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CN102435871A - 一种基于gps同步的电力避雷器数据采集在线监测系统 - Google Patents

一种基于gps同步的电力避雷器数据采集在线监测系统 Download PDF

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CN102435871A CN2011102595709A CN201110259570A CN102435871A CN 102435871 A CN102435871 A CN 102435871A CN 2011102595709 A CN2011102595709 A CN 2011102595709A CN 201110259570 A CN201110259570 A CN 201110259570A CN 102435871 A CN102435871 A CN 102435871A
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李乃堂
李胜磊
王平易
周红意
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SHANGHAI GEDI POWER TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，包括有后台管理服务器，后台管理服务器与站控中心单元相连，站控中心单元上连有终端装置，终端装置采集在网电力避雷器运行参数的同步数据，终端装置由避雷器站控中心单元远程光纤供电，数据传输采用光纤通信，站控中心单元具有GPS授时功能，为分布在各处的终端装置提供同步采集脉冲，实现同步数据采集，站控中心单元的人机接口方便巡检人员对局部多个避雷器运行参数的现场查询和状态显示，同时还可以将采集的数据通过光纤或者备份GPRS无线方式传送到后台管理服务器，具有降低维护人员的工作强度，能及时发现避雷器存在的潜在隐患和安全性高的特点。

Description

一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统
技术领域
本发明属于电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统。
背景技术
近年来，为减少输电线路或变电站雷击过电压而造成断路器跳闸，高电压等级输电线路避雷器发挥了巨大的作用，得到了广泛的应用，金属氧化物(MOA)避雷器性能的好坏直接影响电力系统安全运行。因为MOA避雷器长期在工频高电压的作用下，会逐渐老化，在运行中可能发生击穿损坏，保护特性下降，则将会产生极其严重的后果，为保障MOA避雷器安全运行，必须对MOA避雷器进行严格的在线监测。
目前，监测MOA避雷器方法采用避雷器监测器实现在线监测，它的工作原理是在正常的运行电压下，通过避雷器的漏电流的变化由电流表测得，当流过强大的动作电流时将从漏电流测量回路被转到计数器回路，计数器的动作利用通过动作电流的能量来实现记录动作的次数。然而由于避雷器监测器均安装在杆塔高处，避雷器参数抄表和检修工作难度较大。现有的方法是采用定期轮换避雷器，并在每年一次的标准检修中上杆塔检查，清扫避雷器及接地装置。该方法避雷器更换费用高、工作劳动强度大、且需申请停电工期长，不利于输电线路的经济和稳定运行。目前大部分采用的避雷器监测器在线监测都是独立安装，靠巡检人员定期到现场查看或者记录避雷器运行情况，没有数据远传功能，不能形成数据共享，对避雷器比较集中的变电站环境，也不利于管理，也有部分厂家采用终端加GPRS无线数据模块的方式实现数据远传，集中管理，但由于高压电网及变电站电磁环境的复杂性以及GPRS数据传输的稳定性以及终端供电问题，这种监测方式的可靠性大打折扣，况且各个在线监测器数据采集没有实现时钟同步，所采集的数据不是同一时间的数据，统计分析的参考性变差。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，以GPS时钟脉冲作为同步采集信号，采用光纤传输数据，通过光纤给监测终端供电，以GPRS无线数据模块作为备用的通信方式，实时监测高压电网或变电站附近的多个电力避雷器，具有降低维护人员的工作强度，能及时发现避雷器存在的潜在隐患和安全性高的特点，并且在监测电力避雷器参数的同时对电网电压及谐波进行同步监测。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，包括有后台管理服务器，后台管理服务器与站控中心单元相连，站控中心单元上连有终端装置；
