一种基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统的制作方法

本发明属于电力系统的配电设备运维检修技术领域，具体涉及一种基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统。

背景技术：

当今世界，物联网已经深入到社会生产生活的方方面面，物联网能够实现社会生产生活的智能化，提高生产效率，让管理变得简单，可以大大降低生产管理成本，提高经济效益。配电系统与物联网的结合也得到了业界的强力呼吁，研发基于物联网的配电设备智能诊断发布系统对配电系统运维检修将带来革命性的改变。

目前，国内外对配网设备状态检修技术研究的最严重问题就是检测技术与诊断分析、检修决策需求的严重脱节，重视检测技术和装备的研制，但是对检测数据的诊断分析以及基于检测数据的检修决策支撑技术研究严重不足。

从运维管理的角度来说，目前国内配电网设备状态检修的产品或系统，处于技术混乱、管理无序和整合能力严重欠缺的状态。总结起来，主要存在下列问题：

（1）检测功能相互独立，无法实现信息共享。由于不同技术手段的检测仪基本都是由不同的制造商所生产，因此不同的检测仪器往往在设计理念、硬件平台、信息交互、使用方法、分析技术等方面也存在较大差异。这种现状不仅导致现场作业人员需要耗费较多的精力熟悉不同的仪器，也无法实现检测数据的统一管理和应用。另外，根据不同检测手段得出的诊断结论，往往具有一定的片面性，也难以实现综合分析，获得更为科学、可靠的诊断结论。

（2）检测功能配置简单，难以支撑现场快速决策的要求。出于增强便携性的目的，配电设备状态检修装备大多为手持式设备，功能较为简单，以数据检测为主，基本不具有诊断分析和定位功能。现场作业人员仅能根据信号的幅度通过阈值法简单判断被检设备的状态，既难以判断检测数据的可信度，也难以排除配电设备间的相互影响而准确定位故障设备。

（3）检测数据的共享性和实时性不足，目前常用的诊断平台部署在变电站内或省市地生产管理中心，负责数据监视的非运维专业人员，且数据面向范围窄，无法将数据全部展现给所有需要数据的运维人员手中。

配电设备作为电网的基础，投入运行后，受到老化、天气以及人为操作等各种内部或外部因素的共同作用，会使设备的性能下降，导致设备发生各种故障退出运行，设备故障退出运行，会给电网的安全可靠运行带来极大的危害。因此，及时地对设备进行检修，成为电网日常生产管理不可或缺的工作；另外，配电网设备种类繁多，数目庞大且分布广，使得设备的巡视、维护、管理变得复杂，加上我国配电网结构薄弱，许多馈线为辐射式接线，且分段点较少，配电网设备故障或间歇往往直接造成用户停电；因此，制定合理的配电网设备检修计划将会对配电网可靠运行带来很大的影响；但目前配电设备状态检测设备还是单设备，单功能模式存在，检测设备的集成度还远不够完善，基于综合分析的智能诊断系统将是必然的发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结构灵活、功能完善、诊断精确、经济节约的基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统。

本发明的目的是这样实现的：一种基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统，包括数据采集系统、数据传输系统、数据处理中心和接收终端，所述数据采集系统包含有射频识别模块、红外测温模块、局部放电检测模块、电参数检测模块、弧光检测模块、SF6气体检测模块、烟感火灾探测模块和视频摄像系统，所述数据传输系统包含有通信接入模块和现有的互联网，所述数据处理中心为专用的服务器，所述接收终端安装有与本系统相配套的APP客户端，所述接收终端为智能手机、平板电脑或笔记本电脑；所述数据采集系统的七个智能模块彼此独立，可以依据现场情况进行选择；所述数据采集系统可以全天候实时对配电设备进行数据采集和预处理，通过通信接入模块将数据传输到互联网，互联网将数据传输到数据处理中心，数据处理中心对数据进一步分析、处理和储存后将结果经由互联网推送到接收终端。

