專利名稱：基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線監(jiān)測裝置，具體地說是一種將先進(jìn)的MOEM (Micro-Optical—Electro— Mechanical System,微光機(jī)電系統(tǒng))光纖傳感技術(shù) 和計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)相結(jié)合，通過網(wǎng)絡(luò)通信方式，實現(xiàn)基于光纖傳感器技 術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)開關(guān)柜是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的良好運行對電網(wǎng)安全具有重要 的意義。但是，電力系統(tǒng)開關(guān)柜在運行中，由于不可避免的受到電、熱、振動、環(huán) 境、絕緣老化等各種因素的影響，其技術(shù)性能不斷劣化，使運行狀態(tài)不佳。目前， 定期檢修和安全試驗是保證電力系統(tǒng)開關(guān)柜安全運行的主要手段，但由于檢修周期 長，現(xiàn)行的預(yù)防性試驗項目對電力系統(tǒng)開關(guān)柜的發(fā)展性故障反映不靈敏、不及時， 發(fā)展速度在幾天至幾周的局部缺陷往往不能及時被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)生各種故障(如過 熱性故障、放電性故障、過熱兼放電故障、機(jī)械故障等)及停電，造成直接和間接 經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。因此，需要先進(jìn)的技術(shù)手段，對電力系統(tǒng)開關(guān)柜進(jìn)行有效地 在線監(jiān)測，實時掌握電力系統(tǒng)開關(guān)柜的運行狀態(tài)，進(jìn)爾用針對性的檢修維護(hù)取代定 期檢修，減少停電損失、實現(xiàn)早期故障預(yù)報、避免惡性事故發(fā)生。電力系統(tǒng)開關(guān)柜 運行狀態(tài)的在線監(jiān)測是電力系統(tǒng)安全運行的發(fā)展趨勢。
電力系統(tǒng)開關(guān)柜參量光纖在線監(jiān)測技術(shù)基于21世紀(jì)先進(jìn)的M0EM(微光機(jī)電系統(tǒng)) 光纖傳感技術(shù)，通過MEMS光纖溫度傳感器，在線監(jiān)測電力系統(tǒng)開關(guān)柜的運行狀態(tài)， 由于光纖傳感器絕緣性能優(yōu)異、外形小巧、不受電磁干擾，所以能夠直接安裝在開 關(guān)柜內(nèi)部，具有更好的檢測靈敏度和故障定位能力。目前市場上還沒有一種基于光 纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)在線監(jiān)測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)在線監(jiān)測 裝置，該監(jiān)測裝置應(yīng)用光纖傳感器對運行狀態(tài)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)進(jìn)行實時信號 采集，并用數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)在線監(jiān)測，實現(xiàn)無人值守和自動報警。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線監(jiān)測裝置，它包括MEMS光纖溫 度傳感器模塊單元、傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元、數(shù)字信號處理(DSP)單元、網(wǎng)絡(luò)
接口和輸出聲光報警電路單元；MEMS光纖溫度傳感器模塊單元輸出端與傳感信號接 口轉(zhuǎn)換電路單元輸入端連接，傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元輸出端與數(shù)字信號處理單 元輸入端連接；數(shù)字信號處理單元輸出端與網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元的輸 入端連接。
本發(fā)明中，MEMS光纖溫度傳感器模塊單元輸出端TX1/RX1與傳感信號接口轉(zhuǎn)換 電路單元輸入端相連。傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元輸出端TX/RX/C0N1與數(shù)字信號處 理單元輸入端相連。數(shù)字信號處理單元輸出端TX45/RX45/0UTl-n與網(wǎng)絡(luò)接口和輸出 聲光報警電路單元的輸入端相連。
本發(fā)明中，MEMS光纖溫度傳感器模塊單元，采用探頭式光纖光柵測溫計對開關(guān) 柜內(nèi)部觸頭進(jìn)行分布式實時監(jiān)測①每臺開關(guān)柜中，在每個靜觸頭上安裝一只探頭 式光纖光柵測溫計，可在1秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確感測觸頭溫度的細(xì)微變化，分辨率小于O.l 'C;②在每根母線的接頭(如開關(guān)柜與母線的連接處)及重點易過熱部位可選擇性 地布設(shè)光纖光柵測溫計，確保全系統(tǒng)的安全供電。
本發(fā)明中，所述數(shù)字信號處理單元由TI 2000系列DSP及電平變換芯片 74LVC14構(gòu)成。傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元由一組多片STC單片機(jī)及
