一种开关柜智能在线监测方法及装置与流程

本发明涉及电力安全技术领域，具体而言，涉及一种开关柜智能在线监测方法及装置。

背景技术：

智能变电站是智能电网最重要、最关键的组成部分，它包含了智能电网最重要的控制对象，是智能电网最关键的数据源。智能变电站采用面向对象的思想来描述变电站智能电子设备的通信协议，使不同电力厂商在生产智能电子设备时有相同的标准可循，从而实现变电站内信息开放和共享。但目前的智能变电站仅可实现对开关柜状态的单方面监测，有一定的局限性，无法为科学安排检修计划提供更加准确、有效的支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开关柜智能在线监测方法及装置，用以改善现有技术中开关柜状态检测的局限性的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种开关柜智能在线监测装置，装置包括：设置于开关柜上的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组、局放在线监测模组以及智能监测模组；装置还包括通讯管理机以及处理模组；断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组分别与智能监测模组连接，智能监测模块通过通讯管理机与处理模组连接；断路器机构在线监测模组，用于监测表示断路器的运行状态的数据；温度在线监测模组，用于监测表示环境温度的数据；局放在线监测模组，用于监测表示开关柜内的局部放电状态的数据；智能监测模组，用于接收断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组监测到的数据，根据数据对开关柜的故障状态进行监测，还用于在监测到开关柜出现故障时，生成相应的故障警报数据；处理模组，用于接收故障警报信息并进行处理。

上述实现过程中，该开关柜智能在线监测装置采用模块化设计思路，集成了断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组，可以实现对一个或多个开关柜的多种状态的全方位监测，从而进行多维度、多状态量的综合分析评估，克服了目前现有系统的局限性，为科学安排检修计划提供更加准确、有效的支撑。

在本发明的一些实施例中，装置还包括无线通讯模组，通讯管理机与无线通讯模组连接，无线通讯模组与远程终端连接。通过无线通讯模组可以实现远程终端的远程监控，工作人员可以不必通过对每个开关柜的智能检测模组进行查看，以对该开关柜进行修护或检修，在保障开关柜安全运行的同时，也提高了工作人员的工作效率，还提高了维修的便利。

在本发明的一些实施例中，温度在线监测模组包括声表面波温度在线监测组件。

在本发明的一些实施例中，表面波温度在线监测组件包括信号发生器、声表谐振器以及无线采集器；信号发生器，用于产生频率固定的第一电波信号；声表谐振器，其信号输入端与信号发生器连接，以用于根据第一电波信号输出第二电波信号；无线采集器，用于采集第二电波信号的频率，并将其转换为表示环境温度的数据。

上述实现过程中，利用表面波温度在线监测组件的被动工作原理，在非常规的运行环境下，如高电压、高电流的高危环境下实现无线温度数据采集。

在本发明的一些实施例中，局放在线监测模组包括地电波局放传感器，地电波局放传感器用于探测局部放电的幅值和放电脉冲频率。在本发明的一些实施例中，地电波局放传感器安装于开关柜的柜壁上。在本发明的一些实施例中，断路器机构在线监测模组包括控制回路电流检测组件，控制回路电流检测组件用于检测分合闸电磁铁的线圈电流。

在本发明的一些实施例中，控制回路电流检测组件包括直流探头和电压探头；直流探头用于获取分合闸电磁铁的线圈电流；电压探头用于获取直流电源的电压。

在本发明的一些实施例中，智能监测模组采用模块化后插式结构，其包括第一面板以及第二面板，第一面板上设置有外部总线，外部总线与局放在线监测模组连接；第二面板包括计算机处理模件、温度监测模件和断路器机构信号采集模件，计算机处理模件通过温度监测模件与温度在线监测模组连接；计算机处理模件还通过断路器机构信号采集模件与断路器机构在线监测模组连接。

第二方面，本申请实施例提供一种开关柜智能在线监测方法，应用于智能监测模组，方法包括：获取开关柜上设置的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组分别监测到的数据；根据数据分析开关柜是否处于的故障状态；当开关柜处于故障状态时，则生成相应的故障报警数据。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第二方面中的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第二方面中的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种开关柜智能在线监测装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的另一种开关柜智能在线监测装置的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种开关柜智能在线监测方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。

图标：101-存储器；102-处理器；103-通信接口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

请参看图1，图1为本发明实施例提供的一种开关柜智能在线监测装置的结构框图，该开关柜智能在线监测装置包括：设置于开关柜上的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组、局放在线监测模组以及智能监测模组；装置还包括通讯管理机以及处理模组；断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组分别与智能监测模组连接，智能监测模块通过通讯管理机与处理模组连接；断路器机构在线监测模组，用于监测表示断路器的运行状态的数据；温度在线监测模组，用于监测表示环境温度的数据；局放在线监测模组，用于监测表示开关柜内的局部放电状态的数据；智能监测模组，用于接收断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组监测到的数据，根据数据对开关柜的故障状态进行监测，还用于在监测到开关柜出现故障时，生成相应的故障警报数据；处理模组，用于接收故障警报信息并进行处理。

