基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多臺(tái)溫度傳感器、多臺(tái)傳感器及其支架、溫度變送器、位移變送器、工控機(jī)組成；其中，溫度傳感器、位移傳感器通過(guò)光纖分別與溫度變送器和位移變送器相連，溫度變送器和光纖位移變送器通過(guò)通訊總線(xiàn)與工控機(jī)相連；工控機(jī)通過(guò)檢測(cè)各臺(tái)電力電容器的溫度、位移信號(hào)，從而對(duì)電力電容器組的運(yùn)行故障做出預(yù)測(cè)，從而保證其安全可靠運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電容器是一種重要的電力系統(tǒng)設(shè)備，常用于補(bǔ)償電力系統(tǒng)感性負(fù)荷的無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線(xiàn)路損耗，或用于工頻高壓輸、配電線(xiàn)路中，用以補(bǔ)償線(xiàn)路的分布感抗，提高系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，改善線(xiàn)路的電壓質(zhì)量，加長(zhǎng)送電距離和增大輸送能力。在使用中，電力電容器常通過(guò)串并聯(lián)構(gòu)成電容器組，以滿(mǎn)足耐壓、電流、容量的實(shí)際應(yīng)用需要。
[0003]電力電容器組在運(yùn)行過(guò)程中由于電容器自身性能老化、各臺(tái)電容器參數(shù)差異、諧波、系統(tǒng)過(guò)電壓、環(huán)境溫度、機(jī)械振動(dòng)等各種不利因素的影響，造成其參數(shù)變化，從而導(dǎo)致故障損壞。在通常情況下，電力電容器的參數(shù)變化，性能下降是一個(gè)逐漸發(fā)展的過(guò)程。而且，電容器的工作溫度變化和外殼膨脹是這個(gè)過(guò)程明顯的外部表征。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)電容器組中各臺(tái)電容器的溫度和外殼位移情況，就可以對(duì)電容器組故障做出早期預(yù)測(cè)?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于電容器組的溫度和位移情況一般通過(guò)將電容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變?cè)陔娙萜鞯膬?nèi)部設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置對(duì)電容器的溫度和位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是現(xiàn)有技術(shù)中采用常規(guī)溫度、位移的檢測(cè)系統(tǒng)難以滿(mǎn)足高壓電力系統(tǒng)的絕緣、耐壓、安全要求，同時(shí)在高壓電、磁場(chǎng)的環(huán)境下易受到干擾，造成測(cè)量精度的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能夠滿(mǎn)足高壓電力系統(tǒng)絕緣、耐壓、安全要求的前提下，檢測(cè)結(jié)果安全、精確的基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括每臺(tái)電容器通過(guò)光纖分別連接的溫度傳感器和位移傳感器，所述溫度傳感器和所述位移傳感器通過(guò)光纖分別與溫度變送器和位移變送器相連，所述溫度變送器和位移變送器通過(guò)通訊總線(xiàn)和工控機(jī)相連；
[0006]其中，所述溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的溫度信號(hào)，將所述溫度信號(hào)輸出給所述溫度變送器；
[0007]所述溫度變送器，用于提供所述溫度傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的溫度信號(hào)，并將該溫度信號(hào)源輸出給所述工控機(jī)；
[0008]所述位移傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的位移信號(hào)，將所述位移信號(hào)輸出給所述光纖位移變送器；
[0009]所述位移變送器，用于提供所述位移傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的位移信號(hào)，并將該位移信號(hào)輸出給所述工控機(jī)；
[0010]所述工控機(jī)，用于基于所述溫度信號(hào)和所述位移信號(hào)確定所述電容器組中每臺(tái)電容器的工作狀態(tài)信號(hào)，并將所述工作狀態(tài)信號(hào)輸出。[0011]進(jìn)一步地，所述溫度傳感器通過(guò)一臺(tái)所述溫度變送器和所述工控機(jī)連接；每臺(tái)所述位移變送器和一臺(tái)或兩臺(tái)所述位移傳感器電連接。
[0012]優(yōu)選地，所述溫度傳感器為光柵式光纖溫度傳感器；所述位移傳感器為反射式光纖位移傳感器。
[0013]特別地，每臺(tái)電容器的溫度傳感器和位移傳感器分別通過(guò)支架設(shè)置在所述電容器的柜架上。
