式

本发明采用基于无线网络的开关柜局部放电监测系统，采用pdm-02c开关柜检测仪与地电波传感器配套使用对开关柜进行放电检测，并通过无线网络传输至上位机，进而从多个角度描述开关柜局部放电特征。

本发明的主要目的在于通过在线开关柜局部放电监测，实现实时监测运行的开关柜局部放电水平的状态变化，从多个角度描述开关柜的局部放电特征，并对局部放电源进行定位。本发明的目的可以通过以下措施来达到：提供一种基于无线网络的开关柜局部放电地电波监测系统，即一种基于gprs网络实现开关柜局部放电的实时、动态监测。

本发明的基于无线网络的开关柜局部放电监测系统，可用于10kv及以上电压等级开关柜局部放电监测，如图1所示，包括依次串接的信号采集单元、中继单元、数据收集及分析单元、信号传输单元、人机界面单元。

所述信号采集单元用以获取局部放电信号，包括依次串联连接的地电波传感器、放大电路、滤波电路和检波电路，所述地电波传感器设置有多个，所述检波电路的输出端通过中继单元连接数据收集及分析单元。

所述中继单元指数字交换网络和居间中继线之间的接口电路。不同的局间中继线，要相应地采取不同的中继接口电路。一般可分为模拟中继电路和数字中继电路。

当开关柜发生局部放电时，从开关柜金属箱体结合处的缝隙间透射出的电磁波会在导体表面感应出表面电流，且导体表面有波阻抗，所以电磁波会在导体表面感应出暂态对地电压，即暂态对地电压。因为激励源是高斯脉冲，所以在导体和空气表面传播的磁场也是脉冲磁场，那么在导体表面激励起的暂态对地电压最终也会是脉冲信号。采用高通电路将频带设定在几兆赫兹至几十兆赫兹，有效的避开干扰信号，用以获取局部放电信号。

所述数据收集及分析单元用于采集局部放电数据并进行分析、判断和存储，包括相互连接的主处理器和串口通信端口，所述主处理器通过中继单元与检波电路连接。所述主处理器采用计算机或高速arm芯片，所述主处理器通过串口通信端口连接至信号传输单元。所述串口通信端口可实现将监测结果进行网络传输，实现远程控制和诊断，及时了解被测电力电缆的局部放电情况。

所述人机界面单元采用数据主机，用于显示整个系统的监测结果。所述信号传输单元用于进行远距离传输，包括gprs发送装置和gprs接收装置，所述gprs发送装置的信号输入端连接数据收集及分析单元中的串口通信端口，所述gprs接收装置的信号输出端连接数据主机。

测量到的信号输入gprs发送装置，经gprs网络进行传播，远距离传输至gprs接收装置，然后进入下一级处理单元，即人机界面单元。

人机界面单元用于显示整个系统的监测结果和实现远程参数设定和控制。直观的显示整个系统的监测结果，包括局部放电是否存在，局部放电信号强弱等，可以直观输出prpd、prps以及放电统计，为运行人员提供参考。工作人员通过此界面实现对于局部放电监测系统的相关设定、操作。

本发明基于无线网络的开关柜局部放电监测系统，使用环境及方法如下。

(1)使用环境

海拔高度：≤1000m

工作温度：-25℃-45℃

工作湿度：0-91％，无凝露

无火灾、爆炸危险，严重污秽化学腐蚀、剧烈振动、强电磁干扰及雷击场所被测设备要良好接地

(2)使用方法

运用地电波检测方法进行开关柜局部放电的现场检测时，要采取正确的测量方法。由于空间的电磁波可进入开关柜室，另外，变电站的电力设备也产生电磁波，可能会对检测过程产生影响，因此检测前需要采取一些抗干扰的措施，比如尽可能的关闭干扰源，例如通讯设备、强光源等。

进行地电波检测时要注意对以下位置重点检测，分别是开关柜后面板上部、侧面板的上部，开关柜前面板中下部。因为这些位置分别有断路器及母排

进入tev检测功能后，设备器前段紧贴在开关柜表面2s后，界面显示测得的tev强度，进入超声模式下，将设备超声传感器对准所测部位2s后，界面显示测得的超声信号。

尽管上面对本发明进行了描述，但并不局限于上述，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。