一种电气设备隐患监测系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电气设备隐患监测系统及其工作方法。该系统包括置于被监测电气设备上的传感装置，远离被监测电气设备、与传感装置通过无线或有线方式连接的采集装置；传感装置包括，过电压保护器，与过电压保护器并联的振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器，发射模块，运维诊断模块，驱动电路，相互并联的压电陶瓷换能器、超声波换能器、静电发生器和红外波发生器，振子，及取能模块；采集装置包括依次连接的接收天线、模数转换器、微处理器和通信模块。与现有技术相比，本发明专利技术集传感监测、自取能和治理功能为一体，便于在特殊监测区域中的使用。

A hidden danger monitoring system of electrical equipment and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种电气设备隐患监测系统及其工作方法
本专利技术涉及一种电气设备隐患监测系统，特别是涉及一种集传感监测、自取能和治理功能为一体的电气设备隐患监测系统及其工作方法。
技术介绍
目前，电气设备的隐患监测主要存在以下问题：(1)有些关键特征量如振动属于较高频率信号，因而需要高速采集的模块功耗大，供电需要铺设专用线路或考虑专用的供电设备；(2)户外取电存在技术瓶颈，主要是取电模式单一，要么通过输电线路感应电流取电，要么通过电池供电，尽管少数也采取了光伏取电，但是和监测系统集成存在高温、发电功率小等问题，因此直接采用大功率光伏给大功耗监测单元供电面临的技术挑战依旧不小；(3)尤其在电力设备安全领域，电场信号干扰严重，干扰抑制电路耗散功率大，需要较宽的信号带宽，以便获取足够的数据在后台进行处理；(4)当前的传感器模块不具备一些特殊的独立治理功能，如需要除尘、防尘、除冰等场合，一般需要较大能源的驱动和控制模块。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种集传感监测、自取能和治理功能为一体的电气设备隐患监测系统及其工作方法，不仅可靠性高、抗干扰能力强，能实现对被监测电气设备的传感监测，而且低功耗、小型化，便于在特殊监测区域中的使用，还可以对被监测电气设备进行除尘、除冰等治理。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提出一种电气设备隐患监测系统，包括置于被监测电气设备上的传感装置，远离被监测电气设备、与传感装置通过无线或有线方式连接的采集装置。所述传感装置包括，防止雷击或强脉冲电场信号导致的过电压对传感装置造成损坏的过电压保护器，与过电压保护器并联的振动传感器、电场传感器、电容传感器、温度传感器、光传感器、气体传感器和色谱传感器，发射模块，运维诊断模块，驱动电路，相互并联的压电陶瓷换能器、超声波换能器、静电发生器和红外波发生器，振子，及取能模块。振动传感器，探测电气设备的振动信号或压力信号，并利用压电效应进行发电获得电能；电场传感器，探测电气设备的电场信号，并利用电场能量获得电能；光传感器，探测电气设备的光谱信号，并利用光伏发电获得电能；电容传感器，探测电气设备的放电脉冲信号；温度传感器，探测电气设备的温度信号；气体传感器，探测电气设备释放的二氧化硫或二氧化碳等放电分解物；色谱传感器，探测电气设备的化学物质的色谱。振动传感器、电场传感器、光传感器、电容传感器、温度传感器、气体传感器和色谱传感器的输出分别以并联方式连接发射模块、运维诊断模块；振动传感器、电场传感器和光传感器的输出以并联方式连接取能模块。振动传感器、电场传感器和光传感器既有取电功能，又具备传感功能；电场传感器能一方面获得电能，另一方面感应电场强度，计算电势差，分析电气设备是否存在放电缺陷，导致电场发生异常变化；光传感器采用晶硅或非晶硅材料，一方面实现电能获取，另一方面实现利用电力设备运行过程中对外的辐射(光辐射、热辐射)产生的0.7-20uS波长的信号，诊断电气设备的安全运行状态。发射模块，将振动传感器、电场传感器、电容传感器、温度传感器、光传感器、气体传感器和色谱传感器输出的信号进行放大、调制，并通过发射模块中的模拟天线向采集装置进行发射。运维诊断模块，对振动传感器、电场传感器、电容传感器、温度传感器、光传感器、气体传感器和色谱传感器输出的信号进行分析，判断是否需要向连接的驱动电路触发运维控制信号。驱动电路，将运维诊断模块发出的运维控制信号进行放大，并驱动连接的压电陶瓷换能器发射振动信号、和/或驱动连接的超声波换能器发射超声波信号、和/或驱动连接的静电发生器发射高压静电、和/或驱动连接的红外波发生器发射远红外信号。