一种开关柜状态全面感知系统的制作方法

本发明涉及开关柜，尤其是涉及一种开关柜状态全面感知系统。

背景技术：

1、伴随着国家智能电网的建设及电力物联网的逐步推进，电力设备正向着高可靠性、高智能化的方向发展。开关柜是电力系统中的一种重要电气设备，主要作用是开合、控制和保护用电设备。

2、开关柜的工作状态直接影响电力系统工作的稳定性，随着智慧变电站建设的进一步推广，越来越多的电力节点和应用场景产生了在开关柜本地安装在线监测装置的需求。但是，目前的监测系统多数只能实现单一状态量的监测和本地显示功能，且多数停留在温度及机械特性两方面数据的集成，监测维度和集成度不足。

3、因此，有必要开发一种开关柜状态全面感知系统，全方位实时监测开关柜运行状态的各类信息参量和运行环境信息，并结合多种要素综合研判预警。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种开关柜状态全面感知系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种开关柜状态全面感知系统，包括数据采集层、边缘网关层和后台监测层；

4、所述数据采集层包括数据采集装置，用于采集开关柜的运行状态参数；

5、所述边缘网关层与数据采集层和后台监测层相连，用于将数据采集层采集的开关柜运行状态参数发送至后台监测层；

6、所述后台监测层包括显示模块，所述显示模块用于实时显示开关柜的运行状态参数；

7、所述数据采集装置包括运行环境检测模块、一次回路温度检测模块、一次母线电流电压检测模块、避雷器检测模块、开关柜机械特性检测模块、开关量检测模块、局放检测模块和图像采集模块。

8、进一步地，所述运行环境检测模块包括多个温湿度传感器，所述温湿度传感器安装在开关柜的仪表室和电缆室内，以及配电室内。

9、进一步地，所述一次回路温度检测模块包括多个温度传感器，所述温度传感器安装在开关柜内的电气连接部位，包括但不限于开关柜动触头、静触头、母排搭接处、电缆连接点。

10、进一步地，所述一次母线电流电压检测模块包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器设置在开关柜中断路器的极柱内，与断路器极柱一体化浇筑，所述电流传感器为采用穿心式流变结构的电流传感器，所述电压传感器为采用电容分压原理的电压传感器。

11、进一步地，所述避雷器检测模块被配置为测量避雷器的泄漏电流，并进行动作计数。

12、进一步地，所述开关柜机械特性检测模块包括线圈电流传感器和位移传感器，所述线圈电流传感器设置在开关柜中断路器的分闸线圈、合闸线圈和储能电机回路上，所述位移传感器设置在开关柜中断路器的机构主轴或拐臂上，用于监测断路器动作时间和速度特性。

13、进一步地，所述开关量检测模块用于检测开关柜中的开关量信号，所述开关量信号包括但不限于断路器分合闸位置信号、手车位置信号、地刀位置信号、柜门位置信号。

14、进一步地，所述局放检测模块包括多个局放传感器，所述局放传感器的类型包括特高频传感器、暂态地电压传感器和超声波传感器，所述局放传感器设置在母线室和电缆室。

15、进一步地，所述边缘网关层包括数据接收模块和网关，所述数据采集装置与数据接收模块相连，所述数据接收模块与网关相连，所述网关连接后台监测层；所述后台监测层包括多个数据比较模块，所述数据比较模块与运行环境检测模块、一次回路温度检测模块、一次母线电流电压检测模块、避雷器检测模块、开关柜机械特性检测模块、开关量检测模块、局放检测模块和图像采集模块相对应，所述数据比较模块包括数据比较器和数值设定器，所述数据比较器与数据接收模块和数值设定器相连；所述后台监测层包括报警模块，所述报警模块的输入端与数据比较模块相连。

16、进一步地，所述边缘网关层包括数据接收模块、边缘处理器和网关，所述数据采集装置与数据接收模块相连，所述数据接收模块与边缘处理器相连，所述边缘处理器与网关相连，所述网关连接后台监测层；所述边缘处理器包括多个数据比较模块，所述数据比较模块与运行环境检测模块、一次回路温度检测模块、一次母线电流电压检测模块、避雷器检测模块、开关柜机械特性检测模块、开关量检测模块、局放检测模块和图像采集模块相对应，所述数据比较模块包括数据比较器和数值设定器，所述数据比较器与数据接收模块和数值设定器相连；所述后台监测层包括报警模块，所述报警模块的输入端与网关相连。

