高压开关红外热成像在线监测综合处理单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高压开关红外热成像在线监测综合处理单元，包括高压开关和电源，其特征在于还包括：设置在能监测到高压开关的红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器；以及通过导线依序连接的信号检测装置云台、信号采集器、综合处理单元、显示器、打印机和数据交换机。该项系统通过信号采集器将检测到的红外热成像信号和可见光成像信号归集到综合处理单元处理，数据交换机通过电力综合数据网的发送和传输，将红外热成像及可见光成像信息发送给设备管理人员和技术人员，实现高压开关温度的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传，解决了高压开关温度在线监测中现有技术的产品存在的问题。
【专利说明】高压开关红外热成像在线监测综合处理单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能变电站中电气设备温度在线监测的研究与应用，特别是涉及高压开关红外热成像的监测装置。
【背景技术】
[0002]由于变电站中的高压开关设备出现绝缘故障时会出现温度突然升高的现象，所以采用红外成像状态检测技术能有效发现并诊断高压开关设备的绝缘缺陷。国外红外热像仪的工业化应用开始于20世纪60年代中期，在对电气设备进行故障诊断中效果十分显著；我国电力部门从20世纪80年代末开始相继开展相关理论方面的探讨与研究。在电力系统中，由红外热像仪检测红外辐射能量可反应相关部位的温度或热状态变化，进而发现许多电气设备和热能动力设备的缺陷征兆。
[0003]目前，电力企业正积极推进状态检修工作，红外热像仪的热像处理技术上亦在不断提高，由于红外热像检测尚未解决远程持续监测、统一监控、数据积累及人为操作等问题，故而未能充分发挥其作用。近年来出现了红外测温与变电站图像监控系统融合的技术，使其在变电站图像监视的基础上增添了远程红外测温的功能；而由于红外与可见光视场不同，其使用效果受到影响。同时，还存在一种基于手持红外摄像头的产品，可用于变电站内电气设备红外状态预警与诊断；由于各类产品的信号通道、采集装置、数据上传及存储格式各不相同的问题，故为未能实现远程集中在线监测。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种实现开关设备温度的检测、诊断、数据存储、查询、对比及上传，解决高压开关温度在线监测中面临的高压开关红外热成像在线监测综合处理单
J Li ο
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案为:
[0006]一种高压开关红外热成像在线监测综合处理单元，包括高压开关和电源，其特征在于还包括:
[0007]设置在所述高压开关设备附近，并能监测到高压开关的红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器；
[0008]输入端通过导线与所述各红外热成像传感器信号输出端连接的信号检测装置云台；
[0009]输入端通过导线与所述可见光成像监测传感器信号输出端连接的信号检测装置云台；
[0010]输入端通过导线与所述信号检测装置云台信号输出端连接的信号采集器；
[0011]输入端通过导线与所述信号采集器信号输出端连接的综合处理单元；
[0012]输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的显示器；
[0013]输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的打印机；
[0014]输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的数据交换机；
[0015]通过网络与数据交换机联系的远程接收端。
[0016]所述的红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器为一个或多个，两种传感器数量一致；各红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器的测量参数不同或相同。
[0017]所述的远程接收端为设备运维人员所使用的监测计算机。
[0018]所述的红外热成像监测传感器是用以测量物体表面的电磁波辐射(红外线辐射)强度能量为目的传感器，检测波段为短波3 μ?5 μ m及长波8?12 μ m的两个波段。
[0019]所述的可见光成像监测传感器是用以测量物体表面的电磁波辐射(人类视觉可见)强度能量为目的传感器，检测波段为0.4 μ m?0.75 μ m。
[0020]本实用新型的高压开关红外热成像在线监测综合处理单元，将红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器安装在高压开关设备附近，通常为高压开关场地内，能监测到高压开关的地方。通过信号采集器将检测到的红外热成像信号和可见光成像信号归集到综合处理单元处理，数据交换机通过电力综合数据网的发送和传输，将红外热成像及可见光成像信息发送给设备管理人员和技术人员，实现高压开关温度的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传，解决了高压开关温度在线监测中现有技术的产品存在的问题。通过技术针对性地对长时间运行、需特维特巡等关键设备进行远程集中监测，可以达到安全、效能、成本的平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构原理示意框图；
