一种基于模态分析法的高压隔离开关在线监测系统技术领域
本发明涉及在线监测系统技术领域，具体为一种基于模态分析法的高压隔离开关
在线监测系统。
背景技术
自动化水平比较高的变电站，通常采用视频监控作为判断隔离开关分合闸到位状
态的辅助手段。但视频监控存在仅对部分合位不到位、过位有效、主观人为因素、角度、清晰
度、摄像头污垢，受风、雨、雪天气、夜晚气候影响的缺点。同时，摄像头不仅数量有限，拍摄
有死角，而且会受网络带宽限制，导致图像质量受损，监控画面会有失真现象，还有可能造
成画面滞后。因此，目前该视频监控结果仅能为调控中心作为参考，不能替代运维人员实地
观察的方式。
随着城网、农网改造的进行及变电站自动化技术的推广，无人值班变电站越来越
多，目前的无人值班变电站一般具有变电站综合自动化系统及微机防误闭锁系统，部分变
电站还具有防火防盗系统(遥视)。而对一次设备的重要部分---隔离开关触点的状态监测
及自动实时监测至今还没有实现，绝大多数变电站仍然依靠人工测量，如定期派人到现场
用红外线或激光测温仪远距离测量，或者是人工观察、贴片观察等，但这些都不具有状态监
测、实时监测、实时报警、及时处理等功能。
因此，亟需一种有效的检测手段，实现变电站隔离开关状态的实时监测报警，杜绝
因隔离开关闭合不到位、过位、触点松动、驱动机构故障、发热、以及温度上升而产生的安全
事故。使原来的定期检修逐步过渡到定点检修，提高供电可靠性，减少安全监测盲区，减少
人为疏忽而导致的安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于模态分析法的高压隔离开关在线监测系统，以解
决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于模态分析法的高压
隔离开关在线监测系统，包括检测装置、振动信号采集装置、温度信号采集装置、图像采集
装置、供能装置、数据采集变换器、网络通讯设备、上位微型计算机和隔离开关，所述检测装
置包括所述振动信号采集装置、所述温度信号采集装置和所述图像采集装置，所述振动信
号采集装置由振动加速度传感器组成，所述振动加速度传感器安装在所述隔离开关的刀闸
上，所述温度信号采集装置由温度传感器、采集单元、无线模块和集中单元组成，所述温度
传感器安装在所述隔离开关的刀闸触点上，所述采集单元安装在所述隔离开关的高电位
侧，所述采集单元通过所述无线模块与所述集中单元连接，所述图像采集装置由监控探头
组成，所述监控探头安装在所述隔离开关的绝缘瓷瓶下方，所述检测装置的输入端与所述
供能装置的输出端电性连接，所述供能装置由低压侧激光发射器、光电转换模块和蓄电池
组成，所述检测装置与所述数据采集变换器之间电性连接，所述数据采集变换器与所述网
络通讯设备之间信号连接，所述网络通讯设备与所述上位微型计算机之间信号连接，所述
上位微型计算机由鼠标、显示屏、控制箱和键盘组成，所述控制箱的顶部安装有所述显示
屏，所述控制箱通过导线分别与所述鼠标和所述键盘连接，所述控制箱的内部安装有单片
机、振动分析专家系统和存储器。
进一步的，所述网络通讯设备遵循TCP/IP协议。
进一步的，所述单片机为一种AT89S51单片机。
进一步的，所述温度传感器采用Pt电阻温度传感器。
进一步的，所述振动分析专家系统采用QC200数据处理器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该基于模态分析法的高压隔离开
关在线监测系统，减少因高压隔离开关主刀动触头导电部分传动连杆脱落、两侧刀头受自
身重力自然下沉、闭合不到位、过位、触点松动、发热、以及温度不断上升而产生的安全事
故，同时，采用图像采集装置，进一步提高遥控操作的安全可靠性，使原来的定期检修逐步
过渡到定点检修，并传至上位微型计算机显示及报警，提高供电可靠性，减少安全监测盲
区，减少人为疏忽而导致的安全事故，更重要的是，能够可靠判断高压隔离开关分合闸到位
状态，直接给出一个正常或异常信号，配合隔离开关的辅助接点信号，一起作为高压隔离开
关真正分合闸到位的状态，将为变电站遥控高压隔离开关带来本质的提升。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实