其中，该开关柜智能在线监测装置可以对多个开关柜进行监测。每个开关柜中都设置有对应的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组、局放在线监测模组以及智能监测模组，上述通讯管理机与每个开关柜中的智能监测模组连接，以用于将多个开关柜中监测到的数据发送至处理模组，具体请参看图2，图2为本发明实施例提供的另一种开关柜智能在线监测装置的结构框图，展示该开关柜智能在线监测装置对多个开关柜进行监测的设备连接。

上述实现过程中，该开关柜智能在线监测装置采用模块化设计思路，集成了断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组，可以实现对一个或多个开关柜的多种状态的全方位监测，从而进行多维度、多状态量的综合分析评估，克服了目前现有系统的局限性，为科学安排检修计划提供更加准确、有效的支撑。

在本发明的一些实施例中，装置还包括无线通讯模组，通讯管理机与无线通讯模组连接，无线通讯模组与远程终端连接。

所述无线通讯模组可以为近距离无线通讯，如，zig-bee模组、无线宽带(wi-fi)模组等，也可以为远距离无线传输通讯，例如，gprs/cdma模组、扩频微波模组、无线网桥模组及卫星通信模组。而远程终端可以是平板电脑、移动手机等智能移动终端，还可以为专用的终端。

上述实现过程中，通过无线通讯模组可以实现远程终端的远程监控，工作人员可以不必通过对每个开关柜的智能检测模组进行查看，以对该开关柜进行修护或检修，在保障开关柜安全运行的同时，也提高了工作人员的工作效率，还提高了维修的便利。

在本发明的一些实施例中，温度在线监测模组包括声表面波温度在线监测组件。

其中，表面波温度在线监测组件包括信号发生器、声表谐振器以及无线采集器；信号发生器，用于产生频率固定的第一电波信号；声表谐振器，其信号输入端与信号发生器连接，以用于根据第一电波信号输出第二电波信号；无线采集器，用于采集第二电波信号的频率，并将其转换为表示环境温度的数据。

声表面波(saw，surfaceacousticwave)是沿物体表面传播的一种弹性波。通过采用特殊设计的声表(saw)谐振器,当有一个固定频率的电波输入到声表谐振器，谐振器输出的电波信号频率会随着谐振器感受到的环境温度的变化而变化，利用它的这个特性，通过采集谐振器的输出频率，就可以换算出谐振器对应的环境温度，达到测量环境温度的目的。该技术的最大好处是利用了传感器的被动工作原理，即在非常规的运行环境下，如高电压、高电流的高危环境下实现无线温度数据采集。面波温度在线监测组件以声表面波器件作为传感器，通过无线传感技术，在无需连线情况下载即可实现对测点的温度测量。声表传感器无需电源供电、无需从电力设备上取电，具有极高的安全性、可靠性和可维护性。

在本发明的一些实施例中，局放在线监测模组包括地电波局放传感器，地电波局放传感器用于探测局部放电的幅值和放电脉冲频率。其中，地电波局放传感器安装于开关柜的柜壁上。

在电气设备的绝缘系统中，各部位电场强度存在差异。当局部区域电场强度较高，达到该区域的击穿场强时，就会在该区域中出现放电，但此时放电并没有贯穿施加电压的两导体之间造成整个绝缘系统击穿，这种现象称为局部放电。局部放电一般不会引起绝缘的贯通性击穿，但是会破坏电介质的绝缘特性。若局部放电长期存在，任其发展而不加以控制，则在一定条件下可能造成绝缘介质电气强度的降低，形成绝缘隐患。局部放电对绝缘设备的破坏是一个缓慢的发展过程，对高压电气设备来说是一种较典型的危害隐患。高压开关柜在长期运行过程中，柜体内部的金属件等由于制造中潜伏的或者运行中产生的缺陷，会引发局部放电。根据麦克斯韦电磁场理论，局部放电会产生出变化的电场，变化的电场会激起变化的磁场，而变化的磁场又会感应出电场，这样交变的电场与磁场相互激发并向外传播便形成电磁波。对于内部放电，放电电量主要聚集在接地屏蔽的内表面处，因此，如果屏蔽层是连续的则无法在外部检测到放电信号。但实际上，屏蔽层通常在垫圈连接处、绝缘部位、电缆绝缘终端等部位出现破损而不连续，这样局部放电产生的电磁波就会通过屏蔽层不连续的部分传输到开关柜表面，在开关柜表面产生感应电流，由于开关柜表面存在波阻抗，进而在开关柜外层形成一个暂态对地电压，简称tev(transientearthvoltage)。

地电波局放监测采用电容耦合探测器来检测局部放电的幅值和放电脉冲频率，探测的信号与局放脉冲呈现相同的频率和振荡衰减特性。

地电波局放传感器为开关柜局部放电在线监测的前端信号传感部分，能直接安装在开关柜的柜壁上，通过柜壁与内部电极的之间形成的容性特性，将开关柜壁放电信号耦合到地电波局放传感器上，然后由信号处理电路进行自适应滤波、检波、放大等数字信号处理，最后由智能监测模组采集、运算。

