一种基于多参数检测的开关柜及通用型监测管理系统技术方案

本发明专利技术涉及配电设备技术领域，提供了一种基于多参数检测的通用型开关柜监测管理系统。该系统应用了下位机(参数采集模块)

【技术实现步骤摘要】
一种基于多参数检测的开关柜及通用型监测管理系统


[0001]本专利技术涉及配电设备
，具体涉及一种基于多参数检测通用型的开关柜监测管理系统。

技术介绍

[0002]电力开关柜是一种在电力系统中起重要作用的开关设备，是按某种电路方案将相关电气设备装配至一个封闭金属外壳的配电装置。当电力或线路发生故障时，开关柜可将故障部分快速从电网中切除，除保障电力系统其他无故障部分安全运行外，也可保护设备及维修人员的安全。故广泛应用于各电压等级配电系统中。
[0003]近些年随着“低电压治理”项目推广的深入，高(如35kV)、低(如690，400V)压开关柜及其他开关设备在电网末端的配电台区应用较多。大面积的投入使用、频繁的开断动作与对开关柜与变压器之间、开关柜内部多回路及柜间的监测与管理较少，均使得故障频发以及设备过早报废，对配电网络造成严重影响。针对上述问题，CN108808468A专利提出了一种高性能低压智能开关柜，通过检测湿度、温度等参数，并利用柜内除湿、散热、除尘等装置以保障开关柜正常运行，但并未对故障信息作出判断；CN201811012920.X专利提出了一种开关柜检测系统及方法，可通过检测局部放电参数，实现对开关柜局部放电故障的准确检测，但该专利只涉及因开关柜局部放电造成的故障，无法实现其他故障类型判别，且并未提出故障预判，无法有效保障开关柜后续正常运行。