所述射频识别模块包含有电子标签、读写器、控制模块。

所述红外测温模块包含有光学系统、红外探测器、温度数据处理电路和温度声光报警电路。

所述光学系统为菲涅尔透镜。

所述红外探测器为非接触式红外探测器。

所述局部放电检测模块包含有局部放电传感器、噪音传感器、高频信号处理电路和局放声光报警电路。

所述电参数检测模块包含有电压互感器、电流互感器。

所述弧光检测模块包含有弧光探测头、光纤、光电转换器、光电流信号处理电路和弧光声光报警电路，所述弧光探测头为紫外光探测头，所述光纤为大口径塑料光纤；所述弧光探测头将配电设备所产生弧光中的紫外光转换成可传输光信号，光纤将该可传输光信号传递给光电转换器转换成电信号，光电流信号处理电路对该电信号进行比较、分析处理同时启动现场的弧光声光报警电路。

所述SF6气体检测模块包含有SF6气体传感器、氧气传感器、温湿度传感器、红外感应探测器、数据处理电路和SF6声光报警电路；所述SF6气体传感器、氧气传感器和温湿度传感器分别对现场SF6浓度、氧气浓度、温湿度、进行数据采集，数据处理电路对该数据进行比较、分析处理，结果超标时启动现场的SF6声光报警电路，所述红外感应探测器对进入现场的人体产生感应信号，该感应信号传入数据处理电路，判断为真弧光时启动现场的SF6声光报警电路。

所述烟感火灾探测模块包含有烟雾传感器、电流信号处理电路和烟雾声光报警电路，所述烟雾传感器为光电式烟雾传感器。

所述视频摄像系统包含有视频摄像头、红外热像仪、图像处理电路、图像处理软件和视频声光报警电路。

所述通信接入模块为无线通信接入模块或有线通信接入模块。

所述无线通信接入模块为WiFi通信接入模块。

所述有线通信接入模块为RS45通信接入模块。

所述声光报警电路包含有蜂鸣器和报警灯。

所述报警灯为频闪报警灯。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）数据采集系统包含有七个智能模块，彼此独立，可以依据现场情况进行选择，方式灵活，满足不同类型配电设备的数据采集和诊断需求，避免功能闲置，造成浪费；

