CN104569756A - 基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，包括电子鼻传感器局放监测仪、集中监测装置、云服务中心；电子鼻传感器局放监测仪安装在开关柜上，电子鼻传感器局放监测仪与集中监测装置之间采用有线或无线传输数据；集中监测装置与云服务中心通过有线或无线方式传递数据信息；该监测系统采用嗅觉传感器，利用局放产生的分解物的不同气味，来判断开关柜内部是否产生局放以及局放量的大小，实现开关柜局放的在线监测，以保证开关柜健康安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，属于电力技术领域。
背景技术
近年来，电力系统中开关柜应用越来越广，开关柜现场试验方法的不足和投运的开关柜绝缘特性劣化导致的电力事故数量逐年攀升，严重威胁着电力系统的安全运行，最终影响供电质量和供电可靠性。
据统计，引起开关柜绝缘特性劣化的因素中，由局部放电引起的劣化占85％。因此，如何有效发现开关柜的局部放电，及时检测出潜在绝缘故障已成为电力监管部门日益关心并亟待解决的问题，也是当前相关机构和科技人员研究的热点。
在开关柜绝缘系统中，各部位的电场强度存在差异，某个区域的电场强度一旦达到其击穿场强时，该区域就会出现放电现象，不过施加电压的两个导体之间并未贯穿整个放电过程，即放电未击穿绝缘系统，这种现象即为局部放电。
局部放电是一种脉冲现象，局部放电的过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声、发光、发热以及出现新的生成物等，为此本发明提出一种基于电子鼻的开关柜局放在线监测系统及其方法，当开关柜内部产生局部放电时，由于伴随高压产生，高压会对开关柜内部气体进行电离，使气体进行分解，通过电离出的气体气味不同，以及气味量的大小来利用嗅觉传感器监测柜内是否产生局放及局放产生的程度，使得局放信号的获取变得简单易行，且测量仪器安装简单、便于局放在线监测推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何采用嗅觉传感器，利用局放产生的分解物的不同气味，来判断开关柜内部是否产生局放以及局放量的大小，实现开关柜局放的在线监测，以保证开关柜健康安全运行。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，包括电子鼻传感器局放监测仪、集中监测装置、云服务中心；所述电子鼻传感器的局放监测仪安装在开关柜上，电子鼻传感器的局放监测仪与集中监测装置之间采用有线或无线方式传输数据；所述集中监测装置与云服务中心通过有线或无线方式传递数据信息，云服务中心接收来自集中采集装置局放数据，对接收的数据进行分析、存储、统计，画出局放量化曲线，形成各类统计报表。
上述电子鼻传感器局放监测仪包括嗅觉传感器、信号预处理电路、局放发生装置、气体微循环系统、微处理器、显示电路、按键电路、存储电路、时钟电路、电源电路、通信接口电路；嗅觉传感器的输出端与信号预处理电路的输入端连接；信号预处理电路的输出端与微处理器连接；局放发生装置的输入端与微处理器的I/O口连接；气体微循环系统的输入端与微处理器的I/O口连接；显示电路的输入端与微处理器的I/O口连接；按键电路输出端与微处理器的I/O口连接；存储电路和时钟电路分别与微处理器对应口连接；电源电路的输出端与微处理器电源端连接；通信接口电路输入端与微处理器的通信口连接。
上述嗅觉传感器包括气体传感器阵列，气体传感器阵列相当于生物嗅觉系统中的大量嗅感受器细胞。
所述微处理器，集成有神经网络算法及气体定性定量分析方法；
神经网络算法：神经网络和计算机识别相当于生物的大脑，神经网络算法中信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上，信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的；
气体定性定量分析方法：为实现对气味的定性或定量分析，必须将电子鼻传感器的信号进行适当的预处理，例如消除噪声、特征提取、信号放大等后，采用模式识别分析方法对其进行处理，每种气味都会有它的特征响应谱，根据其特征响应谱可区分小同的气味，同时还可利用气敏传感器构成阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量，通过适当的分析方法，实现混合气体分析。
