一种用于电气柜的弧光监测模块及弧光监测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于电气柜的弧光监测模块，能够安装于中低压成套电气柜内；所述弧光监测模块包括电池、LDO电源转换器、紫外光传感器、主处理器和无线传输模块；所述电池输出端连接LDO电源转换器的输入端，LDO电源转换器的输出端分三路分别连接紫外光传感器、主处理器和无线传输模块进行供电；所述紫外光传感器与主处理器之间通信连接，所述主处理器与无线传输模块之间通信连接，主处理器将紫外光传感器接受到紫外光强度数据传输给无线传输模块，无线传输模块将接受到的紫外光强度数据发送给采集终端。该模块还可以根据自身存储的历史数据趋势动态预测可能出现的绝缘击穿事故并主动向接收设备发送预警信息。主动向接收设备发送预警信息。主动向接收设备发送预警信息。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电气柜的弧光监测模块及弧光监测方法


[0001]本专利技术涉及电气柜安全维护领域，具体涉及一种用于电气柜的弧光监测模块及弧光监测方法。其应用场景为各种中低压成套电气柜内，用于实时测量及监视柜内电气回路的绝缘情况，通过纵向的数据积累和对比，及时发现电气柜内的绝缘损坏，提供预先警示，确保电气设备的运行安全。

