基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及变电设备监测技术，具体是一种基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统。本发明解决了现有变电设备监测系统数据传输不稳定、数据传输速度慢、数据共享性差、数据采集全面性差、数据采集实时性差、运行可靠性差、维护成本高、安装难度高的问题。基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统，包括电容式电场能集能装置、整流器、DC/DC转换器、SAW油质传感器、高压带电传感器、无线数据采集器、变电站IED、变电站CAC、监测主机、数据库服务器、闭锁控制器、电脑钥匙、五防主站、五防锁具、无线通用串行总线、CAN总线、红外线信道。本发明适用于变电设备的监测。
【专利说明】基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电设备监测技术，具体是一种基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统。
【背景技术】
[0002]作为电网的重要组成部分，变电设备能否可靠安全地运行直接关系到电网运行的可靠性和安全性。因此，为了保证电网运行的可靠性和安全性，目前主要采用变电设备监测系统来对变电设备的综合状态进行监测。在现有技术条件下，变电设备监测系统由于自身结构所限，存在如下问题:其一，现有变电设备监测系统普遍缺少合理的网络拓扑结构，导致其存在数据传输不稳定的问题，由此直接影响电网运行的可靠性和安全性。其二，现有变电设备监测系统普遍缺少统一高效的传输介质，导致其存在数据传输速度慢、数据共享性差的问题，由此同样影响电网运行的可靠性和安全性。其三，现有变电设备监测系统普遍缺少对充油变电设备的油质参数进行监测的功能，导致其存在数据采集全面性差的问题，由此同样影响电网运行的可靠性和安全性。其四，现有变电设备监测系统普遍采用电池或CT取电电源来对传感器进行供电。其中，采用电池供电存在如下问题:一、由于电池的电量有限，通常需要降低传感器的采样频率以保证系统可以长时间的工作，由此导致系统存在数据采集实时性差的问题。二、电池在高电压和强电磁环境中存在安全隐患，由此导致系统存在运行可靠性差的问题。三、电池需要定期进行更换，由此导致系统存在维护成本高的问题。四、电池的体积较大，由此导致系统存在安装难度高的问题。采用CT取电电源供电存在如下问题:一、母线电流的实时变化和变电站复杂的电磁干扰会导致CT取电电源出现冲击而损坏，由此同样导致系统存在运行可靠性差的问题。二、CT取电电源的体积较大，由此同样导致系统存在安装难度高的问题。基于此，有必要发明一种全新的变电设备监测系统，以解决现有变电设备监测系统数据传输不稳定、数据传输速度慢、数据共享性差、数据采集全面性差、数据采集实时性差、运行可靠性差、维护成本高、安装难度高的问题。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有变电设备监测系统数据传输不稳定、数据传输速度慢、数据共享性差、数据采集全面性差、数据采集实时性差、运行可靠性差、维护成本高、安装难度高的问题，提供了一种基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统，包括电容式电场能集能装置、整流器、DC/DC转换器、SAW (Surface Acoustic Wave，声表面波)油质传感器、高压带电传感器、无线数据采集器、变电站IED (IntelligentElectronic Device,智能电子设备)、变电站 CAC (Condit1n Acquisit1n Controller,状态接入控制器)、监测主机、数据库服务器、闭锁控制器、电脑钥匙、五防主站、五防锁具、无线通用串行总线、CAN总线、红外线信道；其中，SAW油质传感器的数目、高压带电传感器的数目均为多个；无线数据采集器的数目为两个；无线通用串行总线的数目、CAN总线的数目均为两路；电容式电场能集能装置的输出端与整流器的输入端连接；整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接；DC/DC转换器的输出端分别与各个SAW油质传感器的供电输入端、各个高压带电传感器的供电输入端连接；各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器均与第一路无线通用串行总线连接；各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器、第一路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器均与第二路无线通用串行总线连接；各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器、第二路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；各个无线数据采集器、变电站IED均与第一路CAN总线连接；各个无线数据采集器、变电站IED、第一路CAN总线共同构成总线型拓扑结构；变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器均与第二路CAN总线连接；变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器、第二路CAN总线共同构成总线型拓扑结构；监测主机通过红外线信道与变电站CAC连接；电脑钥匙通过红外线信道与闭锁控制器连接；五防主站、五防锁具均通过红外线信道与电脑钥匙连接。