所述的站控中心单元包括有电源单元，电源单元的电接口分别连有多路光纤接口单元、第一微处理单元和光纤远程供电单元，第一微处理单元的网络接口单元端与多路光纤接口单元相连接，第一微处理单元的PB端口与光纤远程供电单元相连，第一微处理单元的PA端口与LCD显示单元相连，第一微处理单元的串行口B接口端与GPRS接口单元相连，第一微处理单元的串行口C端口与RS232通信接口相连，第一微处理单元的串行口D端口与GPS时钟单元相连；
所述的第一微处理单元(6)与第二微处理单元(12)均采用RCM6700嵌入式微处理器模块。
所述的第一微处理单元(6)与第二微处理单元(12)均采用RCM6700嵌入式微处理器模块。
所述的终端装置包括有第二微处理单元，第二微处理单元的数字输入输出端PA端口和PB端口与数据采集单元相连接，数据采集单元的模拟电压互感器输入端口连接有电压互感器，数据采集单元的的模拟电流输入端连接有微电流传感器，数据采集单元的温度测量端连接有温度传感器，数据采集单元的电源端连接有光纤取电及电源电路，光纤取电及电源电路与第二微处理单元的电源端相连，光纤取电及电源电路与光纤通信及供电接口单元的电源端相连，光纤通信及供电接口单元再与第二微处理器单元的网络端相连，第二微处理单元的串行接口电路端与RS232接口电路相连。
所述的站控中心单元上连接的终端装置的数量至少有一个。
所述的站控中心单元在监测避雷器参数的同时还可以同步监测电网电压及谐波电压。
所述的第一微处理单元与第二微处理单元均采用RCM6700嵌入式微处理器模块。
本发明的有益效果是：
1)站控中心单元采用GPS授时，为局部多个避雷器的终端装置提供同步采集脉冲，实现多个终端装置的避雷器参数的同步数据采集，能够和多个避雷器监测终端通过光纤进行数据传输；
2)站控中心单元通过远程供电端与光纤远程供电单元给远端避雷器监测终端装置供电，提高了避雷器在线监测系统本身的信号隔离，提高了系统本身的可靠性；
同时系统采用高性能的微处理器，具有数据采集单元，实现了对避雷器阻性电流及容性电流、电压谐波、放电次数、放电时间、温度等参数的监测，提前预判避雷器的性能，发现潜在故障的避雷器；
3)通过后台管理服务器上的专用避雷器在线监测管理软件，实现了对分布在不同地区的避雷器运行参数的统一管理，提前预判潜在隐患的故障避雷器，避免电力事故发生；
4)通过站控中心单元实现了对变电站上或高压电网区域内避雷器在线监测装置的统一现场管理，便于巡检人员本地查询，及时了解避雷器工作状态；
5)站控中心单元内置MODBUS通信协议，可以和综合自动化系统连接，将避雷器在线监测系统纳入；站控中心装置和后台管理服务器正常通过光纤传输，同时也有GPRS无线接口，可以将监测数据通过无线方式传送到远程控制中心；站控中心装置可以级联，以便扩展可监测的避雷器监测终端数目；站控中心单元具有备用的RS232通信接口，支持和避雷器监测终端的无线连接。
6)通过站控中心单元具有光纤通信及供电接口单元和GPRS接口单元，可以将监测数据通过光纤或无线方式传送到远程后台管理服务器。
7)通过该产品的采用，可以极大地提高电网及变电站防雷系统的可靠性，构建一个坚强的智能电网。
以GPS时钟脉冲作为同步采集信号，采用光纤传输数据，通过光纤给监测终端供电，以GPRS无线数据模块作为备用的通信方式，实时监测高压电网或变电站附近的多个电力避雷器，具有降低了维护人员的工作强度，及时发现避雷器存在的潜在隐患，安全性高的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明站控中心单元2的结构示意图。
