一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，包括检测模块、边缘网关模块和预警平台；检测模块对开关柜中的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行采集，并通过无线网关将所接收的数据传送至边缘网关模块，边缘网关模块对所接收的数据进行处理生成预警事件，边缘网关模块通过远程通信将所接收的数据和生成的预警事件传送至预警平台，预警平台将局部放电预警信息发送至相关负责人；本发明专利技术综合应用局部放电过程中的光信号、超声波信号和气体信号的监测数据，在局部放电进行预警分析过程中，考虑了不同种类传感器信号的关联关系。号的关联关系。号的关联关系。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统及方法


[0001]本专利技术属于局部放电
，具体涉及一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国社会经济和电力工业的发展，社会对电力供应的可靠性要求越来越高。配网作为电力供应的重要环节，对配网设备实施绝缘状态监测并进行早期预警可以有效提高配网运行的可靠性，减少设备的运行维护成本，延长设备的使用寿命，降低事故发生率。
[0003]局部放电Partial Discharge，简称PD，是反映电气设备绝缘性能的重要数据之一。局部放电会导致绝缘介质快速劣化，是配网设备故障的重要原因之一。及时发现电气设备的绝缘放电现象，可以反映电气设备内部运行工况和绝缘状态，及时发现设备内部绝缘可能存在的安全隐患或缺陷，便于工作人员采取有针对性的处理措施，预防潜伏性、突发性恶劣事故的发生。因此局部放电在线监测作为绝缘诊断的重要手段得到了越来越广泛的应用。目前，局部放电的监测方法主要有化学监测法、脉冲电流法、射频监测法、超声波监测法、超高频监测法等。这些监测方法均具有片面性，不能综合应用局部放电过程中的光信号、超声波信号和气体信号等监测数据，在局部放电进行预警分析过程中，未考虑不同种类传感器信号的关联关系。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决现有技术中局部放电监测方法存在片面性，未考虑不同种类传感器信号的关联关系的问题，本专利技术提出一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统及方法，综合应用局部放电过程中的光信号、超声波信号和气体信号的监测数据，在局部放电进行预警分析过程中，考虑了不同种类传感器信号的关联关系。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，包括检测模块、边缘网关模块和预警平台；所述检测模块包括传感器单元、第一电源单元、微处理器单元、无线通信发射单元和有线通信单元；传感器单元包括安装在开关柜中的弧光传感器模组、超声波传感器模组和气体传感器模组，有线通信单元分别与传感器单元中的每个传感器模组以及微处理器单元连接，无线通信发射单元与微处理器单元连接，第一电源单元为检测模块中的其他单元供电；所述边缘网关模块包括第二电源单元、主控单元、无线通信接收单元和远程通信单元；无线通信接收单元和远程通信单元均与主控单元连接，无线通信接收单元和无线通信发射单元构成无线网关，第二电源单元为边缘网关模块中的其他单元供电；传感器单元用于对开关柜中的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行采集，并将采集的数据传送至微处理器单元，微处理器单元通过无线网关将所接收的数据传送至主控单元，主控单元用于对所接收的数据进行处理生成预警事件，主控单元通过远程通信单元将所接收的数据和生成的预警事件传送至预警平台，预警平台将局部放电预警信息发送至相关负责
人。
[0006]本专利技术中边缘网关模块安装在开关柜所在的用电现场，可覆盖开关柜内的多个传感器单元，实施汇集各传感器单元的采集数据，其采用无线网关进行数据传输，可方便传感器单元以及边缘网关模块的布设；预警平台部署在供电公司的监控机房，和边缘网关模块之间远程通信，极大方便了预警平台的布设，灵活性好，不受通讯距离限制，预警平台接收边缘网关模块的预警信息和数据，并将预警信息发送至供电公司运检部门的相关责任人，相关责任人在接收预警信息后可及时进行处理，避免潜伏性、突发性事故的发生。
[0007]对本专利技术技术方案的进一步限定，所述弧光传感器模组包括一个以上的微型硅光电半导体传感器，超声波传感器模组包括一个以上的光纤传感器，气体传感器模组包括一个以上的定电位电解型气体传感器。空气中局部放电的典其光谱主要分布在200～400nm，SiC基光电传感器的典型光谱响应波段在200～380nm，而对其他波长基本不响应，鉴于局部放电光谱的紫外波段分布特征和SiC基光电传感器在紫外波段的优良响应特性，本专利技术选用基于新一代微型硅光电半导体传感器获取紫外辐射数据，实现对开关柜内的弧光监测；光纤传感器只用一根光纤就可以实现传感和传光，光路体积小，抗干扰能力强；开关柜局部放电会产生臭氧和氮氧化物，并且臭氧浓度和二氧化氮浓度和放电时间具有较好的线性拟合关系，本专利技术采用定电位电解型气敏传感器可输出电流确定待测气体的浓度。
[0008]对本专利技术技术方案的进一步限定，所述有线通信单元采用RS485通信方式，无线通信发射单元和无线通信接收单元采用LORA通信方式，远程通信单元采用4G通信方式。本专利技术中微处理器单元与主控单元之间采用LORA网关通信，结构简单，通用性好；预警系统在4G网络覆盖范围内工作，极大方便了边缘网关的布设，具有布线方便、灵活性好，不受通讯距离限制等优点。
[0009]对本专利技术技术方案的进一步限定，所述预警平台可采用邮件或短信的方式将局部放电预警信息发送至相关负责人。
[0010]对本专利技术技术方案的进一步限定，相关负责人可在电脑端或手机端通过网络访问所述预警平台获得预警平台所接收的数据和局部放电预警信息。本专利技术中，相关负责人可在电脑端或手机端访问预警平台获取数据，使用方便，在接收预警信息后，可进一步了解预警信息。