压电陶瓷换能器，向连接的振子发射振动信号；超声波换能器，向连接的振子发射超声波信号；静电发生器，向连接的振子发射高压静电；红外波发生器，向连接的振子发射远红外信号；振子，将振动信号、和/或超声波信号、和/或高压静电、和/或远红外信号定向传送至被监测电气设备。取能模块，将振动传感器、电场传感器和光传感器获得的电能进行储能和电压变换，然后向发射模块、运维诊断模块和驱动电路输出电能。所述采集装置包括依次连接的接收天线、模数转换器、微处理器和通信模块；接收天线，工作频段与发射模块中的模拟天线匹配(以提高信噪比和可靠性)，接收模拟天线发射的信号，并传入模数转换器；模数转换器，实现传入信号的模拟数字变换，并依次传入微处理器和通信模块；微处理器，负责采集装置的控制；通信模块，负责与外部计算机或网络进行通信。所述采集装置还包括采集发射天线和射频开关；采集发射天线，工作频段与传感装置发射模块中的模拟天线匹配，用于传感装置的远程无线校验、地址识别，同时向声表面波传感器提供初始能量信号；射频开关，控制采集发射天线和接收天线的启动，使得采集发射天线和接收天线的工作方式为互斥的非门关系。传感装置和采集装置通过无线方式连接时，所述模拟天线和接收天线为无线模拟信号耦合天线，包括耦合线圈、天线振子、微调电容或电感或声表面波发生器；传感装置和采集装置通过有线方式连接时，所述模拟天线和接收天线为有线模拟信号耦合天线、且采用同轴电缆实现信号传输。所述振动传感器为压电陶瓷传感器，或压电薄膜传感器，或加速度传感器，或倾角传感器、或声表面波传感器。声表面波传感器包括输入电极、声表面波传感带、输出电极和衬底；输入电极、输出电极和声表面波传感带全部位于衬底上方，也可以是局部位于衬底上方、局部位于衬底内部，还可以是全部位于衬底内部；衬底材料为铌酸锂(LibnO3)、石英、焦硼酸锂(LBO)、胆酸锂(LiTaO3)、锗酸铋(BGO)、硅酸镓镧(LGS)、铌酸钾(KNbO3)、压电陶瓷(PZT)、氧化铝、氧化锌等材料的一种或多种混叠而成；输入电极和输出电极为等间距或不均匀间距的叉指电极和反射电极组成，叉指电极和反射电极为直线或弧线或折线状；输入电极前设有电磁波接收天线，输出电极后设有高频信号发射天线，电磁波接收天线和高频信号发射天线为低功率的微型线圈、或贴片天线、或PCB印制天线。输入电极可以感应电磁波信号或输入高频电压信号；输入电极感应到信号后，利用衬底的压电作用，实现电信号-机械能转换，产生声表面波；声表面波经过传感带时，感应外部的振动信号，能量发生改变，驱动输出电极，将声表面波信号转换成电信号；输出电极可以直接发射高频电信号或将信号输入到高频信号发射天线放大。声表面波传感器既可以接收空间电场也可以接收来自采集装置的采集发射天线的信号，还可以不经过传感装置的模拟天线的情况下自发射信号。所述电场传感器的类型为球式，或旋片式，或平板电极，或双电磁耦合线圈等。所述光传感器为晶硅光伏传感器，或非晶硅光伏传感器。所述振子为单层或叠层的平面状，或立体状；所述平面状为矩形，或圆形，或圆环，或扇形等；所述立体状为法兰，或喇叭，或管型等。上述电气设备隐患监测系统的工作方法，包括：A、信号监测：振动传感器探测被监测电气设备的振动信号或压力信号，电场传感器、电容传感器和温度传感器分别探测被监测电气设备的电场信号、放电脉冲信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气设备隐患监测系统，其特征在于：所述隐患监测系统包括置于被监测电气设备上的传感装置，远离被监测电气设备、与传感装置通过无线或有线方式连接的采集装置；/n所述传感装置包括，防止过电压对传感装置造成损坏的过电压保护器，与过电压保护器并联的振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器，发射模块，运维诊断模块，驱动电路，相互并联的压电陶瓷换能器、超声波换能器、静电发生器和红外波发生器，振子，及取能模块；/n振动传感器，探测电气设备的振动信号或压力信号，并利用压电效应进行发电获得电能；电场传感器，探测电气设备的电场信号，并利用电场能量获得电能；电容传感器，探测电气设备的放电脉冲信号；温度传感器，探测电气设备的温度信号；振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器的输出分别以并联方式连接发射模块、运维诊断模块，振动传感器和电场传感器的输出以并联方式连接取能模块；/n发射模块，将振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器输出的信号进行放大、调制，并通过发射模块中的模拟天线向采集装置进行发射；/n运维诊断模块，对振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器输出的信号进行分析，判断是否需要向连接的驱动电路触发运维控制信号；驱动电路，将运