（2）数据采集系统的智能模块被同一现场采用时，模块内部相同的部分，例如处理电路和声光报警电路可以整合，进一步节约资源，综合利用；

（3）数据采集系统的七个智能模块可以对配电设备进行全方位的多功能的数据采集，由数据处理中心对所有数据进行综合分析处理，彼此相辅相成，能够有效地防止误报；

（4）采用智能诊断取代人工操作方式，远程实施对配电设备的全天候和实时监测，不仅增强了配电系统运维检修的精确性，提高了效率，还有效预防事故发生，避免不必要的损失；

（5）智能诊断和现有互联网的利用，节约了大量的人力资源成本，具有一定的经济效益和社会效益。

附图说明

图1和图2是本发明的方框图。

图3是本发明的弧光检测模块的方框图。

图4是本发明的SF6气体检测模块的方框图。

图中：1、数据采集系统 11、射频识别模块 12、红外测温模块 13、局部放电检测模块 14、电参数检测模块 15、弧光检测模块 151、弧光探测头 152、光纤 153、光电转换器 154、光电流信号处理电路 155、弧光声光报警电路 16、SF6气体检测模块 161、SF6气体传感器 162、氧气传感器 163、温湿度传感器 164、红外感应探测器 165、数据处理电路 166、SF6声光报警电路 17、烟感火灾探测模块 18、视频摄像系统 2、数据传输系统 3、数据处理中心 4、接收终端 。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统，包括数据采集系统1、数据传输系统2、数据处理中心3和接收终端4，所述数据采集系统1包含有射频识别模块11、红外测温模块12、局部放电检测模块13、电参数检测模块14、弧光检测模块15、烟感火灾探测模块17和视频摄像系统18，所述数据传输系统2包含有通信接入模块21和现有的互联网22，所述数据处理中心3为专用的服务器，所述接收终端4安装有与本系统相配套的APP客户端，所述接收终端4为智能手机；所述数据采集系统1可以全天候实时对配电设备进行数据采集和预处理，通过通信接入模块21将数据传输到互联网22，互联网22将数据传输到数据处理中心3，数据处理中心3对数据进一步分析、处理和储存后将结果经由互联网22推送到接收终端4；所述射频识别模块11包含有电子标签、读写器和控制模块；所述红外测温模块12包含有光学系统、红外探测器、温度数据处理电路和温度声光报警电路；所述光学系统为菲涅尔透镜；所述红外探测器为非接触式红外探测器；所述局部放电检测模块13包含有局部放电传感器、噪音传感器、高频信号处理电路和局放声光报警电路；所述电参数检测模块14包含有电压互感器、电流互感器；所述弧光检测模块15包含有弧光探测头151、光纤152、光电转换器153、光电流信号处理电路154和弧光声光报警电路155，所述弧光探测头151为紫外光探测头，所述光纤152为大口径塑料光纤；所述弧光探测头151将配电设备所产生弧光中的紫外光转换成可传输光信号，光纤152将该可传输光信号传递给光电转换器153转换成电信号，光电流信号处理电路154对该电信号进行比较、分析处理，判断为真弧光时启动现场的弧光声光报警电路155；所述烟感火灾探测模块17包含有烟雾传感器、电流信号处理电路和烟雾声光报警电路，所述烟雾传感器为光电式烟雾传感器；所述视频摄像系统18包含有视频摄像头、红外热像仪、图像处理电路、图像处理软件和视频声光报警电路；所述通信接入模块21为无线通信接入模块；所述无线通信接入模块为WiFi通信接入模块；所述声光报警电路包含有蜂鸣器和报警灯；所述报警灯为频闪报警灯；

射频识别模块11用于配电设备的智能化识别，控制模块发出信号，控制读写器读取电子标签内的信息，合理安排配电设备的定期维护和检修；

红外测温模块12用于检测配电设备运行过程中的温度，将非接触式红外探测器的探头正对着配电设备，置于红外探测器前端的菲涅尔透镜辅助红外探测器对检测部位进行探测，位于后端的温度数据处理电路接收到红外探测器检测数据后进行预处理，当温度大于设定阈值时，温度数据处理电路会产生声光报警信号；光学系统为菲涅尔透镜，一是菲涅尔透镜有聚焦作用，将更多的红外线通过折射或发射聚焦到红外探测器的探头上，二是菲涅尔透镜自身结构特殊，分为若干个明区和暗区，使得进入探测区域的配电设备在红外探测器前方产生一个交替变换“盲区”和“高灵敏区”，提高红外探测器的接收灵敏度；红外探测器为非接触式红外探测器，使得红外探测模块可以移动，方便对配电设备进行全方位的检测；

局部放电检测模块13用于配电设备局部放电状态的监测，将局部放电传感器检测到的局部放电信号和噪声传感器检测到的噪声信号，通过高频信号处理电路对两者比较、分析处理，当局部放电信号大于噪声信号时会产生声光报警信号；

电参数检测模块14用于检测配电设备的电压、电流、功率等常规电性能参数，电压互感器提供电压、功率和电能信息，电流互感器提供电流信息；

弧光检测模块15用于检测配电设备运行过程中产生的弧光，位于配电设备附近的紫外光探测头检测到配电设备所产生的弧光中的紫外成分后，将其转换成可传输光信号，该光信号被光纤152输送到远端的光电转换器153，转换成电信号，由光电流信号处理电路154对其进行比较和分析处理，判断为真弧光时会产生声光报警信号；弧光探测头151为紫外光探测头，自然屏蔽可见光中的强光，防止误报；光纤152为大口径塑料光纤，有助于弧光探测头151接收到更多的紫外成分，提高弧光检测模块15的准确率；

烟感火灾探测模块17用于检测配电设备所处环境的火灾等灾害发生现象，烟雾传感器检测到火灾初期烟雾信号后，电流信号处理电路对该信号进行放大、滤波、提取，大于设定阈值时会产生声光报警信号；烟雾传感器为光电式烟雾传感器，加工成本低；

视频摄像系统18用于对配电设备周围环境进行实时24小时视频监控，由视频摄像头（白天）和红外摄像仪（晚上）实现全天候的数据采集，图像处理电路和图像处理软件分析处理数据，支持人脸识别、移动侦测和区域侦测，并与声光报警系统实现了联动，当发现异常时能及时报警或提出警告，可以防火、防盗和防水浸等意外事故的发生。

