[发明专利]一种集群高压开关柜在线监测装置及其监测方法

说明书

本发明请求保护一种集群高压开关柜在线监测装置及其监测方法，所述集群高压开关柜在线监测装置包括中央集中控制台、以太网、通信转换器、数据总线、集群开关柜；其特征为：每个开关柜中包括光纤温度传感器、真空断路器光纤位移传感器、电流传感器、开关柜功率监测模块、数据处理器；上述传感器、监测模块采集到数据信号后传输给数据处理器进行数据分析、处理，并将最终处理结果通过数据总线传输到通讯转换器后通过总线或以太网上传到中央集中控制台。通过采用上述监控装置以及监控方法能够实时动态了解集群开关柜的运行状态，从而提高了电力系统可靠性，便于维修人员维修和检测。

技术领域

本发明属于在线监测控制领域，尤其是涉及一种集群高压开关柜在线监测装置及其监测方法。

背景技术

电力开关柜是组成电力系统的基本单元，对电力开关柜的智能在线监测是实现设备全寿命周期管理，提高设备使用效率和寿命的关键技术。在电力系统中，开关柜内的电缆接头电压常常高达10KV、35KV，然而，在高压开关柜的动、静触点及电气设备的连接头是很容易出现接触不良、插接偏心不正等原因，导致接触电阻较大，在大电流情况下该处发热严重，其结果是接头温度异常，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重的的故障，破坏供电的安全可靠。动、静点接头、连接器导体部分接触不良引起异常过热，加速绝缘老化导致击穿，这是高压开关柜的主要故障形式。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种集群高压开关柜在线监测装置及其监测方法，实现对开关柜中断路器的温度、合闸位移、电流进行实时在线监测。该系统实时监测测点温度的变化状况、断路器合闸位移状况、大功率器件电流大小的变化、开关功率大小的变化，从而实现故障的早期预测和报警，当发生故障时，提供报警并迅速准确确定故障点位置，并按相应的预案采取安全处理措施。

集群高压开关柜在线监测装置，包括中央集中控制台、以太网、通信转换器、数据总线、集群开关柜；其特征为：每个开关柜中包括光纤温度传感器、真空断路器位移传感器、电流传感器、开关柜功率监测模块、数据处理器；上述传感器、监测模块采集到数据信号后传输给数据处理器进行数据分析、处理，并将最终处理结果通过数据总线传输到通讯转换器后通过总线或以太网上传到中央集中控制台。

优选为：所述数据处理器是数字信号处理器DSP；所述真空断路器光纤位移传感器为真空断路器光纤直线码盘位移传感器；

优选为：所述电流传感器采用霍尔电流传感器，通过霍尔传感器得到开关柜中电流信号，该信号经过隔离放大、加法电路、限幅电路等信号调理电路将取样电压-5V～+5V转化为0～5V电压，并将处理后的信号送到数据处理器；

优选为：所述开关功率监测模块采用对高压开关柜中大功率器件输入的电流进行方均根限定，从而限定大功率器件有电流过大而过热；该模块由一个乘法器和运算放大器组成的方均根值运算电路。电枢电流先由乘法器进行平方运算，再由积分器运算即可完成方均根值运算：

其中：I为电流平均值、R为电阻值、C为电容值、K为比例系数、Ia为采样电流值；由方均运算和平方根电路可组成方均根运算，由此可测出所述大功率器件流入电流有效值。选择积分时间常数RC的大小即可调整方均根电流极限值作用时间，从而实现大功率器件的功率监测。

一种基于集群高压开关柜在线监测装置监测方法，包括步骤如下：

(1)、通过光纤温度传感器、真空断路器位移传感器、电流传感器、开关柜功率监测模块实时采集代表物理量的电压信号；

(2)、经过模拟采集通道对电压信号采样得到采样信号(u_k)，采样频率为(f_Δh)；对采样信号(u_k)重抽样获得重抽样信号(u_j)，重抽样频率(f_Δy)由应用端规定；