(STC89C5402)及串行通信驅(qū)動芯片MAX232和連接器DB9構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)接口和輸 出聲光報警電路單元由網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動芯片、RJ45連接器、N型三極管及功率繼電器
(JQC-3F-12VDC)構(gòu)成。
本發(fā)明的工作原理是根據(jù)電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測的技術(shù)要求，在傳 感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元單片機(jī)和數(shù)字信號處理單元中設(shè)定溫度參數(shù)。加電工作后， 單片機(jī)和數(shù)字信號處理芯片DSP進(jìn)行初始化操作，初始化完成后，裝置中的LED給 出閃爍的狀態(tài)信號，多路光纖傳感器通過RS232串行通信口輸出的參量信號經(jīng)傳感 信號接口轉(zhuǎn)換電路單元的轉(zhuǎn)換后輸入到數(shù)字信號處理單元，經(jīng)數(shù)字信號處理后，將 運行數(shù)據(jù)送到變電站控制室或調(diào)度室內(nèi)。當(dāng)電力系統(tǒng)開關(guān)柜發(fā)生異常情況，自動進(jìn) 行聲、光報警以及向值班人員發(fā)送報警短信，實現(xiàn)無人值守。
本發(fā)明用光纖傳感器在線監(jiān)測電力系統(tǒng)開關(guān)柜的運行狀態(tài)，并直接以光信號的 方式將參量值傳送經(jīng)數(shù)字信號處理后，實時在線監(jiān)測電力系統(tǒng)開關(guān)柜運行狀態(tài)，將 運行數(shù)據(jù)送到變電站控制室或調(diào)度室內(nèi)。當(dāng)電力系統(tǒng)開關(guān)柜內(nèi)部觸頭或母線的接頭
(如開關(guān)柜與母線的連接處)過溫過熱時，自動進(jìn)行聲、光報警以及向值班人員發(fā) 送報警短信，為電力系統(tǒng)開關(guān)柜的及時檢修維護(hù)提供可信的依據(jù)，提高電力系統(tǒng)開 關(guān)柜安全運行監(jiān)測水平。由于電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線監(jiān)測裝置釆用全光纖檢測技術(shù)，
電力系統(tǒng)開關(guān)柜內(nèi)部安裝的檢測探頭和傳輸線全部為光纖材質(zhì)，因此，在線監(jiān)測裝 置與電力系統(tǒng)開關(guān)柜之間沒有電氣連接，對電網(wǎng)沒有任何影響。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將光電傳感技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合，通過光 通信的方式把電力系統(tǒng)開關(guān)柜的溫度參數(shù)進(jìn)行實時傳送，經(jīng)數(shù)字信號處理后實現(xiàn)電 力系統(tǒng)開關(guān)柜的在線多參數(shù)實時檢測功能。本發(fā)明實現(xiàn)了無人值守和自動報警，是 一種全新的、且安全可靠的電力系統(tǒng)開關(guān)柜參數(shù)在線監(jiān)測裝置，具有相當(dāng)好的應(yīng)用 前景和市場前景。本發(fā)明將大大提高電力系統(tǒng)開關(guān)柜安全運行在線監(jiān)測技術(shù)水平， 對降低電網(wǎng)運行成本，實現(xiàn)變電站自動化和科學(xué)化管理，更好保障電力生產(chǎn)的可靠 安全性具有重要意義。


圖l本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明中MEMS光纖溫度傳感器模塊結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的電路圖。
具體實施例方式
一種本發(fā)明所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線監(jiān)測裝置，包括 MEMS光纖溫度傳感器模塊單元1 、傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元2 、數(shù)字信號處理(DSP ) 單元3、網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元4。
MEMS光纖溫度傳感器模塊單元1輸出端TX1/RX1與傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元 2輸入端相連。傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元2輸出端TX/RX/C0N1與數(shù)字信號處理單 元3輸入端相連。數(shù)字信號處理單元3輸出端TX45/RX45/0UTl-n與網(wǎng)絡(luò)接口和輸出 聲光報警電路單元4的輸入端相連。
傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元3同時可有多個配置RS232串行口的光纖傳感器。 數(shù)字信號處理單元3配置IOMHZ和100MHZ網(wǎng)絡(luò)帶寬與變電站控制室或調(diào)度室進(jìn)行通 信。網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元4可同時給出多種形式的聲光報警和手機(jī)的 短信報警。