实施例2：

如图1、图2、图3、图4所示，一种基于物联网的配电设备智能诊断及发布系统，包括数据采集系统1、数据传输系统2、数据处理中心3和接收终端4，所述数据采集系统1包含有射频识别模块11、红外测温模块12、局部放电检测模块13、电参数检测模块14、弧光检测模块15、SF6气体检测模块16、烟感火灾探测模块17和视频摄像系统18，所述数据传输系统2包含有通信接入模块21和现有的互联网22，所述数据处理中心3为专用的服务器，所述接收终端4安装有与本系统相配套的APP客户端，所述接收终端4为智能手机；所述数据采集系统1可以全天候实时对配电设备进行数据采集和预处理，通过通信接入模块21将数据传输到互联网22，互联网22将数据传输到数据处理中心3，数据处理中心3对数据进一步分析、处理和储存后将结果经由互联网22推送到接收终端4；所述射频识别模块11包含有电子标签、读写器和控制模块；所述红外测温模块12包含有光学系统、红外探测器、温度数据处理电路和温度声光报警电路；所述光学系统为菲涅尔透镜；所述红外探测器为非接触式红外探测器；所述局部放电检测模块13包含有局部放电传感器、噪音传感器、高频信号处理电路和局放声光报警电路；所述电参数检测模块14包含有电压互感器、电流互感器；所述弧光检测模块15包含有弧光探测头151、光纤152、光电转换器153、光电流信号处理电路154和弧光声光报警电路155，所述弧光探测头151为紫外光探测头，所述光纤152为大口径塑料光纤；所述弧光探测头151将配电设备所产生弧光中的紫外光转换成可传输光信号，光纤152将该可传输光信号传递给光电转换器153转换成电信号，光电流信号处理电路154对该电信号进行比较、分析处理，判断为真弧光时启动现场的弧光声光报警电路155；所述SF6气体检测模块16包含有SF6气体传感器161、氧气传感器162、温湿度传感器163、红外感应探测器164、数据处理电路165和SF6声光报警电路166；所述SF6气体传感器161、氧气传感器162和温湿度传感器163分别对现场SF6浓度、氧气浓度、温湿度、进行数据采集，数据处理电路165对该数据进行比较、分析处理，结果超标时启动现场的SF6声光报警电路166，所述红外感应探测器164对进入现场的人体产生感应信号，该感应信号传入数据处理电路165同时启动现场的SF6声光报警电路166；所述烟感火灾探测模块17包含有烟雾传感器、电流信号处理电路和烟雾声光报警电路，所述烟雾传感器为光电式烟雾传感器；所述视频摄像系统18包含有视频摄像头、红外热像仪、图像处理电路、图像处理软件和视频声光报警电路；所述通信接入模块21为无线通信接入模块；所述无线通信接入模块为WiFi通信接入模块；所述声光报警电路包含有蜂鸣器和报警灯；所述报警灯为频闪报警灯；

与实施例1不同的是，实施例2增加了SF6气体检测模块16；

SF6气体是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的人造惰性气体，一般不与其他材料发生反应，但在工作场所要防止SF6气体浓度上升到缺氧的水平，也要防止现场温度低于45℃和高于200℃，还要防止现场水分含量超过标准值；

SF6气体检测模块16用于配电设备内SF6气体泄漏情况的监测，SF6气体传感器161采集现场SF6浓度信息，氧气传感器162采集现场氧气浓度信息，温湿度传感器163采集现场环境的温度和水分含量信息，数据处理电流165通过对三个信息的综合分析处理，当采集数据大于设定阈值时会产生声光报警信号，红外感应探测器164可以检测人体信息，防止SF6发生泄漏时人员的误入，发生误伤。

本发明的具体实施方式如下：

（1）数据采集系统1完成全天候、24小时对配电设备和现场环境的监测和数据采集；

（2）数据传统系统2完成数据信息的发送和返回；

（3）数据处理中心3完成数据信息的分析处理；

（4）接收终端4实时接收配电设备的状态信息，通过接收终端4安装的APP客户端进行查看和处理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。