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专利名称：高压绝缘子污秽状态在线监测系统及监测方法
技术领域：
本发明涉及一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统及监测方法，可应用于变电站或发电厂的高压输电线路中绝缘子污秽状态的实时、在线监测。
背景技术：
随着国民经济高速发展，各行业对电力需求越来越大，全国各地输电电线众多，地域分散，输电线路是电力系统中重要的组成部分，是电网安全的基础，特别要求输电线路能安全、稳定运行。随着国家智能电网建设需求及技术发展与推广应用，高压线路污秽状态监测系统的重要性日益显现，由于大多的输电线路地处偏远，难以按常规办法解决电源供给问题。太阳能供电由于受能量转换率、气候环境及成本等因素限制，无法充分满足设备对全天候和长期稳定供能方面的要求；而储电池寿命低，维护成本高，从而导致高压输电线路上难以普及性实现在线实时监控功能。

发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统及监测方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统，包括泄露电流采集单元，由感应线圈、供电模块和数据发送模块构成的自感应供电及数据发送单元、无线数据集中器、GSM/GPRS数据公网和后台服务器，其中泄露电流采集单元以穿芯方式安装于高压输电线路的绝缘子串上，将采集的泄露电流数据传送给数据发送模块，感应线圈将感应电能传送给供电模块；供电模块为数据发送模块和泄露电流采集单元提供电源；数据发送模块将泄露电流采集单元采集的数据发送给无线数据集中器；无线数据集中器将收集到的数据通过GSM/GPRS数据公网传输给后台服务器。本发明还提供了一种高压绝缘子污秽状态在线监测方法，包括以下步骤
步骤一、感应取能将感应线圈采用穿芯方式安装于高压输电线路上；
步骤二、对感应电能进行整流、滤波和稳压处理；
步骤三、数据采集与发送；
步骤四、无线集中采集器收集电流数据；
步骤五、GPRS/GSM公网传输数据；
步骤六、后台处理
后台服务器将泄露电流采集单元实时采集的泄露电流数据换算成能实时反映污秽度的盐密、电导、梯度及泄漏电流参量。与现有技术相比，本发明的积极效果是通过自感应供电装置能为高压绝缘子污秽状态在线监测系统的信号采集终端提供稳定、可靠的电能量，为系统实现高压绝缘子污秽状态监测的实时检测、故障诊断与预警等功能的实现带来了可能。
本发明的“高压绝缘子污秽状态在线监测系统及监测方法”能实时反映高压输电线路的微环境(温度、湿度、积污)变化情况，实时监测污秽度的盐密、电导、梯度及泄漏电流参量，实现状态监测、预警、故障诊断，提高高压输电线路检修与维护的可控度与力度。本发明的积极意义还在于
无需停电监测，采取实时在线监测方式，减少因为停电测量盐密而导致的电量损失，避免因为人工测量而导致盐密值不准确。改变传统“定时清扫”输变电设备的清扫模式，采取“状态清扫”输变电设备的清扫模式，避免污闪事故的发生。获得饱和盐密，绘制各电网各地区的污区分布图，以期掌握各地区的积污规律。根据检测数据，制定各地区高压输电线路检修、维护的策略。


本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中
图1本发明的结构示意 图2本发明的供电模块的结构示意图。
具体实施例方式一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统，如图1所示，包括泄露电流采集单元A、自感应供电及数据发送单元B (包括感应线圈1、供电模块2、数据发送模块3)、无线数据集中器7、GSM/GPRS数据公网8和后台服务器9等，其中
泄露电流采集单元A以穿芯方式安装于高压输电线路的绝缘子串C上，并通过数据线与数据发送模块3连接，用于将采集的泄露电流数据发送给数据发送模块3。感应线圈I采用穿芯方式安装于高压输电线路上，在感应线圈内侧安装户外专用的、阻燃、防腐蚀的橡胶垫，对线圈进行紧固，保证无线数据采集装置能在不需人工干预的情况下，长期稳定地运行。感应线圈I将感应电能传送给供电模块2。供电模块2包括依次连接的整流回路4、滤波回路5和稳压回路6，用于为泄露电流采集单元A和数据发送模块3提供不间断、稳定的工作电源。供电模块2和数据发送模块3封装为一体，单独安装在高压线路上。数据发送模块3中嵌有GSM/GPRS模块，还可支持DEGE\CDMA\3G传输方式，用于将泄露电流采集单元A采集的数据发送给无线数据集中器7。GSM/GPRS模块为微功耗无线收发模块。由于高压输电线路上的电流峰值和谷值相差很大，根据线圈的感应电压U w与一次电流Ip的近似关系式Uw = W2Aii Ip /1，其中W为线圈匝数，A为铁心截面积，I为铁心长度，U为磁导率， 为频率，当Ip较小时Uw也较小，以致二次侧输出电流不足以驱动负载，而当Ip很大时二次侧输出电流太大造成负载的损坏。为避免上述问题，电源磁芯采用电流互感器用纳米晶磁芯，由于纳米晶磁芯具有相对高的导磁率以及相对低的饱和磁感应强度，保证了无线数据采集装置在高压输电线路电流低的时候有足够电流驱动负载，在输电线路电流很高时输出电流进入饱和状态不再增加，很好地解决了上述问题。本无线数据采集装置的正常功耗极低(大约为3 W左右)，在小电流情况下有足够的驱动能力。而且通过在整流回路4、滤波回路5和稳压回路6上均设置有光电隔离器件，还确保了在大电流、短路电流以及雷击情况下通过安装的光电隔离器件，可以保证无线数据采集装置不被毁坏。无线数据集中器7安装在塔基或电杆侧，根据无线数据传输的有效距离进行布置，无线数据集中器7收集来自于自感应供电及数据发送单元B的数据发送模块的数据，并将数据通过GSM/GPRS数据公网8传输给后台服务器9，在后台服务器9中实现数据的集中管理，完成如数据处理、数据加工、综合分析等高级功能。本发明还提供了高压绝缘子污秽状态在线监测方法，包括如下步骤