在本发明的一些实施例中，断路器机构在线监测模组包括控制回路电流检测组件，控制回路电流检测组件用于检测分合闸电磁铁的线圈电流。

断路器缺陷或故障是由断路器机构缺陷造成的，包括：机构卡涩、油脂凝固、弹簧老化、慢分慢合、连杆传动轴断裂、机构拒动等等。但传统断路器的状态检测技术仅针对电接触缺陷和绝缘部件介质缺陷诊断，对断路器机构尚无有效的状态检测手段。本申请中的断路器机构在线监测模组通过对断路器控制回路电流波形的监测，实现对断路器状态的监测。由于断路器长期运行后首次分合闸时的线圈电流波形，最接近运行中开断故障电流时的断路器机构状态。通过对分合闸线圈电流波形的诊断，能及时发现并定位操作机构缺陷，可有效指导断路器状态检修策略，为断路器安全稳定运行提供保障。

分合闸电磁铁在断路器操动机构中有重要地位，负责传递断路器分、合闸指令，以电磁力触发机械系统，完成分、合闸动作。分合闸电磁铁在长期运行会出现各种原因引起的铁芯卡涩、匝间短路等故障，将造成断路器机械性能的下降，严重时造成断路器的拒分、拒合、误分、误合，因此对断路器分合闸电磁铁进行深入分析，有助于监测断路器状态，进行故障预测和报警，提高在线监测与故障诊断的水平。

具体地，控制回路电流检测组件包括直流探头和电压探头；直流探头用于获取分合闸电磁铁的线圈电流；电压探头用于获取直流电源的电压。

直流探头为霍尔传感器，该霍尔传感器的一端接在装置上，另一端环在断路器控制箱内的分闸动作和合闸动作线圈电路上。通过直连线将断路器操作电压探头接入装置电压采集端子，在断路器动作过程中测试dc直流电源的电压。

在本发明的一些实施例中，智能监测模组采用模块化后插式结构，其包括第一面板以及第二面板，第一面板上设置有外部总线，外部总线与局放在线监测模组连接；第二面板包括计算机处理模件、温度监测模件和断路器机构信号采集模件，计算机处理模件通过温度监测模件与温度在线监测模组连接；计算机处理模件还通过断路器机构信号采集模件与断路器机构在线监测模组连接。

第一面板可以主要用于人机交互，第一面板上设置有lcd液晶触摸屏、状态灯、usb接口、复位按键和外部总线，其中，外部总线用于对局放进行在线监测，状态灯包括运行灯、告警灯、故障灯。

计算机处理模件上主要有10/100m以太网接口和usb接口，其中usb口支持无线wifi通信和u盘导入导出装置数据。温度监测模件包括多个高频接口，如，可以有三个接口tf1、tf2、tf3，用于与温度在线监测模组连接，温度监测模件还包括调试口，用于调试和设置声表面工作参数。

智能监测模组还包括电源模件，电源模件为整个装置提供工作电源，同时提供开关量输入输出功能

基于同样的发明构思，本发明还提出一种开关柜智能在线监测方法，请参看图3，图3为本发明实施例提供的一种开关柜智能在线监测方法的流程图。该开关柜智能在线监测方法，应用于智能监测模组，包括如下步骤：

步骤s110：获取开关柜上设置的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组分别监测到的数据；

步骤s120：根据数据分析开关柜是否处于的故障状态；

步骤s130：当开关柜处于故障状态时，则生成相应的故障报警数据。

用户可以通过处理模组对断路器监测、温度监测、局放监测进行查看，同时还可以对其进行管理、调试诊断。在进行断路器监测操作时，可以展示监测与分析数据、展示监测与分析波形，还可以选择查看历史监测数据，并可再次分析，此外，还可以选择查看基准数据，并可再次分析。在进行温度监测操作时，可展示温度监测数据。在进行局放监测操作时，可展示所有终端局放监测数据，还可展示某一终端局放波形数据，同时，用户可以对地电波局放监测工作参数、断路器机构监测工作参数以及声表面波温度监测工作参数进行设置。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的开关柜智能在线监测装置对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以理解，图4所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上，本申请实施例提供的一种开关柜智能在线监测方法及装置，装置包括：设置于开关柜上的断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组、局放在线监测模组以及智能监测模组；装置还包括通讯管理机以及处理模组；断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组分别与智能监测模组连接，智能监测模块通过通讯管理机与处理模组连接；断路器机构在线监测模组，用于监测表示断路器的运行状态的数据；温度在线监测模组，用于监测表示环境温度的数据；局放在线监测模组，用于监测表示开关柜内的局部放电状态的数据；智能监测模组，用于接收断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组监测到的数据，根据数据对开关柜的故障状态进行监测，还用于在监测到开关柜出现故障时，生成相应的故障警报数据；处理模组，用于接收故障警报信息并进行处理。该开关柜智能在线监测装置采用模块化设计思路，集成了断路器机构在线监测模组、温度在线监测模组以及局放在线监测模组，可以实现对一个或多个开关柜的多种状态的全方位监测，从而进行多维度、多状态量的综合分析评估，克服了目前现有系统的局限性，为科学安排检修计划提供更加准确、有效的支撑。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。