技术实现思路

[0004]针对现有开关柜检测技术中的缺陷，本专利技术提出了一种基于多参数的通用型开关柜监测管理系统，通过测取开关柜有关参数，普遍适用于现有的高低压开关柜的检测当中，可根据被测开关柜类型的不同，调整某种参数的正常范围，以实现通用性检测，通过下位机
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中位机
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上位机的数据系统架构，利用上位机进行数据分析，以实现开关柜的立体化管理。
[0005]本专利技术提出了一种基于多参数的通用型开关柜监测管理系统，应用了下位机(参数采集模块)
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中位机(综合保护模块)
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上位机(数据分析模块)的数据传输系统架构，包括参数采集模块，综合保护模块以及数据分析模块。
[0006]所述数据传输系统架构，是指将下位机(参数采集模块)测取的参数以RS485或其他通讯端口输出方式，有线的传送至综合保护模块，再由综合保护模块进行数据与分析后，并将故障信息(若有故障)以无线WIFI通讯的方式发送维修人员移动设备中，及时的维护设备正常运行，同时将设备现有信息以无线光纤方式传输至上位机中，运行上位机中机器学习算法进行后续分析。
[0007]所述参数采集模块包括：机械参数采集单元、温度采集单元、湿度采集单元、局部放电参数采集单元、视频监测单元以及控制与传输单元。
[0008]所述机械参数检测单元是指通过扭矩传感器、唯一传感器及电流互感器，测取断
路器储能电机扭矩、断路器开关动作行程、回路电流参数信息。断路器作为开关柜的重要装置，其状态与开关柜的正常运行有直接关系。故通过检测断路器储能电机的扭矩信息，从而分析断路器开断时的时间、受力情形、分合闸速度及次数；通过检测断路器开关动作行程，判断断路器分合闸是否到位；通过测取回路中电流参数，与断路器额定电流进行比较，判断是否有过电流现象。后续通过查询某断路器额定开断次数、历史开断次数、设备开断频率分析得出设备剩余开断次数。即机械参数检测能够给出对设备现状检修方案的同时，可实现断路器及开关柜设备的寿命周期管理。所述温度采集单元，是在柜内与柜外放置多个温度传感器(如ATE200+BD
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6温度传感器)，进行多点测温，通过检测柜体内外温度，以判断柜体哪些位置存在局部过热问题，进而对柜体情况及可能发生的故障问题作出预测。所述湿度采集单元，是通过湿度传感器(如TNTR
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S湿度传感器)，多点检测柜内湿度情况。因电力器件发热及环境条件影响，较易造成凝露等影响电力设备正常运行的现象出现。所述局部放电模块是指将超声波传感器以及暂态地电压传感器，检测开关柜局部放电信息。开关柜投入运行时，存在不同程度的局部放电现象，会使某些绝缘设备绝缘性劣化，引发重大事故。所述视频监测单元是指将摄像头放入柜内，监测断路器、母排、进线、外部环境等重要部位，实现可视化监控，有效保障设备安全运行。
[0009]将上述各传感器统一接入MCU控制单元进行数据采集，组成数据采集模块，并将数据以有线方式传出。
[0010]所述综合保护模块，即综合保护装置及其数据输入输出部分。该装置可将接入在柜内的传感器测取的数据与正常值进行比较。若实时参数超过正常值或预设值，该单元会产生报警指令，控制某一断路器分闸或启动除湿、控温装置，以保证整个开关柜的正常运行。同时该装置具备短时数据存储与数据传输功能；可实时将故障信息与参数数据以无线方式发送至维修人员移动设备及上位机中。
[0011]所述数据分析模块，即利用上位机实现开关柜故障预判，并对开关柜实现管理的部分。该部分将下位机不同参数输入机器学习算法搭建的模型中，分析得出数据变化的时间节点，初步实现故障预判，后续可通过与故障数据库内数据进行对比，进一步确定故障类型；后续可利用该模型并结合开关柜及设备使用现状进行开关柜寿命周期立体化管理与开关柜与受电设备的立体化管理。
[0012]所述寿命周期立体化管理，可通过查阅开关柜内断路器额定开断次数、历史开断次数，计算得出剩余开断次数，并结合模型中故障发生周期及使用环境等因素，判断开关柜剩余使用寿命；
[0013]所述开关柜与受电设备的立体化管理，包括备用回路立体化管理和设备运行立体化管理；所述备用回路立体化管理，是因某些柜体末端所接负载电机等其他设备启动方式及功率存在差异，存在难以实现部分设备功能、频繁开断、故障频繁等问题，故常配有备用回路或柜体，以保障受电设备的正常运行。根据开关柜所接设备实际情况，作出备用回路或柜体的增减与调整。所述设备运行立体化管理，是因设备使用造成开关柜保护动作频发，影响设备及开关柜的正常运行与服役时间，需对受电设备使用或柜体排布进行调整，实现设备使用的立体化管理。
[0014]由上述技术方案可知，本专利技术提出的基于多参数检测的开关柜监测管理系统，通过有线+无线的数据传输方式，将下位机采集数据发送至中位机及上位机实现故障报警与
数据分析，从而提出维护与改进方案，实行开关柜立体化管理，有效减少断电检修次数，延长柜体及设备运行时间。
附图说明
[0015]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0016]图1示出了本专利技术的一种基于多参数检测的通用型开关柜监测管理系统的实际管理流程图；
[0017]图2示出了本专利技术的开关柜数据传输架构系统图；
[0018]图3示出了本专利技术的参数采集模块工作示意图；
[0019]图4示出了本专利技术的开光柜状态监测及故障预判步骤图。
具体实施方式
[0020]为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数检测的开关柜及通用型监测管理系统，其特征在于，该系统应用下位机(参数采集模块)
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中位机(综合保护模块)
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上位机(数据分析模块)的数据传输系统架构，包括参数采集模块、综合保护模块及数据分析模块；所述数据传输系统架构，该系统应用了下位机(参数采集模块)
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中位机(综合保护模块)
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上位机(数据分析模块)的数据传输系统架构。其下位机
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中位机数据传输部分，可将柜内测取的参数，以RS485有线通讯方式传输至该装置内，并短时存储；其中位机
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上位机数据传输部分，可将故障信息及参数数据以无线光纤形式实时发送至上位机，并以无线WIFI的方式将故障信息发送至维修人员移动设备。所述参数采集模块，即下位机，包括：机械参数采集单元、温度采集单元、湿度采集单元、局部放电参数采集单元、视频监测单元以及控制与传输单元；所述综合保护模块，即中位机，该模块具有报警、数据输入、输出、短时存储、控制功能。可在故障发生时，自动切断回路；可在柜内温湿度异常时，启动柜内应配有的除湿装置(如去凝露)、控温装置(冷热风机等)。所述数据分析模块，即上位机，该部分利用机器学习算法分析下位机采集的参数数据，以实现对开关柜寿命周期立体化管理及设备使用的立体化管理。2.根据权利要求1所述的基于多参数检测的开关柜通用型监测管理系统，其特征在于，所述通用型检测，即通过修正综合保护单元(中位机)、数据分析模块(上位机)预设参数阈值实现。3.根据权利要求1所述的基于多参数检测的开关柜通用型监测管理系统，其特征在于，所述机械参数检测单元是指通过扭矩传感器(如ZH07扭矩传感器)、位移传感器(GEFRAN位移传感器)及电流互感器(LA58
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P电流互感器)，测取断路器储能电机扭矩、断路器开关动作行程及回路电流参数信息。4.根据权利要求1所述的基于多参数检测的开关柜通用型监测管理系统，其特征在于，所述温度采集单元，需在柜内外放置多个温度传感器(如ATE200+BD
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6温度传感器)，多点检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑平，宋冬冬，赵博，
申请(专利权)人：秦皇岛龙鼎电气有限公司，
类型：发明
国别省市：