[0011]一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警方法，包括以下步骤：步骤S1：对局部放电的历史故障记录以及伴随开关柜运行过程中记录的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行分析，构建局部放电评估模型；步骤S2：选定需要进行局部放电预警的开关柜，采集选定开关柜中的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据；步骤S3：对紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行处理，获得每个传感器的独立决策数据；步骤S4：将各传感器的独立决策数据代入局部放电评估模型进行融合判断，获得预警数据；步骤S5：将预警数据发送至相应的负责人。
[0012]本专利技术综合应用局部放电过程中的光信号、超声波信号和气体信号的监测数据，通过对局部放电故障的历史数据进行数据分析，从而分析出局部放电故障发生趋势，构建
局部放电评估模型，实现了局部放电故障预警，为配网设备运行检修提供决策支持，提高配网设备的检修效率，提高了配网供电安全可靠性，为配网设备检修决策提供更有效的支持。
[0013]对本专利技术技术方案的进一步限定，所述步骤S1中构建局部放电评估模型包括以下步骤：步骤S11：获取历史故障记录，历史故障记录包括安全生产管理系统中局部放电导致的配电故障抢修记录和配网设备巡检发现的局部放电故障记录；局部放电导致的配电故障抢修记录包括故障发现时间、局部放电的程度、处理经过与分析、引起局部放电原因和技术原因分析；配网设备巡检发现的局部放电故障记录包括地区特征、故障时间、放电严重程度、局部放电位置、处理经过与分析、局部放电原因和技术原因分析；步骤S12：根据主观贝叶斯方法的融合算法研究，对历史故障记录进行分析，构建局部放电评估模型。
[0014]对本专利技术技术方案的进一步限定，所述步骤S12具体为：设定传感器数量为N，每个传感器之间相互独立，类别集合H＝{H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，其特征在于：包括检测模块、边缘网关模块和预警平台；所述检测模块包括传感器单元、第一电源单元、微处理器单元、无线通信发射单元和有线通信单元；传感器单元包括安装在开关柜中的弧光传感器模组、超声波传感器模组和气体传感器模组，有线通信单元分别与传感器单元中的每个传感器模组以及微处理器单元连接，无线通信发射单元与微处理器单元连接，第一电源单元为检测模块中的其他单元供电；所述边缘网关模块包括第二电源单元、主控单元、无线通信接收单元和远程通信单元；无线通信接收单元和远程通信单元均与主控单元连接，无线通信接收单元和无线通信发射单元构成无线网关，第二电源单元为边缘网关模块中的其他单元供电；传感器单元用于对开关柜中的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行采集，并将采集的数据传送至微处理器单元，微处理器单元通过无线网关将所接收的数据传送至主控单元，主控单元用于对所接收的数据进行处理生成预警事件，主控单元通过远程通信单元将所接收的数据和生成的预警事件传送至预警平台，预警平台将局部放电预警信息发送至相关负责人。2.根据权利要求1所述的一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，其特征在于：所述弧光传感器模组包括一个以上的微型硅光电半导体传感器，超声波传感器模组包括一个以上的光纤传感器，气体传感器模组包括一个以上的定电位电解型气体传感器。3.根据权利要求1所述的一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，其特征在于：所述有线通信单元采用RS485通信方式，无线通信发射单元和无线通信接收单元采用LORA通信方式，远程通信单元采用4G通信方式。4.根据权利要求1所述的一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，其特征在于：所述预警平台可采用邮件或短信的方式将局部放电预警信息发送至相关负责人。5.根据权利要求1所述的一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警系统，其特征在于：相关负责人可在电脑端或手机端通过网络访问所述预警平台获得预警平台所接收的数据和局部放电预警信息。6.一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：对局部放电的历史故障记录以及伴随开关柜运行过程中记录的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行分析，构建局部放电评估模型；步骤S2：选定需要进行局部放电预警的开关柜，采集选定开关柜中的紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据；步骤S3：对紫外辐射数据、超声波数据和气体浓度数据进行处理，获得每个传感器的独立决策数据；步骤S4：将各传感器的独立决策数据代入局部放电评估模型进行融合判断，获得预警数据；步骤S5：将预警数据发送至相应的负责人。7.根据权利要求3所述的一种基于声、光、气传感技术的局部放电预警方法，其特征在：所述步骤S1中构建局部放电评估模型包括以下步骤：步骤S11：获取历史故障记录，历史故障记录包括安全生产管理系统中局部放电导致的配电故障抢修记录和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树彪，陈满，秦涛，赵浩君，邢益斌，沈波，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，
类型：发明
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