一种超高压在线监测系统

1.一种超高压在线监测系统，其特征在于，包括本地单元、传输单元与远程控制中心，其中本地单元包括超高压采样单元、分布式供电单元、储能单元、控制器单元与转换单元，并采用一抗电磁干扰的外壳将本地单元中的单元设置其中；超高压采样单元包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元以及覆冰参数检测单元，分布式供电单元，由风光互补供电系统构成，包括太阳能电池板、风能发电机、最大功率跟踪控制器、整流滤波电路、充电控制器，所述太阳能电池板的电源输出端与最大功率跟踪控制器的输入端连接，最大功率跟踪控制器的输出端连接充电控制器，风能发电机的输出端连接整流滤波电路，整流滤波电路的输出端连接充电控制器，充电控制器的输出端连接储能单元，储能单元由多个蓄电池串联和/或并联构成，控制器单元包括电源单元、电力分配单元、A/D转换单元、存储器单元、时钟单元以及数据处理单元，电源单元电连接至储能单元，用于从储能单元获取电力以维持控制器单元及超高压采样单元的正常工作，电力分配单元电连接至超高压采样单元，根据超高压采样单元的用电情况合理进行电力的分配，A/D转换单元将采样获得的电压、电流模拟信号转换为数字信号提供给数据处理单元进行处理，数据处理单元接收转换后的数字信号进行处理，时钟单元提供时钟信号，数据处理单元给需发送的数据打上时标信号，时钟单元采用GPS对时，存储器单元存储数据处理单元发送的采样数据并形成短时的历史数据库，转换单元具有信号发生器与光发射模块，信号发生器接收数据，光发射模块采用DFB激光器模块，采用了外调制技术，DFB激光器模块里包含了自动功率控制、线性化电路和自动温度控制，自动温度控制电路控制电热敏的制冷器，传输单元包括光接收模块、光纤线缆、信号调理电路与无线发射单元，光纤线缆的一端连接光发射模块，另一端连接光接收模块，光接收模块采用了光电二极管作为光检测器，光接收模块将光信号转换为电信号后输出给信号调理电路，信号调理电路对信号进行调理后发送给无线发射单元，无线发射单元对电信号进行振荡后进行无线传输，多个监测点进行组网通信，远程控制中心具有无线接收单元，其接收无线发射单元发射的采样信号，并通过数据处理电路进行数据的分析与处理，在数据越限时发出报警信号，并将数据存储在存储器中作为历史数据供以后调用，远程控制中心实时地对比多个监测点传输的数据信息，并将多个监测点的实时数据与历史数据进行对比。

一种超高压在线监测系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种超高压输电线路的电磁环境问题，具体的是在电磁环境下进行监测。\n背景技术\n[0002] 电磁环境问题是超高压交、直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题。现阶段，此问题在世界范围内仍属于热点研究课题。超高压输电线路的电磁环境与输电线路电晕特性有关，线路的电晕会造成电晕损耗、工频电磁场(交流输电)、直流电场效应(直流输电)、无线电干扰和可听噪声等方面的后果。因而在超高压输电线路中的各器件的检测结果的传输存在受到电磁干扰的问题。\n[0003] 专利文献CN201420048786.X给出了一种特高压直流避雷器的在线监测仪及在线监测系统，其采用无源的方式，通过光信号方式进行避雷器动作信号传输；监测仪中现场计数器为电磁机械式、现场电流表为动圈式、电光转换回路中使用无源器件，不需要供电，实现了用于高压端的使用要求，并且消除了各种需要供电方式带来的不稳定隐患，也降低了各种供电方式的实现所增加的成本；通过试验拟合出避雷器动作电流和输出光信号对应的电流—时间脉宽曲线，通过信号处理模块的监测判断，可以比较准确的得出避雷器的动作电流大小；对于监测仪下限动作电流的调整更加方便，只要通过电流-脉宽曲线中得出电流对应的光信号的脉冲宽度，即可通过后续的信号处理将此脉冲宽度作为避雷器的动作下线的判定标准。\n[0004] 而现有技术中的无源器件或电磁机械式部件，虽然克服了不会受到电磁干扰的问题，但是其检测精度与检测范围往往会受到很大的限制，且机械部件在经常工作时容易产生磨损，进一步会导致精度降低或器件损坏。同时，如果每个监测仪都连接光纤转换器的话，则容易导致成本过高，且光纤在长距离铺设时，强度及韧性不足容易导致损坏，因此，需要提供一种既能克服电磁干扰，也要满足避免光纤长距离铺设的监测装置。\n发明内容\n[0005] 一种超高压在线监测系统，其包括本地单元、传输单元与远程控制中心，其中本地单元包括超高压采样单元、分布式供电单元、储能单元、控制器单元与转换单元，并采用一抗电磁干扰的外壳将本地单元中的各功能单元设置其中。