17、进一步地，所述边缘网关层还包括存储模块和定时器模块，所述存储模块与边缘处理器相连，所述定时器模块与边缘处理器相连。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、(1)在设备侧安装多种数据采集装置，对开关柜的多种运行参数进行监测，全面实时监测开关柜运行状态的各类信息参量和运行环境信息，可以实现对开关柜状态的全方位、多维度监测，实现了开关柜的数字化升级，并降低了人力成本。

20、(2)数据采集涵盖环境温湿度、一次回路温度、一次母线电压电流、避雷器泄漏电流、机械特性、开关量、局部放电、图像监测等，克服了单一状态量的监测局限，能够结合多要素综合研判预警。

21、(3)利用数据比较模块，可以将采集的各类数据与设定的标准数据、历史数据进行比对，从而发现数据异常，进而可以对开关柜的缺陷或者故障进行监测和预警，从而降低事故率。

22、(4)在边缘网关层设置了存储模块和定时器模块，可以实现本地采集的数据定时上传至后台监测层，大大减少了数据传输量。

技术特征：

1.一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，包括数据采集层、边缘网关层和后台监测层；

2.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述运行环境检测模块包括多个温湿度传感器，所述温湿度传感器安装在开关柜的仪表室和电缆室内，以及配电室内。

3.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述一次回路温度检测模块包括多个温度传感器，所述温度传感器安装在开关柜内的电气连接部位，包括但不限于开关柜动触头、静触头、母排搭接处、电缆连接点。

4.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述一次母线电流电压检测模块包括电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器设置在开关柜中断路器的极柱内，与断路器极柱一体化浇筑，所述电流传感器为采用穿心式流变结构的电流传感器，所述电压传感器为采用电容分压原理的电压传感器。

5.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述开关柜机械特性检测模块包括线圈电流传感器和位移传感器，所述线圈电流传感器设置在开关柜中断路器的分闸线圈、合闸线圈和储能电机回路上，所述位移传感器设置在开关柜中断路器的机构主轴或拐臂上。

6.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述开关量检测模块用于检测开关柜中的开关量信号，所述开关量信号包括但不限于断路器分合闸位置信号、手车位置信号、地刀位置信号、柜门位置信号。

7.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述局放检测模块包括多个局放传感器，所述局放传感器的类型包括特高频传感器、暂态地电压传感器和超声波传感器，所述局放传感器设置在母线室和电缆室。

8.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述边缘网关层包括数据接收模块和网关，所述数据采集装置与数据接收模块相连，所述数据接收模块与网关相连，所述网关连接后台监测层；

9.根据权利要求1所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述边缘网关层包括数据接收模块、边缘处理器和网关，所述数据采集装置与数据接收模块相连，所述数据接收模块与边缘处理器相连，所述边缘处理器与网关相连，所述网关连接后台监测层；

10.根据权利要求9所述的一种开关柜状态全面感知系统，其特征在于，所述边缘网关层还包括存储模块和定时器模块，所述存储模块与边缘处理器相连，所述定时器模块与边缘处理器相连。

技术总结
本发明涉及一种开关柜状态全面感知系统，数据采集层包括数据采集装置，采集开关柜的运行状态参数；边缘网关层与数据采集层和后台监测层相连，用于将数据采集层采集的开关柜运行状态参数发送至后台监测层；后台监测层包括显示模块，显示模块实时显示开关柜的运行状态参数；数据采集装置包括运行环境检测模块、一次回路温度检测模块、一次母线电流电压检测模块、避雷器检测模块、开关柜机械特性检测模块、开关量检测模块、局放检测模块和图像采集模块。与现有技术相比，本发明实时监测开关柜运行状态的各类信息参量和运行环境信息，可以实现对开关柜状态的全方位、多维度监测，多要素综合预警，降低了人力成本。

技术研发人员：胡正勇,周谷亮,徐鹏,樊全胜,周炳华,章学兵,班玉峰,李亚
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12