步骤一、感应取能
将感应线圈I采用穿芯方式安装于高压输电线路上，在线圈内侧安装户外专用的、阻燃、防腐蚀的橡胶垫，对线圈进行紧固，保证该套无线数据采集装置能在不需人工干预的情况下，长期稳定地运行。步骤二、对感应电能进行整流、滤波和稳压处理
在整流、滤波和稳压回路中安装防电涌冲击的光电隔离器件，可防止故障情况造成设备无法工作或损毁。步骤三、数据采集与发送1、高压侧的无线数据采集，通过无线数据加密的128比特密钥的AES对称加密与数字签名算法，一般的用电用户根本无法让之失效。2、通过GSM/GPRS模块进行微功耗无线收发通信，具有多种自适应和纠错模式，保证了通信的有效性。步骤四、无线集中采集器收集电流数据；
步骤五、GPRS/GSM公网数据传输
为保证数据的安全性，对无线数据采取128比特密钥的AES对称加密与数字签名算法进行加密，通过GPRS/GSM公网数据传输通道进行传输。步骤六、后台处理
后台服务器终端系统，包括公网TCP/IP通信软件、实时分析软件、历史数据库、曲线、及高级分析功能等，完成数据处理(比如将泄露电流采集单元A实时采集的泄露电流数据换算成能实时反映污秽度的盐密、电导、梯度及泄漏电流参量等)、数据加工和综合分析等闻级功能。后台服务器对数据同样采取128比特密钥的AES对称加密逆算法进行解密，防止非法用户窍取监测数据。本发明的工作原理是本电源系统磁芯直接套在高压输电线路上，高压电流流过输电线路会在磁芯的二次侧感应出电流供后级使用，达到自供电的目的。由于整个系统挂在高压回路上，系统与低压系统无任何电气连接，系统与高压输电线等电位，因此避免了传统高电压测试系统必须采取复杂的绝缘措施带来的巨大成本花销。二次侧线圈输出经过桥式整流后采用吸收电流能力较强的稳压电路，保证了高压输电线路在短时过电流的情况下二次侧电流被稳压电路吸收，避免造成对后级的冲击。
权利要求
1.一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统，其特征在于包括泄露电流采集单元，由感应线圈、供电模块和数据发送模块构成的自感应供电及数据发送单元、无线数据集中器、GSM/GPRS数据公网和后台服务器，其中泄露电流采集单元以穿芯方式安装于高压输电线路的绝缘子串上，将采集的泄露电流数据传送给数据发送模块，感应线圈将感应电能传送给供电模块；供电模块为数据发送模块和泄露电流采集单元提供电源；数据发送模块将泄露电流采集单元采集的数据发送给无线数据集中器；无线数据集中器将收集到的数据通过GSM/GPRS数据公网传输给后台服务器。
2.根据权利要求1所述的高压绝缘子污秽状态在线监测系统，其特征在于所述供电模块包括依次连接的整流回路、滤波回路和稳压回路。
3.根据权利要求2所述的高压绝缘子污秽状态在线监测系统，其特征在于在所述整流回路、滤波回路和稳压回路上均设置有光电隔离器件。
4.根据权利要求1所述的高压绝缘子污秽状态在线监测系统，其特征在于所述感应线圈采用穿芯方式安装于高压输电线路上。
5.根据权利要求4所述的高压绝缘子污秽状态在线监测系统，其特征在于在感应线圈内侧安装有橡胶垫。
6.一种高压绝缘子污秽状态在线监测方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、感应取能将感应线圈采用穿芯方式安装于高压输电线路上；步骤二、对感应电能进行整流、滤波和稳压处理；步骤三、数据采集与发送；步骤四、无线集中采集器收集电流数据；步骤五、GPRS/GSM公网传输数据；步骤六、后台处理后台服务器将泄露电流采集单元实时采集的泄露电流数据换算成能实时反映污秽度的盐密、电导、梯度及泄漏电流参量。
7.根据权利要求6所述的高压绝缘子污秽状态在线监测方法，其特征在于对无线数据采取128比特密钥的AES对称加密与数字签名算法进行加密后通过GPRS/GSM公网数据传输通道进行传输。
全文摘要
本发明公开了一种高压绝缘子污秽状态在线监测系统及监测方法，泄露电流采集单元将采集的泄露电流数据传送给数据发送模块，感应线圈从高压输电线路感应电流传送给供电模块，供电模块为数据发送模块和泄露电流采集单元提供电源；数据发送模块将电流传感器采集的数据发送给无线数据集中器；无线数据集中器将收集到的数据通过GSM/GPRS数据公网传输给后台服务器。本发明的积极效果是通过自感应供电装置能为高压绝缘子污秽状态在线监测系统的信号采集终端提供稳定、可靠的电能量，为系统实现高压绝缘子污秽状态监测的实时检测、故障诊断与预警等功能的实现带来了可能。
文档编号G01D21/02GK103017829SQ20121055512
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者唐洪, 蒋旭平, 王春林, 吕柯键 申请人:四川富谊智能电力技术有限公司