[0005]具体工作过程如下:各个SAW油质传感器实时采集变电设备的油质参数数据(包括粘度、电导率、介电常数、介质损耗)，并将采集到的油质参数数据实时发送至第一路无线通用串行总线。第一个无线数据采集器实时访问第一路无线通用串行总线并获取油质参数数据，然后将获取到的油质参数数据实时发送至第一路CAN总线。各个高压带电传感器实时采集变电设备的高压带电数据，并将采集到的高压带电数据实时发送至第二路无线通用串行总线。第二个无线数据采集器实时访问第二路无线通用串行总线并获取高压带电数据，然后将获取到的高压带电数据实时发送至第一路CAN总线。变电站IED实时访问第一路CAN总线并获取油质参数数据和高压带电数据，然后对获取到的油质参数数据和高压带电数据进行实时汇总，并将汇总后的油质参数数据和高压带电数据实时发送至第二路CAN总线。变电站CAC实时访问第二路CAN总线并获取油质参数数据和高压带电数据，然后对获取到的油质参数数据和高压带电数据进行实时处理，并通过红外线信道将处理后的油质参数数据和高压带电数据实时发送至监测主机。监测主机对接收到的油质参数数据和高压带电数据进行实时分析和显示。数据库服务器实时访问第二路CAN总线并获取油质参数数据和高压带电数据，然后对获取到的油质参数数据和高压带电数据进行实时存储和共享。闭锁控制器实时访问第二路CAN总线并获取油质参数数据和高压带电数据，然后根据获取到的油质参数数据和高压带电数据实时生成控制指令，并通过红外线信道将生成的控制指令实时发送至电脑钥匙。电脑钥匙根据接收到的控制指令实时生成动作信号，并通过红外线信道将生成的动作信号实时发送至五防锁具。五防锁具根据接收到的动作信号进行打开或关闭。与此同时，电脑钥匙通过红外线信道将接收到的控制指令实时发送至五防主站。五防主站对接收到的控制指令进行实时存储和显示。在此过程中，电容式电场能集能装置置于母线产生的交变电场中，并在交变电场的作用下感应出交流电压。感应出的交流电压首先经整流器进行整流，然后经DC/DC转换器进行稳压，由此向各个SAW油质传感器、各个高压带电传感器进行供电。
[0006]基于上述过程，与现有变电设备监测系统相比，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统通过采用全新结构，具备了如下优点:其一，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统采用SAW油质传感器、无线数据采集器、无线通用串行总线构成了第一个总线型拓扑结构，采用高压带电传感器、无线数据采集器、无线通用串行总线构成了第二个总线型拓扑结构，采用无线数据采集器、变电站IED、CAN总线构成了第三个总线型拓扑结构，采用变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器、CAN总线构成了第四个总线型拓扑结构，其通过利用总线型拓扑结构结构简单、所需要的传输介质少、无中心节点、任何节点的故障都不会造成全网瘫痪、可靠性高、易于扩充的优点，具备了合理的网络拓扑结构，因此其数据传输更稳定。其二，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统采用红外线信道作为传输介质，其通过利用红外线信道不易被人发现和截获、保密性强、抗干扰性强、安装方便灵活、不受地理范围约束的优点，具备了统一高效的传输介质，因此其数据传输速度更快、数据共享性更高。其三，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统采用SAW油质传感器实现了对充油变电设备的油质参数进行监测，因此其数据采集全面性更高。其四，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统采用电容式电场能集能装置来对传感器进行供电。与采用电池供电相比，电容式电场能集能装置具备如下优点:一、电容式电场能集能装置能够持续感应出交流电压，其电量不受限，无需降低传感器的采样频率即可保证系统长时间的工作，由此使得系统的数据采集实时性更高。二、电容式电场能集能装置不受高电压和强电磁环境的影响，由此使得系统的运行可靠性更高。三、电容式电场能集能装置无需进行更换，由此使得系统的维护成本更低。四、电容式电场能集能装置的体积更小，由此使得系统的安装难度更低。与CT取电电源供电相比，电容式电场能集能装置具备如下优点:一、电容式电场能集能装置不受母线电流的实时变化和变电站复杂的电磁干扰影响，由此使得系统的运行可靠性更高。二、电容式电场能集能装置的体积更小，由此使得系统的安装难度更低。综上所述，本发明所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统通过采用全新结构，有效解决了现有变电设备监测系统数据传输不稳定、数据传输速度慢、数据共享性差、数据采集全面性差、数据采集实时性差、运行可靠性差、维护成本高、安装难度高的问题。
