变电站内高压设备在线传感器监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种变电站内高压设备在线传感器终端监测系统及方法，系统包括依次连接的光电传感器终端，信息能量传输单元，光电监控交换机，所述信息能量传输单元包括复合光纤绝缘子、高压侧数据光纤、高压侧能量光纤、低压侧数据光纤、低压侧能量光纤，所述复合光纤绝缘子通过高压侧数据光纤、高压侧能量光纤连接传感器终端，通过低压侧数据光纤、低压侧能量光纤连接光电监控交换机。本发明专利技术克服了现有变电站内高压设备在线监测领域供电困难、信息传输不稳定的问题。本发明专利技术提供了一种稳定性好的变电站内电气设备在线监测新方案，克服了现有变电站内依靠铜缆传递电能，经常出现直流接地的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
变电站内高压设备在线传感器监测系统及方法


[0001]本专利技术属于变电站内高压设备在线监测领域，涉及激光能量传输和光纤信息通信技术、变电站内一次设备在线传感器检测技术，尤其是一种基于信能共传技术的变电站内高压设备在线传感器监测系统及方法。

技术介绍

[0002]在目前变电站内电气设备高压侧如主变套管接头、开关接头等位置的温度监测、覆冰监测等设备智能化监测，均受制于设备高压侧和地面低压系统之间的巨大电势差，因此不能实现对监测传感器进行直接稳定的供能。多采用以下三种供能方式，一是通过电磁耦合利用一次侧电流从母线上取能；二是采用可充电蓄电池进行供能。三是采用太阳能电池板进行供能。
[0003]通过电磁耦合方式供能存在死区问题，即母线电流处于空载等小电流状态时电源不能正常供应；母线处于超过额定电流的大电流状态甚至短路故障时，电磁耦合方式也不稳定。
[0004]蓄电池供能则存在功率低、电池老化问题。太阳能电池板供电存在供能不稳定、体积大的问题。且此三种供电方式均需要以无线通信方式将监测信息传输至主站系统。存在通信安全性和稳定性的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种实现简便，可靠性高的变电站设备高压侧监控传感器供能和传递信息一体的测控系统。在变电站室内低压侧搭建设备在线监测主站，并通过绝缘的多模光纤，将电能以“电
‑
光
‑
电”的形式传递至设备高压侧的传感器，并通过此光纤同时实现高压侧和监测主站之间信息通信。为智能变电站建设提供一种新的能源供应解决方案。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种变电站内高压设备在线传感器终端监测系统，包括依次连接的光电传感器终端，信息能量传输单元，光电监控交换机；
[0008]所述光电传感器终端包括传感器终端、光电池、MPPT模块、光电信息转换模块、金属外壳、光纤耦合接头，所述传感器终端与光电信息转换模块连接，所述光电信息转换模块与数据光纤耦合接头连接，所述传感器终端与MPPT模块连接，MPPT模块分别与光电信息转换模块及光电池连接，光电池与能量光纤耦合接头连接，所述传感器终端安装在高压电气设备高压侧，所有元器件均在金属外壳包覆内，通过光纤耦合接头与数据光纤和能量光纤连接；
[0009]所述信息能量传输单元包括复合光纤绝缘子、高压侧数据光纤、高压侧能量光纤、低压侧数据光纤、低压侧能量光纤，所述复合光纤绝缘子通过高压侧数据光纤、高压侧能量光纤连接传感器终端，通过低压侧数据光纤、低压侧能量光纤连接光电监控交换机；
[0010]所述复合光纤绝缘子包括绝缘子芯柱、能量光纤、信息光纤、高压侧均压环、低压侧均压环、高压侧光纤耦合接头、低压侧光纤耦合接头，在绝缘子芯柱内穿装能量光纤及信息光纤，在绝缘子芯柱的两端分别安装高压侧均压环、低压侧均压环，所述能量光纤与信息光纤的两头设置在高压侧均压环与低压侧均压环内侧且与高压侧光纤耦合接头、低压侧光纤耦合接头熔融连接；
[0011]所述的光电监控交换机包括CPU模块、多个光电数据模组，电源模块、数据输出接口，多个光电数据模组分别与CPU模块、电源模块连接，电源模块连接CPU模块，CPU模块连接数据输出接口；
[0012]所述的光电数据模组包含固体激光器、缓启动恒流源模块、光电信息转换模块，缓启动恒流源模块为固体激光器的驱动电源，光电信息转换模块与低压侧数据光纤连接，固体激光器与低压侧能量光纤连接，一个光电数据模组对应一个传感器终端。
[0013]进一步的，所述的能量光纤和信息光纤可合二为一。
[0014]进一步的，所述光电信息监控交换机与变电站监控层连接。