[0014]于一具體實(shí)施中，所述溫度變送器和所述位移變送器通過(guò)RS485通訊總線(xiàn)和所述工控機(jī)相連接。
[0015]本發(fā)明基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用方便，在不改變現(xiàn)有電力電容器制造工藝的前提下實(shí)現(xiàn)了對(duì)其工作溫度和外殼變形位移的監(jiān)測(cè)；采用在高壓帶電設(shè)備附件全部采用光元件、光信號(hào)傳輸，安全可靠、抗干擾性強(qiáng)；在電力電容器損壞更換后，各傳感器只需重新安裝、調(diào)節(jié)，可重復(fù)使用，降低了應(yīng)用成本；通過(guò)對(duì)每臺(tái)電力電容器性能變化過(guò)程中的表征參數(shù)的檢測(cè)，根據(jù)每臺(tái)電力電容器溫度或位移的變化情況、各臺(tái)電力電容器之間的溫度或位移的差異，綜合判斷電力電容器參數(shù)是否發(fā)生改變，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性高；最終提高整個(gè)電力電容器組的運(yùn)行可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施方式原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0019]本實(shí)施例基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括每臺(tái)電容器通過(guò)光纖分別連接的溫度傳感器和位移傳感器，所述溫度傳感器和光纖溫度變送器通過(guò)光纖電連接，所述位移傳感器和光纖位移變送器通過(guò)光纖電連接，所述光纖溫度變送器和所述光纖位移變送器分別通過(guò)通訊總線(xiàn)和工控機(jī)相連；
[0020]所述溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的溫度，將監(jiān)測(cè)的溫度信號(hào)輸出給所述光纖溫度變送器；
[0021]所述光纖溫度變送器，用于提供所述溫度傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的溫度信號(hào)，并將該溫度信號(hào)輸出給所述工控機(jī)；
[0022]所述位移傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的位移，將監(jiān)測(cè)的位移信號(hào)輸出給所述光纖位移變送器；
[0023]所述光纖位移變送器，用于提供所述溫度傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的位移信號(hào)，并將該位移信號(hào)輸出給所述工控機(jī)；
[0024]所述工控機(jī)，用于基于所述光纖溫度變送器和所述光纖位移變送器輸出的所述溫度信號(hào)對(duì)和位移信號(hào)得到所述電容器的工作信號(hào)，并將所述工作信號(hào)輸出。[0025]所述光柵式光纖溫度傳感器選擇常溫型，測(cè)量范圍為-40?120°C，測(cè)量精度±0.rc。在每臺(tái)電力電容器附件的電力電容器柜架通過(guò)支架安裝一臺(tái)光柵式光纖式溫度傳感器，并使之與電力電容器本體緊密貼合。
[0026]所述反射式光纖位移傳感器選擇常溫型，測(cè)量范圍為10?100mm，測(cè)量精度±0.1mm。在每臺(tái)電力電容器附件的電力電容器柜架通過(guò)支架安裝一臺(tái)反射式光纖位移傳感器，并安裝之間可調(diào)節(jié)傳感器與電力電容器之間的距離。
[0027]所述光柵式溫度變送器為光纖傳感器提供激勵(lì)光源，并對(duì)返回的光柵信號(hào)進(jìn)行光柵解調(diào)，從而獲得測(cè)量點(diǎn)處的實(shí)際溫度信號(hào)；采用分時(shí)掃描技術(shù)可對(duì)多臺(tái)光柵式光纖溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此只需一臺(tái)光柵式溫度變送器即可滿(mǎn)足對(duì)多臺(tái)電力電容器溫度檢測(cè)的需要。
[0028]所述反射式位移變送器為反射式位移傳感器提供激勵(lì)光源，并對(duì)返回的光強(qiáng)信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲得被測(cè)物體的位移信號(hào)；每臺(tái)反射式位移變送器可同時(shí)對(duì)兩臺(tái)反射式光纖位移傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此，對(duì)于n/2臺(tái)反射式位移變送器即可滿(mǎn)足對(duì)多臺(tái)電力電容器位移測(cè)量的需要。
[0029]所述光柵式溫度變送器和反射式光纖位移變送器安裝在電力電容器外，保證其與高壓帶電設(shè)備的安全距離，確保設(shè)備和人身安全；安全組光柵式光纖溫度傳感器、反射式位移光纖傳感器通過(guò)光纖分別與光柵式溫度變送器和反射式光纖位移變送器相連，傳輸光纖的長(zhǎng)度可根據(jù)需要加工。