\n[0006] 其中超高压采样单元包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元以及覆冰参数检测单元，其能够检测污秽绝缘子的泄漏电流情况、温度、湿度、风力、风速等环境状况、雷击与闪络状况、以及线路的覆冰状况。\n[0007] 分布式供电单元，由风光互补供电系统构成，包括太阳能电池板、风能发电机、最大功率跟踪控制器、整流滤波电路、充电控制器，所述太阳能电池板的电源输出端与最大功率跟踪控制器的输入端连接，最大功率跟踪控制器的输出端连接充电控制器，风能发电机的输出端连接整流滤波电路，整流滤波电路的输出端连接充电控制器，充电控制器的输出端连接储能单元，分布式供电单元采用风光互补供电技术为各单元的工作提供电力，并将多余电力存储在电池中，以供夜晚或风电状况不佳时使用，风力和光伏发电单元可根据用电单元的耗电情况来设置光伏板或风机的大小以保障供电。\n[0008] 储能单元由多个蓄电池串联和/或并联构成，根据实际的控制器及采样单元的使用的电压情况来确定。\n[0009] 控制器包括电源单元、电力分配单元、A/D转换单元、存储器单元、时钟单元以及数据处理单元，电源单元电连接至储能单元，用于从储能单元获取电力以维持控制器及采样单元的正常工作，电力分配单元电连接至各采样单元，根据各采样单元的用电情况合理进行电力的分配。A/D转换单元将采样获得的电压、电流等模拟信号转换为数字信号提供给数据处理单元进行处理，数据处理单元接收转换后的数字信号进行处理，数据处理单元将预设时间段内（如一天、一周等）的数据存储在存储器中，以备调用，数据处理单元对数据进行简单处理，进一步地，例如，当后一时刻的采样值比前一时刻的采样值不高于预设值，不进行数据的发送，仅进行数据的存储，当后一时刻的采样值比前一时刻的采样值高于预设值或后一时刻的采样值超过设定的阈值时，发送采样数据，这样可以减少数据的频繁发送与接收，增加耗电量与监测成本，时钟单元提供时钟信号，数据处理单元给需发送的数据打上时标信号，时钟单元可采用GPS对时，存储器单元存储数据处理单元发送的采样数据并形成短时的历史数据库。\n[0010] 转换单元具有信号发生器与光发射模块，信号发生器接收数据处理光发射模块采用DFB激光器模块．它的谱线宽度非常窄．并能在高速脉冲调制下保持动态单纵模特性．其光波长非常稳定。在光调制上．采用了外调制技术。模块里包含了自动功率控制、线性化电路和自动温度控制。自动温度控制电路控制电热敏的制冷器，它能保持激光器一个稳定的工作温度．减少了热噪声的产生。\n[0011] 传输单元包括光接收模块、光纤线缆、信号调理电路与无线发射单元，光纤线缆的一端连接光发射模块，另一端连接光接收模块，光接收模块采用了响应速度高光电二极管作为光检测器，光接收模块将光信号转换为电信号后输出给信号调理电路，信号调理电路对信号进行调理后发送给无线发射单元，无线发射单元对电信号进行振荡后进行无线传输，其中光纤线缆的长度选择以无线发射单元在该点发射无线信号不受超高压直流干扰为准，即通过光纤传输将信号传输到一个电磁安全的环境中，采用无线发射方式对电信号进行进一步的传输，采用这种方式相对于光纤传输，降低了光纤布线的成本，避免了光纤维护及损耗成本，且比光纤具有更高的灵活性，具备无缝接入的特性，即在任何时间、任何地方、任何人在获得无线认可后即可获得采样数据，且无线传输还具有更好的扩展与自组织能力，即多个监测点可进行组网通信。\n[0012] 进一步地，传输单元还可仅采用光接收模块与光纤线缆构成，光纤线缆的一端连接光发射模块，另一端连接光接收模块，光接收模块与最近的远程控制中心或电力站连接，该电力站采用信号调理电路调理信号并通过站内通信线路或电力载波通信线路输出到较远的远程控制中心或进行数据的共享。\n[0013] 远程控制中心具有无线接收单元，其接收无线发射单元发射的采样信号，并通过数据处理电路进行数据的分析与处理，在数据越限时发出报警信号，并将数据存储在存储器中作为历史数据供以后调用，远程控制中心实时地对比多个监测点传输的数据信息，并将多个监测点的实时数据与历史数据进行对比，当两个监测点之间的数据差值发生异常时，如正常情况下差值为5，异常时为10，发出报警信号，如单个监测点的实时数据比历史数据的差值越限或实时数据越限，发出报警信号。\n[0014] 本发明采用的超高压在线监测系统结合了光纤传输与无线传输的特性，克服了单纯无线监测与传输的抗干扰性差，降低了单纯光纤布线的成本，避免了长距离铺设光纤的维护及损耗成本，且比光纤具有更高的灵活性，具备无缝接入的特性，且无线传输还具有更好的扩展与自组织能力。\n附图说明\n[0015] 图1是现有技术中的超高压在线监测装置。\n[0016] 图2是本发明本地单元结构图。