[0015]本专利技术还提供一种变电站内高压设备在线传感器终端监测系统的监控方法，在需要采集数据时，CPU控制光电数据模组，启动数据模组内的缓启动恒流源，输出恒定直流，驱动固体激光器产生能量激光，能量激光通过能量光纤链路传递至光电传感器终端内光电池内，由光电池将能量激光转化为电能，经过MPPT模块后，输出稳定直流，为光电传感器终端内电路模块供电，此时光电传感器终端内即有了稳定电源，可通过数据光纤链路和光电信息监控主机通信，监控主机可向传感器终端下达指令，以及采集数据，实现电气设备高压侧传感信息的采集。
[0016]本专利技术的优点和积极效果是：
[0017]1、本专利技术克服了现有变电站内高压设备在线监测领域供电困难、信息传输不稳定的问题。
[0018]2、本专利技术提供了一种稳定性好的变电站内电气设备在线监测新方案。
[0019]3、本专利技术同时克服了现有变电站内依靠铜缆传递电能，经常出现直流接地的问题。
[0020]4、本专利技术在应用后会节约大量金属铜，大幅降低造价。
[0021]5、本专利技术原理简单，方便制作，如出现系统故障，现场检测光纤是否损坏，实施简便。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的系统结构连接示意图。
[0023]图2为光电传感器终端结构连接示意图。
[0024]图3为复合光纤绝缘子结构示意图。
[0025]图4为光电监控交换机结构连接示意图。
[0026]图5为光电数据模组结构连接示意图。
具体实施方式
[0027]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限
定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0028]一种基于信能共传技术的变电站内高压设备在线传感器终端监测系统，如图1所示，包括光电传感器终端，信息能量传输单元，光电监控交换机三大部分。
[0029]所述光电传感器终端如图2所示，包括传感器终端，光电池，MPPT模块，光电信息转换模块，金属外壳，光纤耦合接头。所述传感器终端与光电信息转换模块连接，所述光电信息转换模块与数据光纤耦合接头连接，所述传感器终端与MPPT模块连接，MPPT模块分别与光电信息转换模块及光电池连接，光电池与能量光纤耦合接头连接。所述传感器终端安装在高压电气设备高压侧，所有元器件均在金属外壳包覆内，仅光纤耦合接头与数据光纤和能量光纤连接。此金属外壳可屏蔽变电站内复杂的外部电磁干扰，保护传感器终端内部元器件的正常运行。
[0030]所述的信息能量传输单元包括复合光纤绝缘子、高压侧数据光纤、高压侧能量光纤、低压侧数据光纤、低压侧能量光纤。
[0031]所述的复合光纤绝缘子如图3所示，包括绝缘子芯柱、能量光纤14、信息光纤15、高压侧均压环10、低压侧均压环11、高压侧光纤耦合接头12、低压侧光纤耦合接头13，在绝缘子芯柱内穿装能量光纤14、信息光纤15，在绝缘子芯柱的两端分别安装高压侧均压环10、低压侧均压环11，所述能量光纤14与信息光纤15的两头设置在高压侧均压环10与低压侧均压环11内侧且与高压侧光纤耦合接头12、低压侧光纤耦合接头13熔融连接。
[0032]复合光纤绝缘子通过高压侧数据光纤、高压侧能量光纤连接传感器终端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站内高压设备在线传感器终端监测系统，其特征在于：包括依次连接的光电传感器终端，信息能量传输单元，光电监控交换机；所述信息能量传输单元包括复合光纤绝缘子、高压侧数据光纤、高压侧能量光纤、低压侧数据光纤、低压侧能量光纤，所述复合光纤绝缘子通过高压侧数据光纤、高压侧能量光纤连接传感器终端，通过低压侧数据光纤、低压侧能量光纤连接光电监控交换机；所述复合光纤绝缘子包括绝缘子芯柱、能量光纤、信息光纤、高压侧均压环、低压侧均压环、高压侧光纤耦合接头、低压侧光纤耦合接头，在绝缘子芯柱内穿装能量光纤及信息光纤，在绝缘子芯柱的两端分别安装高压侧均压环、低压侧均压环，所述能量光纤与信息光纤的两头设置在高压侧均压环与低压侧均压环内侧且与高压侧光纤耦合接头、低压侧光纤耦合接头熔融连接。2.根据权利要求1所述的变电站内高压设备在线传感器终端监测系统，其特征在于：所述光电传感器终端包括传感器终端、光电池、MPPT模块、光电信息转换模块、金属外壳、光纤耦合接头，所述传感器终端与光电信息转换模块连接，所述光电信息转换模块与数据光纤耦合接头连接，所述传感器终端与MPPT模块连接，MPPT模块分别与光电信息转换模块及光电池连接，光电池与能量光纤耦合接头连接，所述传感器终端安装在高压电气设备高压侧，所有元器件均在金属外壳包覆内，通过光纤耦合接头与数据光纤和能量光纤连接。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛晓虎，王建慧，肖建超，刘立飞，杨少魁，李占军，赵建昊，杨帆，张建桐，邹志飞，章晨，苏朝阳，李若寒，段明辉，王晴，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：