本發(fā)明在使用前，首先根據(jù)電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測的技術(shù)要求，在傳 感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元單片機(jī)和數(shù)字信號處理單元中設(shè)定溫度參數(shù)。加電工作后， 單片機(jī)和數(shù)字信號處理芯片DSP進(jìn)行初始化操作，初始化完成后，裝置中的LED給 出閃爍的狀態(tài)信號，多路光纖傳感器通過RS232串行通信口輸出的參量信號經(jīng)傳感 信號接口轉(zhuǎn)換電路單元的轉(zhuǎn)換后輸入到數(shù)字信號處理單元，經(jīng)數(shù)字信號處理
后，將運行數(shù)據(jù)送到變電站控制室或調(diào)度室內(nèi)。當(dāng)電力系統(tǒng)開關(guān)柜發(fā)生異常情況， 本發(fā)明自動進(jìn)行聲、光報警以及向值班人員發(fā)送報警短信，實現(xiàn)無人值守。
本發(fā)明將光電傳感技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)相結(jié)合，通過光通信的方式把電力 系統(tǒng)開關(guān)柜溫度參數(shù)進(jìn)行實時傳送，經(jīng)數(shù)字信號處理后實現(xiàn)電力系統(tǒng)開關(guān)柜的在線 參數(shù)實時檢測，并且可以實現(xiàn)無人值守和自動報警，安全可靠。
權(quán)利要求
1、一種基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征是它包括MEMS光纖溫度傳感器模塊單元(1)、傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元(2)、數(shù)字信號處理單元(3)及網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元(4)；MEMS光纖溫度傳感器模塊單元(1)輸出端與傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元(2)輸入端連接，傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元(2)輸出端與數(shù)字信號處理單元(3)輸入端連接；數(shù)字信號處理單元(3)輸出端與網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元(4)的輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是MEMS光纖溫度傳感器模塊單元(1)，采用探頭式光纖光柵測溫計 對開關(guān)柜內(nèi)部觸頭進(jìn)行分布式實時監(jiān)測。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是在每臺開關(guān)柜中，在每個靜觸頭上安裝一只探頭式光纖光柵測溫計，在i秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確感測觸頭溫度的細(xì)微變化，分辨率小于o. rc;在每根母線的接頭及重點易過熱部位布設(shè)光纖光柵測溫計。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元(2)包括一組STC單片機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是數(shù)字信號處理單元(3)包括TI 2000系列DSP。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元(4)由網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動芯片、RJ45 連接器、N型三極管及功率繼電器構(gòu)成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測 裝置，其特征是網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元(4)包括聲光報警和手機(jī)短信 報警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光纖傳感器技術(shù)的電力系統(tǒng)開關(guān)柜在線參數(shù)監(jiān)測裝置，其中，MEMS光纖溫度傳感器模塊單元輸出端與傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元輸入端連接，傳感信號接口轉(zhuǎn)換電路單元輸出端與數(shù)字信號處理單元輸入端連接；數(shù)字信號處理單元輸出端與網(wǎng)絡(luò)接口和輸出聲光報警電路單元的輸入端連接。本發(fā)明應(yīng)用光纖溫度傳感器對運行狀態(tài)電力系統(tǒng)開關(guān)柜內(nèi)部觸頭參數(shù)進(jìn)行分布式實時的信號采集，用數(shù)字信號處理實現(xiàn)在線監(jiān)測電力系統(tǒng)開關(guān)柜。通過光通信的方式把電力系統(tǒng)開關(guān)柜的溫度參數(shù)進(jìn)行實時傳送，經(jīng)數(shù)字信號處理后實現(xiàn)電力系統(tǒng)開關(guān)柜的在線實時監(jiān)測，提高了電力系統(tǒng)開關(guān)柜安全運行監(jiān)測水平。
文檔編號G01K11/32GK101387560SQ20081015512
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者許慧中 申請人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院