一种敞开式高压隔离开关在线监测装置及方法制造方法及图纸

一种敞开式高压隔离开关在线监测装置及方法。所述装置由传感模块、中央主控模块、感应式电源供电模块组成。该装置安装在高压隔离开关导电臂上，传感模块安装在隔离开关的静触指及静触头位置，能够监测静触指的位移、动静触头之间距离及静触指的温度。感应式电源供电模块通过感应一次电流获取能量，为装置供电。中央主控模块通过对采集的数据进行调理、分析，判定隔离开关分合闸状态及健康状态，最终通过无线网络将结果发送至综合IED，实现对敞开式高压隔离开关的状态监测，从而降低设备运行维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种敞开式高压隔离开关在线监测装置及方法
本专利技术属于电力设备在线监测领域，适用于110kV及以上电压等级的敞开式高压隔离开关设备的在线监测。
技术介绍
“十二五”以来，国家倡导鼓励建设坚强的智能电网，智能终端、MU、电子式互感器、更先进的测控保护装置、多维的状态监测装置被应用于电网的建设中。但对于高压隔离开关的状态监测，在世界电力行业状态监测领域内仍是一片空白，高压隔离开关作为电网的重要组成部分，有着悠久的“历史”，被大量应用在我国的电网建设中。但是高压隔离开关存在着其先天的不足，由于其绝缘介质采用空气绝缘，因此其触头件绝缘距离较大，触头分合闸行程长，传动结构复杂。同时高压隔离开关多用于户外，其所处的工作环境较复杂，污秽等级高。传动机构长期暴露在户外，风吹日晒雨淋，易受其他物质入侵(如鸟巢)。因此户外高压隔离开关在分合闸操作过程中，会有分合闸不到位，甚至“拒分、拒合”的现象出现。为保障电网的安全运行，对户外高压隔离开关进行分合闸操作过程中，需要运行维护人员在现场，确认隔离开关的分合闸状态，因此很难实现电站的无人值守和调度的远调远控。敞开式高压隔离开关在线监测装置，能够通过多维传感器及数据分析判断隔离开关的分合闸状态，从而实现隔离开关的远传远控。
技术实现思路
本专利技术提供了一种敞开式高压隔离开关在线监测装置，用以解决敞开式高压隔离开关分合闸不到位的问题，同时能够监测隔离开关运行健康状态，降低了隔离开关运行维护成本，实现高压隔离开关的状态信息远传。本专利技术的方案是：一种敞开式高压隔离开关在线监测装置，包括传感模块、中央主控模块、感应式电源供电模块；其特征在于：中央主控模块安装在敞开式高压隔离开关的高压导电臂上，传感模块安装在高压隔离开关静触头上，感应式电源供电模块安装在高压隔离开关引线处；通过传感模块采集高压隔离开关分合闸过程中的参数即采集数据，并上传给中央控制模块；中央主控模块根据接收到的参数，判断隔离开关分合闸状态及运行状态，并将结果通过无线网路发送至综合智能电力监测装置(以下简称综合IED)；感应式电源供电模块为中央主控模块提供电源。本专利技术进一步包括以下优选方案：所述传感模块由2只形变传感器、1只位移传感器、1只温度传感器组成；所述形变传感器安装在高压隔离开关的左、右两侧静触指上，用于监测静触指位移信号；所述位移传感器安装在高压隔离开关静触头上，用于监测隔离开关动静触头之间的距离信号；所述温度传感器安装在高压隔离开关静触头上，用于监测隔离开关静触头温度信号。所述形变传感器、位移传感器、温度传感器分别将所监测到的采集数据上传至中央主控模块，其中所述采集数据包括位移信号、距离信号和温度信号。所述中央主控模块由信号调理单元、数据处理单元、电源管理单元、无线通信单元，内置锂电池组组成；所述信号调理单元将传感模块采集数据进行调理放大以及模数转换后发送至数据处理单元；所述数据处理单元用于完成对采集数据的接收、记录并且根据采集数据绘制隔离开关分合闸过程中各个传感器数据基于时间的变化曲线，依据变化曲线提取特定时间点的静触指位移数据和动静触头之间距离数据，以及隔离开关分合闸前后静触指位移量的变化值，作为隔离开关分合闸机械运动的特征参量；将隔离开关分合闸机械运动的特征参量作为BP神经网络多数据融合法的输入数据，通过输出结果判别隔离开关分合闸状态。