施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的总体流程框架图；
图2是本发明的系统组成框架图；
图3是本发明的上位微型计算机结构示意图；
图4是本发明的控制箱内部结构示意图；
图中：1-检测装置；2-振动信号采集装置；3-温度信号采集装置；4-图像采集装置；
5-供能装置；6-数据采集变换器；7-网络通讯设备；8-上位微型计算机；9-温度传感器；10-
无线模块；11-监控探头；12-集中单元；13-振动加速度传感器；14-采集单元；15-鼠标；16-
显示屏；17-控制箱；18-键盘；19-单片机；20-振动分析专家系统；21-存储器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于模态分析法的高压隔离开关在
线监测系统，包括检测装置1、振动信号采集装置2、温度信号采集装置3、图像采集装置4、供
能装置5、数据采集变换器6、网络通讯设备7、上位微型计算机8和隔离开关，检测装置1包括
振动信号采集装置2、温度信号采集装置3和图像采集装置4，振动信号采集装置2由振动加
速度传感器13组成，振动加速度传感器13安装在隔离开关的刀闸上，温度信号采集装置3由
温度传感器9、采集单元14、无线模块10和集中单元12组成，温度传感器9安装在隔离开关的
刀闸触点上，采集单元14安装在隔离开关的高电位侧，采集单元14通过无线模块10与集中
单元12连接，图像采集装置4由监控探头11组成，监控探头11安装在隔离开关的绝缘瓷瓶下
方，检测装置1的输入端与供能装置5的输出端电性连接，供能装置5由低压侧激光发射器、
光电转换模块和蓄电池组成，检测装置1与数据采集变换器6之间电性连接，数据采集变换
器6与网络通讯设备7之间信号连接，网络通讯设备7与上位微型计算机8之间信号连接，上
位微型计算机8由鼠标15、显示屏16、控制箱17和键盘18组成，控制箱17的顶部安装有显示
屏16，控制箱17通过导线分别与鼠标15和键盘18连接，控制箱17的内部安装有单片机19、振
动分析专家系统20和存储器21。
进一步的，网络通讯设备7遵循TCP/IP协议，便于数据的传输。
进一步的，单片机19为一种AT89S51单片机，具有高性能和低功耗的特点。
进一步的，温度传感器9采用Pt电阻温度传感器，能够安装到带电物体的表面，直
接测量带电物体的温度，测温准确、可靠，精度高，不受其它因素影响。
进一步的，振动分析专家系统20采用QC200数据处理器，数据处理速度快，高效。
工作原理：工作时，温度传感器9便于实时监控隔离开关的刀闸触点的温度，并将
收集的信号传递给采集单元14，采集单元14对信号进行提取、信号调理、AD转换、数据打包
后通过无线模块10传输到集中单元12，温度传感器9采用Pt电阻温度传感器，能够安装到带
电物体的表面，直接测量带电物体的温度，测温准确、可靠，精度高，不受其它因素影响，同
时温度传感器9通过无线通讯技术传输温度信号，温度信号从温度传感器9到集中单元12不
需要任何接线，无任何绝缘安全问题，振动加速度传感器13便于实时监控刀闸振动波形数
据，监控探头11便于拍摄隔离开关分合闸完成后的现场图片，也可查看实时影像，并将收集
的数据通过数据采集变换器6处理后通过网络通讯设备7传递给上位微型计算机8，上位微
型计算机8内的振动分析专家系统20记录每次刀闸动作的波形，然后与记录的历史数据进
行比较，配合海量的刀闸特征积累数据以及采用先进的最大熵谱法的分析方法，可捕获采
用其他方法如电气监测法所不能监测的故障，并预测可能出现的故障隐患，减少因高压隔
离开关闭合不到位、过位、触点松动、发热、以及温度不断上升而产生的安全事故，提高遥控
操作的安全可靠性；该检测装置1通过激光供能，低压侧激光发射器经由光电转换模块将光
能转换成电能存储在蓄电池中，提供检测装置1工作，该供能装置5，可以实现在一定的距离
范围内精确的实现对电子设备的无线供能与无线传输，使用安全，方便；该系统实现了上位
微型计算机8与传感器的数据通讯与控制，具有强大的抗干扰能力，并具有设备自检功能，
方便了设备的检查、维修工作，同时也保证了设备正常有效的工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。