基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置及在线监测方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910894576.X (22)申请日 2019.09.20 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司检修分公 司 地址 311232 浙江省杭州市萧山区红垦路 318号 申请人 国家电网有限公司 国网浙江省电力有限公司 (72)发明人 夏石伟刘杰温英才朱圣群 张彩友彭晨光姚晖史锐 邹晖姜涛吴斌张东明 顾用地林斌王泽斌周爱良 (74)专利代理机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 代理人 王晓燕 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) G0。

2、8C 17/02(2006.01) H04L 29/08(2006.01) (54)发明名称 基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置 及在线监测方法 (57)摘要 本发明公开了基于无线传输的高处GIS局放 在线监测装置及在线监测方法， 涉及一种在线监 测装置。 高处的内置式传感器的接口不易拆除， 导致带电检测盲区。 本发明包括高处GIS内置式 传感器、 就地设备柜、 站端监测单元、 无线专网设 备、 交换机、 监测中心数据服务器、 用户终端； 所 述的高处GIS内置式传感器、 就地设备柜、 站端监 测单元、 无线专网设备、 交换机、 监测中心数据服 务器、 用户终端依次相连， 高处GIS内置。

3、式传感器 通过同轴输出线与就地设备柜相连。 本技术方案 中， 在高处的高处GIS内置式传感器通过同轴输 出线与就地设备柜相连， 当对其进行局放检测 时， 不需要登梯， 降低危险； 且不存在带电检测盲 区， 使得GIS带电检测工作能全面进行。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 110579693 A 2019.12.17 CN 110579693 A 1.一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在于： 包括设于高处的高处 GIS内置式传感器 （1） 、 就地设置的就地设备柜、 站端监测单元 （4） 、 无线专网设备 （5） 、 交换 机 （6） 、 监测中心数据服务器 （。

4、7） 、 用户终端 （8） ； 所述的高处GIS内置式传感器 （1） 、 就地设备 柜、 站端监测单元 （4） 、 无线专网设备 （5） 、 交换机 （6） 、 监测中心数据服务器 （7） 、 用户终端 （8） 依次相连， 高处GIS内置式传感器 （1） 通过同轴输出线 （108） 与就地设备柜相连。 2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的高处GIS内置式传感器 （1） 包括内置传感器保护外壳 （107） 、 设于内置传感器保护 外壳 （107） 内的GIS内置式传感器 （101） 接头， 所述的GIS内置式传感器 （101） 接头为呈 。

5、“T” 形 的三通接头， 三通接头的第一端 （102） 设内置局放探头 （106） ， 三通接头的第二端 （103） 设有 内置传感器保护器 （105） ， 三通接头的第三端 （104） 设有同轴输出线 （108） 。 3.根据权利要求2所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的内置局放探头 （106） 、 内置传感器保护器 （105） 分别通过母头与三通接头的公头 相连； 所述的同轴输出线 （108） 通过直角连接器 （109） 、 母头与三通接头的公头相连。 4.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 三通接头的。

6、第一端 （102） 向下设置， 第二端、 第三端相对设置。 5.根据权利要求4所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的就地设备柜设有传感器连接件 （2） 、 物联网模块 （3） ； 所述的传感器连接件 （2） 、 物 联网模块 （3） 之间通过同轴电缆相连。 6.根据权利要求5所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的传感器连接件 （2） 设有呈 “十” 字的四通接头， 四通接头的第一端 （201） 用于连接 内置式传感器 （GIS） 的同轴电缆； 四通接头的第二端 （202） 设有传感器过压保护器； 四通接 头的第三端 （。

7、203） 设有离线的带电检测器； 四通接头的第四端 （204） 用于连接物联网模块 （3） 。 7.根据权利要求6所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的物联网模块 （3） 包括： 用于实现对电磁脉冲信息接收的电磁脉冲信息接收器、 用 于对特高频信号采集与处理的单通道数据处理模块、 用于就地存储采集的特高频信号的内 置存储器、 用于通信的以太网通信模块和蓝牙通信模块、 以及用于供电的电源模块。 8.根据权利要求7所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 所述的站端监测单元 （4） 一方面连接和管理物联网模块 （3） 网络， 用于汇。

8、集、 查看监测数 据、 更改传感器设置； 另一方面通过集成的电力无线专网设备 （5） ， 向监测中心数据服务器 （7） 上送监测数据 所述的无线专网设备 （5） 包括电力无线专网路由和无线接收设备， 支持APN/VPDN专网 卡使用， 用于站内实现无线数据通讯， 通过专网基站设备接收数据； 所述的交换机 （6） ： 用于连接站内无线专网设备 （5） ， 并把数据传输给站内监测中心数 据服务器 （7） ； 监测中心数据服务器 （7） ： 用于存储各变电站监测系统的数据； 数据库为网络服务， 内网中其他电脑终端能通过客户端软件访问数据， 数据库服务器 具备数据格式转换功能， 能够兼容用户定义的任意。

