一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置。
【背景技术】
[0002]随着电网的日益扩大，电网结构的日趋复杂，变电站无人值班的管理模式和综合自动化的普及与推广，高压开关柜故障造成的停电事故给生产和生活带来的损失越来越大。开关柜故障的原因主要来自绝缘件的两种缺陷所造成，一种是有机绝缘材料表面爬电但未形成碳化通道缺陷，这种缺陷一旦形成会在长期的电力运行及材料老化过程中继续恶化，使得绝缘材料表面贯穿造成严重的开关柜事故；另一种缺陷是由于施工或生产工艺等原因导致的绝缘件劣化产生局部放电，当绝缘材料劣化和局部放电水平达到一定时，会引起开关柜的事故。
[0003]目前针对开关柜的检测大都基于温度监控，主要采用红外福射测温法、无线传感器测温法和光纤测温法，部分基于局部放电的监控。开关柜温度监测主要针对触头过热引起的绝缘材料热解老化的问题，温度监控只是孤立的对高压开关柜电触头温度进行测量，没有考虑开关柜符合、环境参量等状态信息，因此无法对电触头的工作状态进行诊断，只能对异常的温度作出报警，当出现异常温度时，开关柜已经处于或接近于故障状态。而开关柜局部放电监控方法，分有电测法和非电测法，有电测法问题在于抗干扰能力差，无法有效的用于现场的在线监测，需要停电实验无法应用于带电过程;非电测量法最主流的是超声波法，但其在开关柜传播过程中遇到障碍可能会有多次反射折射造成检测灵敏度不确定的缺点。
[0004]因而，以上两种方法都属于电力设备故障检修的范畴。
[0005]为保证电力设备安全运行并最大限度地减少停电维修引起的损失，电力系统中对电力设备的检修正在由故障检修、预防性检修向状态检修过渡。作为输配电系统中广泛运用的高压开关柜，对其实施状态检修有极大的重要性。在这种形势下，开发一种新型高精度、高可靠性的高压开关柜在线监测及故障诊断系统具有重大的意义。
【发明内容】
[0006]鉴于上述提出的问题，本发明的目的在于:针对有机绝缘件表面局部碳化缺陷及绝缘件表面局部放电缺陷，提出了一种开关柜绝缘件缺陷的早期预警装置，该装置结构简单、体积小、成本低廉测量动态范围大、精度高。
[0007]—种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；
[0008]所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；
[0009]所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；
[0010]所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机。
[0011 ] 所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。
[0012]还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。
[0013]还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。
[0014]还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。
[0015]所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。
[0016]所述报警电路为声光报警电路。
[0017]有益效果
[0018]本发明提供了一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机;所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连;所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器;该装置结构简单，操作方便，具有以下优点:
[0019]1.该装置抗外部干扰能力强，缺陷关联性高，能实现缺陷早期预警。
[0020]2.该装置不仅能对有机材料绝缘件，还能对无机材料绝缘件缺陷实现在线检测与预警。
[0021]3.采用低通滤波器、四路AD采样、软件补偿等功能，扩大了量程，简化了电路结构，减小装置体积，增强装置的可靠性。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的气体浓度传感器示意图，其中(a)为传感器底部示意图，(b)为传感器正视图，(C)为传感器俯视图；
[0023]图2是本发明的传感器电路设计原理图；
[0024]图3是本发明的系统原理框图；
[0025]图4是本发明的控制单元面板设计图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0027]如图3所示，一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；
[0028]所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；
[0029]所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；
[0030]所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机。[0031 ] 所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。
[0032]还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。
[0033]还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。
[0034]还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。
[0035]所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。
[0036]所述报警电路为声光报警电路。
[0037]如图1所示，本发明使用的传感器为三电极电化学传感器，其以定电位电解为基本原理。
[0038]在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极(R)和工作电极(W)之间的电位变化，由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定(即恒电位)，此时电位的变化就所测气体浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过对电流大小的采集就能得到气体浓度。传感器工作电极(W)与参比电极(R)之间输出的电流信号，经过滤波电路、I 一 V转换电路、放大电路后直接输入A/D转换如图2所示。
[0039]本发明实施的工作原理:将四个传感器单元安装在开关室的壁柜中，将处理控制单元安装在开关柜的仪表室的外壁中，上位机系统安装在工作人员电脑中，通过485接口与处理控制单元相连。气体传感器输出的信号经过I 一 V转换、滤波、放大后输入AD转换电路，再由单片机对其读取，其中四路传感器的采样间隔时间为T，单片机读取数据处理后会将其显示在LCD上，还会通过传输电路模块发往上位机存储并拟合成浓度曲线。一旦各浓度的检测值超过预设值，单片机则驱动声光报警电路发出警告，上位机则通知相关工作人员及时处理，人机交互单元面板如图4所示。
【主权项】
1.一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，其特征在于，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机； 所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连； 所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器； 所述单片机控制单元检测到氰化氢、二氧化碳及氨气三种气体传感器采集的三种气体浓度中的任意两种或三种气体浓度均大于各自的设定阈值，或臭氧传感器采集的臭氧浓度大于臭氧浓度设定阈值时，发出警报信号至上位机。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述四路气体传感器为三电极电化学传感器。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征于，还包括与所述单片机控制单元相连的报警电路。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括与所述单片机控制单元相连的人机交互单元。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括与所述单片机控制单元相连的数据存储单元。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述单片机控制单元与所述上位机之间设有无线通信单元。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述报警电路为声光报警电路。
【专利摘要】本发明提供公开了一种开关柜内绝缘件缺陷预警装置，包括四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机；所述四路气体传感器、信号处理单元、A/D转换电路、单片机控制单元及上位机顺序相连；所述四路气体传感器设置于开关柜内，且四路气体传感器为氰化氢、二氧化碳、氨气以及臭氧传感器；该装置结构简单，操作方便，抗外部干扰能力强，缺陷关联性高，能实现缺陷早期预警。采用低通滤波器及四路AD采样，扩大了量程，简化了电路结构，减小装置体积，增强装置的可靠性。
【IPC分类】G01N27/403, G01R31/12
【公开号】CN105548837
【申请号】CN201510932603
【发明人】汪霄飞, 朱亮, 单周平, 黎智宇, 邝佳军
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月15日