[0030]所述工控機(jī)通過(guò)RS485串行通信總線(xiàn)與一臺(tái)光柵式溫度變送器和多臺(tái)反射式光纖位移變送器相連，并實(shí)現(xiàn)相互之間的信號(hào)交互。工控機(jī)獲得各臺(tái)電力電容器的溫度和位移信號(hào)后，可根據(jù)每臺(tái)電力電容器溫度或位移的變化情況、各臺(tái)電力電容器之間的溫度或位移的差異，綜合判斷電力電容器參數(shù)是否發(fā)生改變，以及時(shí)通知維護(hù)人員及時(shí)處理。
[0031]如圖1至2所示，在圖2中，I為光柵式光纖溫度傳感器，2為反射式光纖位移傳感器，3為傳感器安裝支架,4為光柵式光纖溫度變送器,5為反射式光纖位移變送器,6為工控機(jī)，7為光纖，8為RS485總線(xiàn)，9為電力電容器。
[0032]n臺(tái)電力電容器9組成電力電容器組。n只光柵式光纖溫度傳感器I和n只反射式光纖位移傳感器2通過(guò)傳感器支架3安裝在電力電容器組支架上；其中光柵式光纖溫度傳感器3緊貼電力電容器9外殼，反射式光纖位移傳感器通過(guò)支架適當(dāng)調(diào)節(jié)與電力電容器9外殼的距離，使之處于傳感器檢測(cè)范圍之內(nèi)。全部的光柵式光纖溫度傳感器I通過(guò)光纖7接至光柵式光纖溫度變送器4，每?jī)芍环瓷涫焦饫w位移傳感器2通過(guò)光纖7接至相應(yīng)的反射式光纖位移變送器5。其中，各傳感器1，2設(shè)置在電力電容器組的安裝區(qū)域內(nèi)，各變送器3，4均安裝在電力電容器組的安裝區(qū)域之外，信號(hào)全部通過(guò)不導(dǎo)電、不受強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾的光纖7進(jìn)行傳輸。光柵式光纖溫度變送器4、反射式光纖位移變送器5與工控機(jī)6通過(guò)RS485總線(xiàn)相連接，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)交互。
[0033]工控機(jī)6獲得各臺(tái)電力電容器9的溫度和位移信號(hào)后，可根據(jù)每臺(tái)電力電容器溫度或位移的變化情況、各臺(tái)電力電容器之間的溫度或位移的差異，綜合判斷電力電容器參數(shù)是否發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)發(fā)生故障或事故前，通知維護(hù)人員及時(shí)處理的功能。
[0034]以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括每臺(tái)電容器通過(guò)光纖分別連接的溫度傳感器和位移傳感器，所述溫度傳感器和所述位移傳感器通過(guò)光纖分別與溫度變送器和位移變送器相連，所述溫度變送器和位移變送器通過(guò)通訊總線(xiàn)和工控機(jī)相連； 其中，所述溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的溫度信號(hào)，將所述溫度信號(hào)輸出給所述溫度變送器； 所述溫度變送器，用于提供所述溫度傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的溫度信號(hào)，并將該溫度信號(hào)源輸出給所述工控機(jī)； 所述位移傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)電容器的位移信號(hào)，將所述位移信號(hào)輸出給所述光纖位移變送器； 所述位移變送器，用于提供所述位移傳感器工作所需的激勵(lì)光源，將接收的所述位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述工控機(jī)能夠識(shí)別的位移信號(hào)，并將該位移信號(hào)輸出給所述工控機(jī)； 所述工控機(jī)，用于基于所述溫度信號(hào)和所述位移信號(hào)確定所述電容器組中每臺(tái)電容器的工作狀態(tài)信號(hào)，并將所述工作狀態(tài)信號(hào)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器通過(guò)一臺(tái)所述溫度變送器和所述工控機(jī)連接；每臺(tái)所述位移變送器和一臺(tái)或兩臺(tái)所述位移傳感器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器為光柵式光纖溫度傳感器；所述位移傳感器為反射式光纖位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:每臺(tái)電容器的溫度傳感器和位移傳感器分別通過(guò)支架設(shè)置在所述電容器的柜架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感器的電力電容器組故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度變送器和所述位移變送器通過(guò)RS485通訊總線(xiàn)和所述工控機(jī)相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103529336SQ201310525481
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】李晟 申請(qǐng)人:中冶華天工程技術(shù)有限公司