图3为本发明终端装置3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，包括有后台管理服务器1，后台管理服务器1与站控中心单元2相连，站控中心单元2上连有终端装置3；通过分布在高压电网或高压变电站周围的避雷器在线监测的终端装置3实现对在网电路避雷器运行参数的同步采集，其采集参数包括：避雷器阻性电流及容性电流、电压谐波、放电次数、放电时间、温度等；避雷器在线监测的终端装置3由避雷器在线监测的站控中心单元2上的远程光纤供电；同时数据传输采用光纤通信；站控中心单元2具有GPS授时功能，可以为分布在各处的终端装置3提供同步采集脉冲，实现同步数据采集；站控中心单元2具有人机接口，可以方便巡检人员实现对局部多个避雷器运行参数的现场查询和状态显示，同时还可以将采集的数据通过光纤或者备份GPRS无线方式传送到避雷器后台管理服务器1；避雷器在后台管理服务器1上运行有专用的避雷器在线监测管理软件，支持数据库功能，可以通过软件查询分布在各点的避雷器运行参数，对多个避雷器的终端装置采集的数据进行管理；提前发现系统中存在隐患的避雷器，提高智能电网运行的可靠性和安全性；
所述的站控中心单元2上连接的终端装置3的数量至少有一个。
参见图2，所述的站控中心单元2包括有电源单元4，电源单元4的电接口分别连有多路光纤接口单元5、第一微处理单元6和光纤远程供电单元7，采用多路光纤接口单元5实现与该变电站各个避雷器在线监测终端的光纤数据通信，同时通过光纤远程供电单元7和多路光纤接口单元5为该变电站各个避雷器在线监测终端提供电源，第一微处理单元6的网络接口单元端与多路光纤接口单元5相连接，第一微处理单元6的PB端口与光纤远程供电单元7相连，第一微处理单元6的PA端口与LCD显示单元8相连，第一微处理单元6的串行口B口端与GPRS接口单元9相连，第一微处理单元6的串行口C口端与RS232通信接口10相连，第一微处理单元6的串行口D口端与GPS时钟单元11相连；各个避雷器在线监测终端通过光纤传送过来的避雷器数据送到站控中心单元2的第一微处理器单元6，经过软件算法、分析、统计处理，将处理结果送LCD显示单元8显示，同时也可以通过多路光纤接口单元5送到台管理服务器1或者通过RS232通信接口10送到本地电力综合自动化系统；同时该数据还可以通过备用的GPRS接口单元9送到远程的台管理服务器1，实现避雷器在线监测数据的共享；电源单元4为站控中心装置提供内部所需的各种直流电压，其外部供电由变电站蓄电池或者变电站220V交流电源提供；每个站控中心单元2可同时采集最多12路避雷器在线监测终端装置的数据；站控中心单元2可以级联以便扩展避雷器在线监测的终端装置3的数目；通过该站控中心单元2对变电站的电力避雷器在线监测智能终端进行局部集散控制管理，对变电站的避雷器参数进行实时在线监测，及时发现由避雷器参数劣化所造成的故障和隐患，方便巡检人员定期巡查管理变电站避雷器在网运行状态，提高智能电网运行的可靠性和安全性。
参见图3，所述的终端装置3包括有第二微处理单元12，第二微处理单元12的数字输入输出端口PA和PB端与数据采集单元13相连接，数据采集单元13的模拟电压互感器输入端口连接有电压互感器14，电压互感器14采集变电站设备相关避雷器端的电压及谐波电压，数据采集单元13的模拟电流输入端连接有微电流传感器15，微电流传感器15采集流过变电站设备相关避雷器的漏电流，数据采集单元13的温度测量端连接有温度传感器16，温度传感器16采集变电站设备相关避雷器上的工作温度及环境温度，然后将采集到的模拟信号送到数据采集单元13进行信号调理，信号变换、然后再送到第二微处理单元12，通过软件算法处理，对测量到得阻性电流、容性电流等数据进行校正，以提高装置的测量精度，然后将测量到的数据跟行业标准阈值进行对比，判断其是否存在潜在故障隐患，同时将相应的数据和信息通过光纤通信及供电接口单元18或者RS232接口电路19传送到控制中心，数据采集单元13的电源端连接有光纤取电及电源电路17，光纤取电及电源电路17与第二微处理单元12的电源端相连，光纤取电及电源电路17与光纤通信及供电接口单元18的电源端相连，光纤通信及供电接口单元18再与第二微处理单元12的网络通信端相连，第二微处理单元12的串行接口端与RS232接口电路19相连。通过光纤通信及供电接口单元18、再结合光纤取电及电源电路17实现光电转换，将光信号转换成电流信号，在经过电源变换电路等提供装置所需要的各种直流电压。通过该光纤供电的电力避雷器在线监测智能终端对变电站的避雷器参数进行实时在线监测，及时发现由避雷器参数劣化所造成的故障和隐患。