\n[0017] 图3是本发明结构原理图。\n具体实施方式\n[0018] 如图2所示，为本发明本地单元的结构图，本地单元包括超高压采样单元、分布式供电单元、储能单元、控制器单元与转换单元，并采用一抗电磁干扰的外壳将本地单元中的各功能单元设置其中。\n[0019] 其中超高压采样单元包括绝缘子泄漏电流检测单元、环境监测单元、雷击监测单元以及覆冰参数检测单元，其能够检测污秽绝缘子的泄漏电流情况、温度、湿度、风力、风速等环境状况、雷击与闪络状况、以及线路的覆冰状况。\n[0020] 分布式供电单元，由风光互补供电系统构成，包括太阳能电池板、风能发电机、最大功率跟踪控制器、整流滤波电路、充电控制器，所述太阳能电池板的电源输出端与最大功率跟踪控制器的输入端连接，最大功率跟踪控制器的输出端连接充电控制器，风能发电机的输出端连接整流滤波电路，整流滤波电路的输出端连接充电控制器，充电控制器的输出端连接储能单元，分布式供电单元采用风光互补供电技术为各单元的工作提供电力，并将多余电力存储在电池中，以供夜晚或风电状况不佳时使用，风力和光伏发电单元可根据用电单元的耗电情况来设置光伏板或风机的大小以保障供电。\n[0021] 储能单元由多个蓄电池串联和/或并联构成，根据实际的控制器及采样单元的使用的电压情况来确定。\n[0022] 控制器包括电源单元、电力分配单元、A/D转换单元、存储器单元、时钟单元以及数据处理单元，电源单元电连接至储能单元，用于从储能单元获取电力以维持控制器及采样单元的正常工作，电力分配单元电连接至各采样单元，根据各采样单元的用电情况合理进行电力的分配。A/D转换单元将采样获得的电压、电流等模拟信号转换为数字信号提供给数据处理单元进行处理，数据处理单元接收转换后的数字信号进行处理，数据处理单元将预设时间段内（如一天、一周等）的数据存储在存储器中，以备调用，数据处理单元对数据进行简单处理，进一步地，例如，当后一时刻的采样值比前一时刻的采样值不高于预设值，不进行数据的发送，仅进行数据的存储，当后一时刻的采样值比前一时刻的采样值高于预设值或后一时刻的采样值超过设定的阈值时，发送采样数据，这样可以减少数据的频繁发送与接收，增加耗电量与监测成本，时钟单元提供时钟信号，数据处理单元给需发送的数据打上时标信号，时钟单元可采用GPS对时，存储器单元存储数据处理单元发送的采样数据并形成短时的历史数据库。\n[0023] 转换单元具有信号发生器与光发射模块，信号发生器接收数据处理光发射模块采用DFB激光器模块．它的谱线宽度非常窄．并能在高速脉冲调制下保持动态单纵模特性．其光波长非常稳定。在光调制上．采用了外调制技术。模块里包含了自动功率控制、线性化电路和自动温度控制。自动温度控制电路控制电热敏的制冷器，它能保持激光器一个稳定的工作温度．减少了热噪声的产生。\n[0024] 如图3所示，为本发明的结构原理图，传输单元包括光接收模块、光纤线缆、信号调理电路与无线发射单元，光纤线缆的一端连接光发射模块，另一端连接光接收模块，光接收模块采用了响应速度高光电二极管作为光检测器，光接收模块将光信号转换为电信号后输出给信号调理电路，信号调理电路对信号进行调理后发送给无线发射单元，无线发射单元对电信号进行振荡后进行无线传输，其中光纤线缆的长度选择以无线发射单元在该点发射无线信号不受超高压直流干扰为准，即通过光纤传输将信号传输到一个电磁安全的环境中，采用无线发射方式对电信号进行进一步的传输，采用这种方式相对于光纤传输，降低了光纤布线的成本，避免了光纤维护及损耗成本，且比光纤具有更高的灵活性，具备无缝接入的特性，即在任何时间、任何地方、任何人在获得无线认可后即可获得采样数据，且无线传输还具有更好的扩展与自组织能力，即多个监测点可进行组网通信。\n[0025] 进一步地，传输单元还可仅采用光接收模块与光纤线缆构成，光纤线缆的一端连接光发射模块，另一端连接光接收模块，光接收模块与最近的远程控制中心或电力站连接，该电力站采用信号调理电路调理信号并通过站内通信线路或电力载波通信线路输出到较远的远程控制中心或进行数据的共享。\n[0026] 远程控制中心具有无线接收单元，其接收无线发射单元发射的采样信号，并通过数据处理电路进行数据的分析与处理，在数据越限时发出报警信号，并将数据存储在存储器中作为历史数据供以后调用，远程控制中心实时地对比多个监测点传输的数据信息，并将多个监测点的实时数据与历史数据进行对比，当两个监测点之间的数据差值发生异常时，如正常情况下差值为5，异常时为10，发出报警信号，如单个监测点的实时数据比历史数据的差值越限或实时数据越限，发出报警信号。\n[0027] 以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。