上述局放发生装置包括振荡电路、高压线圈、升压电路、放电电极；振荡电路的输入端与微处理器I/O口连接，振荡电路的工作由微处理器控制；振荡电路的输出端与高压线圈输入端连接，高压线圈输出端与升压电路输入端连接，升压电路输出端与放电电极连接，主要用于在线监测时检测嗅觉传感器是否准确。
上述气体微循环系统，包括微型风扇、电机控制器；电机控制器输出端与微型风扇连接，控制风扇风速和风向，形成循环风；电机控制器输入端与微处理器I/O口连接。
上述集中监测装置包括下位机通信接口电路、集中采集微处理器、上位机通信接口电路、地址电路、集中显示电路；下位机通信接口电路输入端与电子鼻传感器局放监测仪通过有线或无线连接；下位机通信接口电路输出端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输入端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输出端与云服务中心通过有线或无线连接；地址电路输出端与集中采集微处理器I/O口连接；集中显示电路的输入端与集中采集微处理器I/O口连接。
本发明所达到的有益效果：
系统采用嗅觉传感器，利用局放产生的分解物的不同气味，来判断开关柜内部是否产生局放以及局放量的大小，实现开关柜局放的在线监测，以保证开关柜健康安全运行，同时具有自标定和气体微循环系统便于准确测量。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为电子鼻传感器局放监测仪的结构图。
图3为集中监测装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，包括电子鼻传感器局放监测仪、集中监测装置、云服务中心；所述电子鼻传感器的局放监测仪安装在开关柜上，电子鼻传感器的局放监测仪与集中监测装置之间采用有线或无线方式传输数据；所述集中监测装置与云服务中心通过有线或无线方式传递数据信息，云服务中心接收来自集中采集装置局放数据，对接收的数据进行分析、存储、统计，画出局放量化曲线，形成各类统计报表。
如图2所示，上述电子鼻传感器局放监测仪包括嗅觉传感器、信号预处理电路、局放发生装置、气体微循环系统、微处理器、显示电路、按键电路、存储电路、时钟电路、电源电路、通信接口电路；嗅觉传感器的输出端与信号预处理电路的输入端连接；信号预处理电路的输出端与微处理器连接；局放发生装置的输入端与微处理器的I/O口连接；气体微循环系统的输入端与微处理器的I/O口连接；显示电路的输入端与微处理器的I/O口连接；按键电路输出端与微处理器的I/O口连接；存储电路和时钟电路分别与微处理器对应口连接；电源电路的输出端与微处理器电源端连接；通信接口电路输入端与微处理器的通信口连接。
上述嗅觉传感器包括气体传感器阵列，气体传感器阵列相当于生物嗅觉系统中的大量嗅感受器细胞。
所述微处理器，集成有神经网络算法及气体定性定量分析方法；
神经网络算法：神经网络和计算机识别相当于生物的大脑，神经网络算法中信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上，信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的；
气体定性定量分析方法：为实现对气味的定性或定量分析，必须将电子鼻传感器的信号进行适当的预处理，例如消除噪声、特征提取、信号放大等后，采用模式识别分析方法对其进行处理，每种气味都会有它的特征响应谱，根据其特征响应谱可区分小同的气味，同时还可利用气敏传感器构成阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量，通过适当的分析方法，实现混合气体分析。
上述局放发生装置包括振荡电路、高压线圈、升压电路、放电电极；振荡电路的输入端与微处理器I/O口连接，振荡电路的工作由微处理器控制；振荡电路的输出端与高压线圈输入端连接，高压线圈输出端与升压电路输入端连接，升压电路输出端与放电电极连接，主要用于在线监测时检测嗅觉传感器是否准确。
上述气体微循环系统，包括微型风扇、电机控制器；电机控制器输出端与微型风扇连接，控制风扇风速和风向，形成循环风；电机控制器输入端与微处理器I/O口连接。
如图3所示，上述集中监测装置包括下位机通信接口电路、集中采集微处理器、上位机通信接口电路、地址电路、集中显示电路；下位机通信接口电路输入端与电子鼻传感器局放监测仪通过有线或无线连接；下位机通信接口电路输出端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输入端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输出端与云服务中心通过有线或无线连接；地址电路输出端与集中采集微处理器I/O口连接；集中显示电路的输入端与集中采集微处理器I/O口连接。