[0007]本发明有效解决了现有变电设备监测系统数据传输不稳定、数据传输速度慢、数据共享性差、数据采集全面性差、数据采集实时性差、运行可靠性差、维护成本高、安装难度高的问题，适用于变电设备的监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统，包括电容式电场能集能装置、整流器、DC/DC转换器、SAW油质传感器、高压带电传感器、无线数据采集器、变电站IED、变电站CAC、监测主机、数据库服务器、闭锁控制器、电脑钥匙、五防主站、五防锁具、无线通用串行总线、CAN总线、红外线信道；
其中，SAW油质传感器的数目、高压带电传感器的数目均为多个；无线数据采集器的数目为两个；无线通用串行总线的数目、CAN总线的数目均为两路；
电容式电场能集能装置的输出端与整流器的输入端连接；
整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接； DC/DC转换器的输出端分别与各个SAW油质传感器的供电输入端、各个高压带电传感器的供电输入端连接；
各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器均与第一路无线通用串行总线连接；各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器、第一路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；
各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器均与第二路无线通用串行总线连接；各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器、第二路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构；
各个无线数据采集器、变电站IED均与第一路CAN总线连接；各个无线数据采集器、变电站IED、第一路CAN总线共同构成总线型拓扑结构；
变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器均与第二路CAN总线连接；变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器、第二路CAN总线共同构成总线型拓扑结构；监测主机通过红外线信道与变电站CAC连接；
电脑钥匙通过红外线信道与闭锁控制器连接；
五防主站、五防锁具均通过红外线信道与电脑钥匙连接。
[0010]具体实施时，所述电容式电场能集能装置为钽电容式电场能集能装置；所述整流器为低损耗整流器；所述DC/DC转换器为高效率降压型DC/DC转换器。
【权利要求】
1.一种基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统，其特征在于:包括电容式电场能集能装置、整流器、DC/DC转换器、SAff油质传感器、高压带电传感器、无线数据采集器、变电站IED、变电站CAC、监测主机、数据库服务器、闭锁控制器、电脑钥匙、五防主站、五防锁具、无线通用串行总线、CAN总线、红外线信道； 其中，SAW油质传感器的数目、高压带电传感器的数目均为多个；无线数据采集器的数目为两个；无线通用串行总线的数目、CAN总线的数目均为两路； 电容式电场能集能装置的输出端与整流器的输入端连接； 整流器的输出端与DC/DC转换器的输入端连接； DC/DC转换器的输出端分别与各个SAW油质传感器的供电输入端、各个高压带电传感器的供电输入端连接； 各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器均与第一路无线通用串行总线连接；各个SAW油质传感器、第一个无线数据采集器、第一路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构； 各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器均与第二路无线通用串行总线连接；各个高压带电传感器、第二个无线数据采集器、第二路无线通用串行总线共同构成总线型拓扑结构； 各个无线数据采集器、变电站IED均与第一路CAN总线连接；各个无线数据采集器、变电站IED、第一路CAN总线共同构成总线型拓扑结构； 变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器均与第二路CAN总线连接；变电站IED、变电站CAC、数据库服务器、闭锁控制器、第二路CAN总线共同构成总线型拓扑结构；监测主机通过红外线信道与变电站CAC连接； 电脑钥匙通过红外线信道与闭锁控制器连接； 五防主站、五防锁具均通过红外线信道与电脑钥匙连接。
2.根据权利要求1所述的基于无源传感的变电设备综合状态无线监测系统，其特征在于:所述电容式电场能集能装置为钽电容式电场能集能装置；所述整流器为低损耗整流器；所述DC/DC转换器为高效率降压型DC/DC转换器。
【文档编号】H02J13/00GK104283323SQ201410607667
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】高久国, 金国亮, 章义军, 郑城, 周俊杰, 丁海华, 杨超, 赵磊, 何锋 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司湖州供电公司, 国网浙江安吉县供电公司, 山西振中电力软件有限公司