[0022]图中，红外热成像传感器I ;可见光传感器2 ;信号检测装置云台3 ;信号采集器4 ;综合处理单元5 ;显示器6 ;打印机7 ;数据交换机8 ;远程接收端9。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。
[0024]图1所示，是本实用新型的结构原理示意框图，从图中可知，本实用新型包括由红外热成像监测传感器1、可见光成像监测传感器2、信号检测装置云台3、信号采集器4、综合处理单元5、显示器6、打印机7和数据交换机8 ;从红外热成像监测传感器1、可见光成像监测传感器2到数据交换机8，上一部分的信号输出端与下一部份的信号输入端通过导线依序连接。其中，综合处理单元4的信号输出端还与显示器6、打印机7的信号输入端通过导线连接；数据交换机8通过电力综合数据网与远程接收端9联系。
[0025]所述的远程接收端9为设备运维人员所使用的监测计算机。所述的红外热成像监测传感器是用以测量物体表面的电磁波辐射(红外线辐射)强度能量为目的传感器，检测波段为短波3 μ?5 μ m及长波8?12 μ m的两个波段；传感器安装于变电站开关场内，便于安装、监测、巡视和维护。所述的可见光成像监测传感器是用以测量物体表面的电磁波辐射(人类视觉可见)强度能量为目的传感器，检测波段为0.4 μ m?0.75 μ m ;传感器安装于变电站开关场内，便于安装、监测、巡视和维护。通过体外传感原理，实现高压开关设备温度的检测和定位，适用于对高压开关的绝缘缺陷进行在线检测和诊断，并可在几秒内得到测试结果，是开展状态监测及故障诊断的有效手段。所述的红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器根据高压开关的数量及开关场所占面积的大小确定；通常采用监视范围须覆盖某一电压电压等级全部开关的配置方案，也可为一个或多个。当然，红外热成像监测传感器1、可见光成像监测传感器2也适用于监测隔离刀闸、电容器等设备温度；只是高压开关设备相对重要，为主要特维特巡设备对象而已。
[0026]所述的信号检测装置云台3是将监测的安装于同一云台上的红外热成像监测信号、可见光成像监测信号进行归集，并将其匹配后通过信号线连上传给信号采集器。
[0027]所述的信号采集器4是对检测信息进行识别、编码等预处理，并将处理后的信息上传至综合处理单元。
[0028]所述的综合处理单元5是对信号采集器上传的红外热成像监测信号、可见光成像监测信号进行分析诊断、对比及存储，并通过数据交换机8转发；即将综合处理后的信息通过数据交换机8接入电力综合数据网，并发送到远程接收端。
[0029]显示器6显示高压开关设备监测值，即是红外热成像监测信号、可见光成像监测?目号、时间等。
[0030]打印机7打印某一时间段内的高压开关设备温度监测数据变化趋势曲线图。
[0031]数据交换机8是用于实现高压开关温度监测数据信息接转的通信设备；通过该数据交换机可以连通电力综合数据网内综合处理单元到远程客户端软件间的通信，以有效地利用数据网内的通信设备和网络资源。
[0032]目前，敞开式的35 kVUlO kV、220kV高压开关广泛用于变电站。当运行中的高压开关设备存在绝缘缺陷时，设备温度会异常升高，并发在设备表面产生电磁波辐射(红外线辐射)。因此，对高压开关设别进行红外热成像在线监测，并匹配可见光成像分析，可以及时并直观的发现高压开关设备存在的绝缘缺陷；且可通过“非侵入”方式，实时监测高压开关设备温度变化不会影响设备的正常运行和维护。
[0033]本实用新型的工作原理为:
[0034]I)红外热成像监测传感器1、可见光成像监测传感器2安装于变电站内的开关场内，实时监测高压开关红外热成像信号和可见光成像信号；
[0035]2)信号检测装置云台3可同时归集高压开关红外热成像信号和可见光成像信号，并将监测的信号传输至信号采集器；
[0036]3)通过信号线将信号采集器4与综合处理单元5连接，信号采集器对检测信号进行预处理，并将处理后信号上传至综合处理单元5 ；
[0037]4)显示器6显示高压开关设备的红外热成像监测信号、可见光成像监测信号、时间等监测值；
[0038]5)打印机7打印某一时间段内的高压开关设备温度监测数据变化趋势曲线图；
[0039]6)综合处理单元5对各信号采集器4上传的监测信号进行分析诊断、对比及存储；并在第一时间通过数据交换机8接入电力综合数据网，以发送至远程接收端9，供技术人员调取查询。
实施例
[0040]1.将红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器安装于信号检测装置云台上，并接入各传感器的数据线；
[0041]2.将红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器安装于某IlOkV变电站内的35kV开关场内，通过体外传感原理检测高压开关的红外热成像及可见光成像信号。可根据高压开关设备数量和开关场面积等现场需要选择具体安装数量；