当开关柜内部产生局部放电时，由于伴随高压产生，高压会对开关柜内部气体进行电离，使气体进行分解，通过电离出的气体气味不同，以及气味量的大小来利用嗅觉传感器监测柜内是否产生局放及局放产生的程度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1. 一种基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于包括电子鼻传感器局放监测仪、集中监测装置、云服务中心；所述电子鼻传感器的局放监测仪安装在开关柜上，电子鼻传感器的局放监测仪与集中监测装置之间采用有线或无线方式传输数据；所述集中监测装置与云服务中心通过有线或无线方式传递数据信息，云服务中心接收来自集中采集装置局放数据，对接收的数据进行分析、存储、统计，画出局放量化曲线，形成各类统计报表。
2. 根据权利要求1所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述电子鼻传感器局放监测仪包括嗅觉传感器、信号预处理电路、局放发生装置、气体微循环系统、微处理器、显示电路、按键电路、存储电路、时钟电路、电源电路、通信接口电路；嗅觉传感器的输出端与信号预处理电路的输入端连接；信号预处理电路的输出端与微处理器连接；局放发生装置的输入端与微处理器的I/O口连接；气体微循环系统的输入端与微处理器的I/O口连接；显示电路的输入端与微处理器的I/O口连接；按键电路输出端与微处理器的I/O口连接；存储电路和时钟电路分别与微处理器对应口连接；电源电路的输出端与微处理器电源端连接；通信接口电路输入端与微处理器的通信口连接。
3. 根据权利要求2所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述嗅觉传感器包括气体传感器阵列，气体传感器阵列相当于生物嗅觉系统中的大量嗅感受器细胞。
4. 根据权利要求2所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述微处理器，集成有神经网络算法及气体定性定量分析方法；
神经网络算法如下：
神经网络和计算机识别相当于生物的大脑；所述神经网络算法中信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上，信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的；
气体定性定量分析方法如下：
为实现对气味的定性或定量分析，将电子鼻传感器的信号进行适当的预处理，采用模式识别分析方法对其进行处理，每种气味都会有它的特征响应谱，根据其特征响应谱可区分小同的气味，利用气敏传感器构成阵列对多种气体的交叉敏感性进行测量，通过适当的分析方法，实现混合气体分析。
5. 根据权利要求2所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述局放发生装置包括振荡电路、高压线圈、升压电路、放电电极；振荡电路的输入端与微处理器I/O口连接，振荡电路的工作由微处理器控制；振荡电路的输出端与高压线圈输入端连接，高压线圈输出端与升压电路输入端连接，升压电路输出端与放电电极连接，主要用于在线监测时检测嗅觉传感器是否准确。
6. 根据权利要求2所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述气体微循环系统，包括微型风扇、电机控制器；电机控制器输出端与微型风扇连接，控制风扇风速和风向，形成循环风；电机控制器输入端与微处理器I/O口连接。
7. 根据权利要求1所述的基于电子鼻传感器的开关柜局放在线监测系统，其特征在于：所述集中监测装置包括下位机通信接口电路、集中采集微处理器、上位机通信接口电路、地址电路、集中显示电路；下位机通信接口电路输入端与电子鼻传感器局放监测仪通过有线或无线连接；下位机通信接口电路输出端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输入端与集中采集微处理器连接；上位机通信接口电路输出端与云服务中心通过有线或无线连接；地址电路输出端与集中采集微处理器I/O口连接；集中显示电路的输入端与集中采集微处理器I/O口连接。
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