所述电源管理单元分别接入感应式电源供电模块和中央主控模块内置电池两路电源，电源管理单元根据隔离开关运行状态切换供电来源；当隔离开关处于投运状态且隔离开关主回路电流大于5A时，电源管理单元将供电电源切换为感应式电源供电模块，当隔离开关处于备用状态时或断开状态时电源管理单元将供电电源切换为内置电池组供电。所述电源管理单元依据数据采集单元指令，对传感模块的供电进行投入或者切断操作；当隔离开关进行分合闸操作时，由数据处理单元向电源管理单元发送指令，电源管理单元投入传感模块供电回路，分合闸操作完成后切断传感模块供电回路，仅保留数据处理单元供电回路。所述无线通信单元采用2.4G通信频段将中央主控模块得到的隔离开关分合闸状态及运行状态诊断结果上传至综合IED。所述感应式电源供电模块：使用坡莫合金钢带和空心线圈实现感应取电。使用坡莫合金缠绕一次导体，然后穿过空心线圈，最终使用卡扣将坡莫合金钢带两端固定在一起，形成一个非闭合磁路的感应装置，通过感应穿过该装置一次主回路中的电流，获取电能。空心线圈两端所产生的感应电动势，通过导线经过整流滤波后，输送给电源管理单元。本申请还同时公开了一种基于前述敞开式高压隔离开关在线监测装置的在线监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：步骤1：判断敞开式高压隔离开关在线监测装置是否为初次安装在该型号隔离开关上，如果是则针对隔离开关进行多次正常分合闸操作，并采集分合闸过程中左、右侧静触指位移信号SL和SR，动静触头之间距离信号H，和静触指表面温度信号Tw，提取初始时刻和终了时刻左、右侧静触指位移SL1、SR1、SL2、SR2，动静触头间距的数据H1、H2以及初始时刻和终了时刻左、右侧静触指位移数据的变化值ΔSL和ΔSR等特征参量，并将特征量作为BP神经网络的输入向量，分合闸结果作为期望输出结果，训练和测试BP神经网络，当该网络输出结果与期望结果误差小于设定值时，判定学习成功，获得最终权值W，此时敞开式高压隔离开关在线监测装置具备了判断隔离开关分合闸状态的能力。步骤2：敞开式高压隔离开关在线监测装置正常投运后，敞开式高压隔离开关在线监测装置接收到被监测隔离开关操作指令后，启动传感模块，连续采集隔离开关分合闸过程中左、右侧静触指位移信号，动静触头之间距离信号，静触指表面温度信号；步骤3：绘制左、右侧静触指位移变化量，动静触头之间距离变化量，静触指表面温度变化量基于时间t变化的曲线图；步骤4：依据绘制4张曲线图，提取特定时刻左右侧静触指位移，动静触头间距的数据以及操作启始时刻与操作终了时刻隔离开关左、右侧静触指位移的变化值；步骤5将所提取特征参量作为输入数组，采用BP神经网路的数据融合方法，通过L-MBP算法，根据算法输出结果判定隔离开关分合闸状态结果；步骤6：将获得的诊断结果通过zigbee无线网络发送至综合IED；步骤7：当高压隔离开关处于带载运行状态时，敞开式高压隔离开关在线监测装置采集静触指温度Tw变化数据，并从综合IED获取该条线路的负荷参数电流I，根据负荷参数电流I及静触指温度Tw、环境温度T0等数据进行多数据融合计算，获取针对动静触指接触电阻的变化，反映动静触指表面氧化趋势,并将结果上传至综合IED。本专利技术一种敞开式高压隔离开关在线监测装置和方法，其优点和有益效果如下：1.一种敞开式高压隔离开关在线监测装置通过监测隔离开关的静触指位移，动静触头间距离的变化，可以判断隔离开关分合闸状态。；2.一种敞开式高压隔离开关在线监测装置通过监测隔离开关的触头温度变化，融合线路一次负荷、环境温度等参数，可以判断隔离开关动静触头表面氧化程度；3.一种敞开式高压隔离开关在线监测装置通过监测隔离开关的分合闸时间变化，可以判断隔离开关机械传动部件的卡塞情况；4.