[0042]3.在开关场内安装信号检测装置云台及信号采集器，并接入各信号检测装置云台的数据线；
[0043]4.综合处理单元对各信号采集器上传的红外热成像信号、可见光成像信号进行分析诊断、对比及存储；通过对红外热成像信号和可见光成像信号的分析，可诊断的高压开关设备状态和绝缘缺陷登记，包含但不限于紧急、重大、一般绝缘缺陷。同时，红外热成像信号和可见光成像信号对比包括:基于时域变化的温度测值纵向对比，基于同一设备A、B、C三相的横向对比和不同负荷下温度测试的正负劣化对比。具体如下:
[0044]( I)温度劣化水平。在线监测单元提供设备绝缘缺陷温度差值严重程度的判断参考值，根据温度变化测值及纵向比较的变化提供用以判断严重程度的参考依据；
[0045](2)纵向比较。监测装置应具有不同时间段的纵向比较功能，如同一设备温度测值在不同时期内平均值对比功能，在判别设备绝缘缺陷程度中提供判断经验值；
[0046]5.综合处理单元对检测信号做出初步诊断，并在第一时间将设备预警信号及装置故障信息通过数据交换机接入电力综合数据网，并发送至远程接收端，供技术人员调取查询。预警信号内容包括:预警时间、预警设备名称、在线监测单元温度测量的幅值等特征参数；
[0047]6.技术人员使用专用计算机访问综合处理单元核实确认设备预警信号，并分析判断，制定相应的应对措施。采取的应对措施包括:现场复测、停电检修等。
[0048]本实用新型与现有技术产品相比，具有以下优点:
[0049](I)配置灵活:信号检测装置云台可同时配置红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器，信号采集器可采集多路监测传感器信号，实现灵活配置，适应变电站现场需要；
[0050](2)运行安全:非侵入检测方式，监测传感器可安装于高压开关设备体外，不改变设备原有结构及运行方式，实现一次回路与二次回路隔离，不影响电气设备的运行安全；同时安装过程中无须对设备停电；
[0051](3)监测准确:采用电磁波辐射(红外线辐射)强度监测技术，抗干扰能力强，可持续检测由高压开关设备绝缘缺陷产生的电磁波信号变化，监测功能适应性好，可信度高；同时，可检测、定位并判断高压开关设备缺陷等级；
[0052](4)维护方便:采用星型拓扑结构的布置方式，确保在对其单个传感器等部件维护时不影响到其它回路的正常运行；
[0053](5)远程诊断:红外热成像信号和可见光成像信号模式能够存储，确保红外热成像信号和可见光成像信号模式的准确性及重复性。通过数据交换机和电力综合数据网及时掌握所测数据，并进行远程维护；
[0054](6)—体化配置:通过传感器、综合处理单元及数据交换机实现从红外热成像信号和可见光成像信号检测、分析诊断、预警及历史数据存储的全过程控制。
【权利要求】
1.一种高压开关红外热成像在线监测综合处理单元，包括高压开关和电源，其特征在于还包括: 设置在所述高压开关设备附近，并能监测到高压开关的红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器； 输入端通过导线与所述各红外热成像传感器信号输出端连接的信号检测装置云台； 输入端通过导线与所述可见光成像监测传感器信号输出端连接的信号检测装置云台； 输入端通过导线与所述信号检测装置云台信号输出端连接的信号采集器； 输入端通过导线与所述信号采集器信号输出端连接的综合处理单元； 输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的显示器； 输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的打印机； 输入端通过导线与所述综合处理单元信号输出端连接的数据交换机； 通过网络与数据交换机联系的远程接收端。
2.根据权利要求1所述的在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的红外热成像监测传感器、可见光成像监测传感器为一个或多个，两种传感器数量一致；各红外热成像监测传感器和可见光成像监测传感器的测量参数不同或相同。
3.根据权利要求1所述的在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的远程接收端为设备运维人员所使用的监测计算机。
4.根据权利要求1所述的在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的红外热成像监测传感器是用以测量物体表面的电磁波辐射(红外线辐射)强度能量为目的传感器，检测波段为短波3 μ?5 μ m及长波8?12 μ m的两个波段。
5.根据权利要求1所述的在线监测综合处理单元，其特征在于: 所述的可见光成像监测传感器，是用以测量物体表面的电磁波辐射(人类视觉可见)强度能量为目的传感器，检测波段为0.4 μ m?0.75 μ m。
【文档编号】H02J13/00GK203984091SQ201420230985
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】罗凤坚, 梁睿, 何艇, 陈少华, 黄升平, 樊宇璐, 张力欣, 黄幸, 张炜 申请人:广西电网公司崇左供电局, 广西电网公司电力科学研究院