本发明的工作原理是：
终端装置采集在网电力避雷器运行参数的同步数据，终端装置由避雷器站控中心单元远程光纤供电，数据传输采用光纤通信，站控中心单元具有GPS授时功能，为分布在各处的终端装置提供同步采集脉冲，实现同步数据采集，站控中心单元的人机接口方便巡检人员对局部多个避雷器运行参数的现场查询和状态显示，同时还可以将采集的数据通过光纤或者备份GPRS无线方式传送到后台管理服务器，后台管理服务器上运行有专用的避雷器在线监测管理软件，支持数据库功能，可以通过软件查询分布在各点的避雷器运行参数，对多个终端装置采集的数据进行管理，提前发现系统中存在隐患的避雷器，提高智能电网运行的可靠性和安全性；
站控中心单元
站控中心单元以GPS时钟脉冲单元作为该变电站各个终端装置数据采集的同步脉冲，多路光纤接口单元与该变电站各个避雷器的终端装置的光纤数据通信，通过光纤远程供电单元和多路光纤接口单元为该变电站各个避雷器的终端装置提供电源，终端装置通过光纤传送过来的避雷器数据送到站控中心的微处理器单元，经过软件算法、分析、统计处理，将处理结果送LCD显示单元显示，同时也可以通过多路光纤接口单元送到远程监测后台中心服务器或者通过RS232通信接口送到本地电力综合自动化系统；同时该数据还可以通过备用的GPRS接口单元送到远程的无线后台管理服务器，实现避雷器在线监测数据的共享；
终端装置
终端装置上的电压互感器采集变电站设备相关避雷器端的电压及谐波电压，微电流传感器采集流过变电站设备相关避雷器的漏电流，温度传感器采集变电站设备相关避雷器上的工作温度及环境温度，然后将采集到的模拟信号送到数据采集单元进行信号调理，信号变换，再送到微处理器单元，通过软件算法处理，对测量到得阻性电流、容性电流等数据进行校正，以提高装置的测量精度，然后将测量到的数据跟行业标准阈值进行对比，判断其是否存在潜在故障隐患，同时将相应的数据和信息通过光纤通信及供电接口或者RS232通信接口传送到站控中心单元。

Claims (3)

1.一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，其特征在于，包括包括有后台管理服务器(1)，后台管理服务器(1)与站控中心单元(2)相连，站控中心单元(2)上连有终端装置(3)；
所述的站控中心单元(2)包括有电源单元(4)，电源单元(4)的电接口分别连有多路光纤接口单元(5)、第一微处理单元(6)和光纤远程供电单元(7)，第一微处理单元(6)的网络接口单元端与多路光纤接口单元(5)相连接，第一微处理单元(6)的PB端口与光纤远程供电单元(7)相连，第一微处理单元(6)的PA端口与LCD显示单元(8)相连，第一微处理单元(6)的串行口B接口端与GPRS接口单元(9)相连，第一微处理单元(6)的串行口C端口与RS232通信接口(10)相连，第一微处理单元(6)的串行口D端口与GPS时钟单元11相连；
所述的终端装置(3)包括有第二微处理单元(12)，第二微处理单元(12)的数字输入输出端PA端口和PB端口与数据采集单元(13)相连接，数据采集单元(13)的模拟电压互感器输入端口连接有电压互感器(14)，数据采集单元(13)的的模拟电流输入端连接有微电流传感器(15)，数据采集单元(13)的温度测量端连接有温度传感器(16)，数据采集单元(13)的电源端连接有光纤取电及电源电路(17)，光纤取电及电源电路(17)与第二微处理单元(12)的电源端相连，光纤取电及电源电路(17)与光纤通信及供电接口单元(18)的电源端相连，光纤通信及供电接口单元(18)再与第二微处理单元(12)的网络端相连，第二微处理单元(12)的串行接口电路端与RS232接口电路(19)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，其特征在于，所述的站控中心单元(2)上连接的终端装置(3)的数量至少有一个。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPS同步的电力避雷器数据采集在线监测系统，其特征在于，所述的第一微处理单元(6)与第二微处理单元(12)均采用RCM6700嵌入式微处理器模块。
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