一种敞开式高压隔离开关在线监测装置采用感应电流获取能量及定时唤醒工作方式，有效的降低了装置功耗，解决高电位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种敞开式高压隔离开关在线监测装置，包括传感模块、中央主控模块、感应式电源供电模块；其特征在于：中央主控模块安装在敞开式高压隔离开关的高压导电臂上，传感模块安装在高压隔离开关静触头上，感应式电源供电模块安装在高压隔离开关引线处；通过传感模块采集高压隔离开关分合闸过程中的参数即采集数据，并上传给中央控制模块；中央主控模块根据接收到的参数，判断隔离开关分合闸状态及运行状态，并将结果通过无线网路发送至综合智能电力监测装置即综合IED；感应式电源供电模块为中央主控模块提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种敞开式高压隔离开关在线监测装置，包括传感模块、中央主控模块、感应式电源供电模块；其特征在于：中央主控模块安装在敞开式高压隔离开关的高压导电臂上，传感模块安装在高压隔离开关静触头上，感应式电源供电模块安装在高压隔离开关引线处；通过传感模块采集高压隔离开关分合闸过程中的参数即采集数据，并上传给中央控制模块；中央主控模块根据接收到的参数，判断隔离开关分合闸状态及运行状态，并将结果通过无线网路发送至综合智能电力监测装置即综合IED；感应式电源供电模块为中央主控模块提供电源。2.根据权利要求1所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述传感模块由2只形变传感器、1只位移传感器、1只温度传感器组成；所述2只形变传感器分别安装在高压隔离开关的左、右两侧静触指上，用于监测静触指位移信号；所述位移传感器安装在高压隔离开关静触头上，用于监测隔离开关动静触头之间的距离信号；所述温度传感器安装在高压隔离开关静触头上，用于监测隔离开关静触头温度信号。3.根据权利要求1或2所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述形变传感器、位移传感器、温度传感器分别将所监测到的采集数据上传至中央主控模块，其中所述采集数据包括位移信号、距离信号和温度信号。4.根据权利要求1所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述中央主控模块由信号调理单元、数据处理单元、电源管理单元、无线通信单元，内置锂电池组组成；所述信号调理单元将传感模块采集数据进行调理放大以及模数转换后发送至数据处理单元；所述数据处理单元用于完成对采集数据的接收、记录，实现对高压隔离开关分合闸状态诊断和高压隔离开关动静触指接触面的氧化程度的诊断，并将诊断结果上送至综合IED；所述电源管理单元连接感应式电源供电模块实现对传感模块、中央主控模块的电源管理。5.根据权利要求4所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述数据处理单元用于完成对采集数据的接收、记录并且根据采集数据绘制隔离开关分合闸过程中各个传感器数据基于时间的变化曲线，依据变化曲线提取特定时间点的静触指位移数据和动静触头之间距离数据，以及隔离开关分闸前后静触指位移量的变化值，作为隔离开关分合闸机械运动的特征参量；将隔离开关分合闸机械运动的特征参量作为BP神经网络多数据融合法输入数据，通过输出结果判别隔离开关分合闸状态。6.根据权利要求4或5所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述电源管理单元分别接入感应式电源供电模块和中央主控模块内置电池两路电源，电源管理单元根据隔离开关运行状态切换供电来源；当隔离开关处于投运状态且隔离开关主回路电流大于5A时，电源管理单元将供电电源切换为感应式电源供电模块，当隔离开关处于备用状态时或断开状态时电源管理单元将供电电源切换为内置电池组供电。7.根据权利要求6所述的敞开式高压隔离开关在线监测装置，其特征在于：所述电源管理单元依据数据采集单元指令，对传感模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪东，阴孟涛，叶志祥，任雁铭，孙利雄，唐喜，朱江，申成兵，杨俊峰，王豫川，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司保山供电局，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53