技术介绍

[0002]随着电力系统和电网规模的不断扩大，电力系统中所使用的各种类型的中低压设备的损坏、故障概率也在不断增加，相对应的，对设备的预防性维护要求也不断提高。中低压输配电线路和变电站设备等大多在大气环境下工作，各类绝缘子长期经受强电场、高机械应力的作用，严重时会发生绝缘子内部破损、外表面开裂，甚至绝缘子破裂造成短路接地等事故，给电力系统安全运行带来巨大威胁。因此，对绝缘子运行状态的监测工作就显得尤为重要。
[0003]在中低压电气柜中，绝缘子的损伤通常是一个长期发展的过程，在绝缘损伤的初期，由于绝缘子毛刺等尖端局部电场强度不均匀分布，放电主要以电晕形式发生，电晕放电所形成的电晕火花又反过来烧蚀绝缘子的表面，使得绝缘子表面变得更加粗糙，然后形成恶性循环，最终损害侵入绝缘体内部形成树枝状的生长通路，导致绝缘子击穿，造成电力设备故障。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种用于电气柜的弧光监测模块及弧光监测方法。该模块由电池供电，采用无线数据收发功能，定期(默认24小时采集一次)将本柜内的紫外光强度数据发送至指定的接收设备，同时，该模块还可以根据自身存储的历史数据趋势动态预测可能出现的绝缘击穿事故并主动向接收设备发送预警信息。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种用于电气柜的弧光监测模块，能够安装于中低压成套电气柜内；
[0006]所述弧光监测模块包括电池、LDO电源转换器、紫外光传感器、主处理器和无线传输模块；
[0007]所述电池输出端连接LDO电源转换器的输入端，LDO电源转换器的输出端分三路分别连接紫外光传感器、主处理器和无线传输模块进行供电；
[0008]所述紫外光传感器与主处理器之间通信连接，所述主处理器与无线传输模块之间通信连接，主处理器将紫外光传感器接受到紫外光强度数据传输给无线传输模块，无线传输模块将接受到的紫外光强度数据发送给采集终端。
[0009]进一步的，所述弧光监测模块底部内嵌高强度钕磁铁，能够方便地吸附于中低压成套电气柜内。不用额外打孔安装和走线，真正实现不停电安装。
[0010]进一步的，所述紫外光传感器采用Si1133芯片。
[0011]进一步的，所述弧光监测模块的PCB整体采用双面布置器件，正面布置LDO电源转换器以及主处理器，反面单独布置紫外光传感器，且紫外光传感器通过镜头对准被测物体。
[0012]进一步的，所述弧光监测模块整体长为3
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4厘米，宽为2
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3厘米，厚为2
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3厘米。
[0013]本专利技术还提供一种用于电气柜的弧光监测方法，利用所述的用于电气柜的弧光监测模块，采用定时工作模式，利用主处理器产生定时节拍；静态时，无线传输模块以及主处理器均处于休眠模式；当定时节拍到来时，主处理器唤醒并且读取一次紫外光传感器的紫外光强度数据存储在本地存储器，同时将紫外光强度数据通过无线传输模块发送给采集终端，然后主处理器接着休眠，无线传输模块也进入休眠模式，即完成一次数据采集功能；
[0014]若是某次采集到的紫外光强度数据超出预先设置好的阈值，则主处理器除了将本次紫外光强度数据发送给采集终端外，还需要发送数据越界告警，提醒用户需要对本柜的设备进行检修。
[0015]本专利技术的有益效果是：提出一种用于电气柜的弧光监测模块及弧光监测方法，采用无线数据收发功能，定期(默认24小时采集一次)将本柜内的紫外光强度数据发送至指定的接收设备，同时，该模块还可以根据自身存储的历史数据趋势动态预测可能出现的绝缘击穿事故并主动向接收设备发送预警信息。
附图说明
[0016]图1为弧光监测模块整体结构图；
[0017]图2为电源原理部分；
[0018]图3为紫外光传感器原理图；
[0019]图4为无线模块原理图；
[0020]图5为模块整体PCB布局；
[0021]图6为初始化流程；
[0022]图7为数据读取流程。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。
[0024]电晕和表面局部放电过程中，电晕和放电部位将大量辐射紫外线，这样就可以通过测量中低压电气柜内部的紫外线强度来间接评估运行设备的绝缘状况，及时发现绝缘子的缺陷，从而对可能发生的绝缘子击穿提供先期预警，提高电力设备的运行可靠性。
[0025]绝缘子电晕放电产生的紫外线波长大部分落在280nm～400nm之内，小部分波长在200nm～280nm范围内，检测280nm
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400nm波长的紫外线，可判断绝缘子放电情况。
[0026]基于以上的原理，我们提出了一种用于中低压电气柜内的弧光监测模块，它主要用于定期监测中低压电气柜内的紫外光增益强度，通过历史数据的对比分析，可以得到本开关柜内紫外光强度的变化趋势，从而为绝缘子运行情况提供可靠的预警依据，避免可能发生的绝缘击穿事故。
[0027]本专利技术所涉及到的电气柜内弧光监测模块主要由图1所示的5部分组成，分别是：电池模块、LDO电源转换模块、紫外光传感器Si1133、主CPU、433MHz无线传输模块。模块整体长宽厚尺寸为3.5厘米*2.5厘米*2.5厘米，模块底部内嵌高强度钕磁铁，可以方便地吸附于
中低压开关柜内，不用额外打孔安装和走线，真正实现不停电安装。
[0028]电池模块选用可充电式的锂离子电池，电池容量500mAh，电池输出电压为4.2VDC，按照每24H读取一次数据的频率计算，可以连续使用1年不用充电，当电量快用完时，模块会向指定的接收终端发送电量低告警信息，提示需要给电池充电。
[0029]图2所示为整个模块的LDO电源转换器回路图，由于电池电压为4.2VDC，所以需要将4.2VDC转化为3.3VDC给CPU等模块供电，在本专利技术中，考虑到电池供电场合，需要尽量低的静态电流，可以选择专为电池供电场合设计的LDO电源芯片，在本专利技术中选择的芯片是TI的TPS70633，芯片封装为SOT23
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5，1uA的典型静态电流，非常适合应用于电池供电场合。图2中的C1和C2均为滤波电容，典型值为2.2uf的多片陶瓷电容，电路结构非常简单。
[0030]图3所示为紫外光传感器的电路原理图。本专利技术中选择Si1133作为紫外光传感器，该器件内部包含2个高精度23位AD转换模块，对外采用IIC接口，方便用户读写操作，供电电压为3.3VDC，采用2X2mm的DFN封装，体积极小，同时，该芯片具备1路INT输出引脚，用来实现对CPU的外中断扩展功能。在图3中R1、R2、R3均为上拉电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电气柜的弧光监测模块，其特征在于：能够安装于中低压成套电气柜内；所述弧光监测模块包括电池、LDO电源转换器、紫外光传感器、主处理器和无线传输模块；所述电池输出端连接LDO电源转换器的输入端，LDO电源转换器的输出端分三路分别连接紫外光传感器、主处理器和无线传输模块进行供电；所述紫外光传感器与主处理器之间通信连接，所述主处理器与无线传输模块之间通信连接，主处理器将紫外光传感器接受到紫外光强度数据传输给无线传输模块，无线传输模块将接受到的紫外光强度数据发送给采集终端。2.根据权利要求1所述的一种用于电气柜的弧光监测模块，其特征在于：所述弧光监测模块底部内嵌高强度钕磁铁，能够吸附于中低压成套电气柜内。3.根据权利要求1所述的一种用于电气柜的弧光监测模块，其特征在于：所述紫外光传感器采用Si1133芯片。4.根据权利要求1或3所述的一种用于电气柜的弧光监测模块，其特征在于：所述弧光监测模块的PCB整体采用双面布置器件，正面布置LDO电源转换器以及主处理器，反面单独...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯涛，汪鑫，
申请(专利权)人：美登思电气上海有限公司，
类型：发明
国别省市：