维诊断模块发出的运维控制信号进行放大，并驱动连接的压电陶瓷换能器发射振动信号、和/或驱动连接的超声波换能器发射超声波信号、和/或驱动连接的静电发生器发射高压静电、和/或驱动连接的红外波发生器发射远红外信号；压电陶瓷换能器，向连接的振子发射振动信号；超声波换能器，向连接的振子发射超声波信号；静电发生器，向连接的振子发射高压静电；红外波发生器，向连接的振子发射远红外信号；振子，将振动信号、和/或超声波信号、和/或高压静电、和/或远红外信号定向传送至被监测电气设备；/n取能模块，将振动传感器和电场传感器获得的电能进行储能和电压变换，然后向发射模块、运维诊断模块和驱动电路输出电能；/n所述采集装置包括依次连接的接收天线、模数转换器、微处理器和通信模块；接收天线，工作频段与发射模块中的模拟天线匹配，接收模拟天线发射的信号，并传入模数转换器；模数转换器，实现传入信号的模拟数字变换，并依次传入微处理器和通信模块；微处理器，负责采集装置的控制；通信模块，负责与外部计算机或网络进行通信。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电气设备隐患监测系统，其特征在于：所述隐患监测系统包括置于被监测电气设备上的传感装置，远离被监测电气设备、与传感装置通过无线或有线方式连接的采集装置；
所述传感装置包括，防止过电压对传感装置造成损坏的过电压保护器，与过电压保护器并联的振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器，发射模块，运维诊断模块，驱动电路，相互并联的压电陶瓷换能器、超声波换能器、静电发生器和红外波发生器，振子，及取能模块；
振动传感器，探测电气设备的振动信号或压力信号，并利用压电效应进行发电获得电能；电场传感器，探测电气设备的电场信号，并利用电场能量获得电能；电容传感器，探测电气设备的放电脉冲信号；温度传感器，探测电气设备的温度信号；振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器的输出分别以并联方式连接发射模块、运维诊断模块，振动传感器和电场传感器的输出以并联方式连接取能模块；
发射模块，将振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器输出的信号进行放大、调制，并通过发射模块中的模拟天线向采集装置进行发射；
运维诊断模块，对振动传感器、电场传感器、电容传感器和温度传感器输出的信号进行分析，判断是否需要向连接的驱动电路触发运维控制信号；驱动电路，将运维诊断模块发出的运维控制信号进行放大，并驱动连接的压电陶瓷换能器发射振动信号、和/或驱动连接的超声波换能器发射超声波信号、和/或驱动连接的静电发生器发射高压静电、和/或驱动连接的红外波发生器发射远红外信号；压电陶瓷换能器，向连接的振子发射振动信号；超声波换能器，向连接的振子发射超声波信号；静电发生器，向连接的振子发射高压静电；红外波发生器，向连接的振子发射远红外信号；振子，将振动信号、和/或超声波信号、和/或高压静电、和/或远红外信号定向传送至被监测电气设备；
取能模块，将振动传感器和电场传感器获得的电能进行储能和电压变换，然后向发射模块、运维诊断模块和驱动电路输出电能；
所述采集装置包括依次连接的接收天线、模数转换器、微处理器和通信模块；接收天线，工作频段与发射模块中的模拟天线匹配，接收模拟天线发射的信号，并传入模数转换器；模数转换器，实现传入信号的模拟数字变换，并依次传入微处理器和通信模块；微处理器，负责采集装置的控制；通信模块，负责与外部计算机或网络进行通信。


2.根据权利要求1所述的电气设备隐患监测系统，其特征在于：所述传感装置还包括，与过电压保护器并联的光传感器、气体传感器和色谱传感器；光传感器，探测电气设备的光谱信号，并利用光伏发电获得电能，其输出分别连接发射模块、运维诊断模块和取能模块；气体传感器，探测电气设备释放的放电分解物，其输出分别连接发射模块和运维诊断模块；色谱传感器，探测电气设备的化学物质的色谱，其输出分别连接发射模块和运维诊断模块。


3.根据权利要求1所述的电气设备隐患监测系统，其特征在于：传感装置和采集装置通过无线方式连接时，所述模拟天线和接收天线为无线模拟信号耦合天线；传感装置和采集装置通过有线方式连接时，所述模拟天线和接收天线为有线模拟信号耦合天线、且采用同轴电缆实现信号传输。


4.根据权利要求1所述的电气设备隐患监测系统，其特征在于：所述振动传感器为压电陶瓷传感器，或压电薄膜传感器，或加速度传感器，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，尹娟，
申请(专利权)人：成都高斯电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51