9、数据格式， 数据服务器具体硬件配置视 数据规模和最大并发接入的用户终端 （8） 数而定， 必要时可配置服务器集群； 权利要求书 1/2 页 2 CN 110579693 A 2 用户终端 （8） ： 安装在内网任意终端电脑上， 用于访问监测中心数据库的数据； 能够穿 透子网， 实时访问现场物联网模块 （3） ， 调取实时PRPS图谱， 能够基于被监测GIS的一次接线 图和三维模型图， 显示各监测点的放电幅值、 变化趋势、 PRPS图谱、 PRPD图谱； 具备基于深度 学习的局放类型识别功能， 能够对局部放电的类型进行诊断， 生成局放报警信息， 并能够一 键出具检测报告。 9.根据权利要求8所述。

10、的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 其特征在 于： 用户终端 （8） 采用SDMT GIS局部放电诊断平台SD400技术； SD400为C/S架构， 具备基于深 度学习的局放类型识别功能， 兼容61850、 I2通信规约， 以与用户其他数据后台实时对接。 10.采用权利要求1-9任一权利要求所述的一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测 装置的高处GIS局放在线监测方法， 其特征在于： 在高处GIS内置式传感器 （1） 采用外接延长线的方式将局放信号传输至就地设备柜内 的四通传感器连接件 （2） ， 四通传感器连接件 （2） 通过同轴电缆将局放信号传输至就地设备 柜内的物联网模块。

11、 （3） ， 物联网模块 （3） 通过蓝牙将数据传输至站端监测单元 （4） ， 站端监测 单元 （4） 再通过电力无线专网和防火墙将数据上送至监测中心数据服务器 （7） ， 用户终端 （8） 访问监测中心数据服务器 （7） 的数据， 并能穿透子网， 以实时访问现场物联网模块 （3） ， 调取实时PRPS图谱。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110579693 A 3 基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置及在线监测方法 技术领域 0001 本发明涉及一种在线监测装置， 尤其涉及一种基于无线传输的高处GIS局放在线 监测装置。 背景技术 0002 近年来， 由于气体绝缘组合电器 （Gas 。

12、Insulated Switchgear， GIS） 设备占地面积 小、 电气性能良好、 运行安全可靠、 检修周期长、 维护方便等， 而被广泛应用于国内外电力系 统中， 特别是在超高压、 特高压变电站中， 除变压器外的一次设备， 包括断路器、 隔离开关、 基地开关、 电压互感器、 电流互感器、 避雷器、 母线等基本都是GIS结构。 但随着GIS设备应用 的快速增长及运行时间的增加， GIS设备故障的情况也时有发生。 其中， GIS内部绝缘存在缺 陷从而引起的局部放电故障占GIS设备故障的绝大部分。 0003 GIS不同于敞开式设备可以直观的看到开关、 闸刀、 地刀等一次设备的结构， 因此 加强。

13、对GIS内部设备的状态监测至关重要。 GIS局放在线监测系统广泛应用于1000kV、 800kV、 500kV等电压等级的变电站用， 对GIS内部的设备通过特高频局放等在线监测， 检测 其是否运行良好。 同时， 对可能存在的问题， 及时进行停电处理， 防止因为GIS内部一次设备 的故障造成电力系统负荷损失。 0004 目前特高压交流变电站内1000kV GIS局放传感器均通过局放在线监测装置通过 有线传输进行局放实时监测， 500kV GIS局放传感器均有安装但备用， 即未进行外接线接入 在线监测装置中， 且500kV GIS母线高度较高， 进行带电检测拆接内置式传感器时接线盒打 开不方便， 。

14、需要搬运长梯进行工作， 存在碰撞GIS设备的危险。 按照对变电站GIS设备带电检 测的规定要求， 现场运维人员每月要对GIS进行一次局放带电检测， 公司要每季度测试一 次， 省公司电科院每半年一次， 中国电科院每年一次， 按照该频率计算， 每年要对GIS设备进 行局放带电测试19次， 测试频率非常频繁， 每次对GIS设备进行局放带电检测， 均需要对GIS 内置式传感器接线盒进行拆解组装， 500kV高处内置式传感器未备用， 未接外接线。 当对其 进行局放检测时， 登梯存在危险。 有时为了安全起见， 高处的内置式传感器的接口不再拆 除， 即存在带电检测盲区， 不能进行全面的GIS带电检测工作。 。

15、发明内容 0005 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 以达到提高检测安全性的目的。 为 此， 本发明采取以下技术方案。 0006 一种基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置， 包括设于高处的高处GIS内置式 传感器、 就地设置的就地设备柜、 站端监测单元、 无线专网设备、 交换机、 监测中心数据服务 器、 用户终端； 所述的高处GIS内置式传感器、 就地设备柜、 站端监测单元、 无线专网设备、 交 换机、 监测中心数据服务器、 用户终端依次相连， 高处GIS内置式传感器通过同轴输出线与 就地设备柜相连。。

16、 本技术方案中， 在高处的高处GIS内置式传感器通过同轴输出线与就地设 说明书 1/6 页 4 CN 110579693 A 4 备柜相连， 接外接线， 当对其进行局放检测时， 不需要登梯， 降低危险。 且不存在带电检测盲 区， 使得GIS带电检测工作能全面进行。 0007 作为优选技术手段： 所述的高处GIS内置式传感器包括内置传感器保护外壳、 设于 内置传感器保护外壳内的GIS内置式传感器接头， 所述的GIS内置式传感器接头为呈 “T” 形 的三通接头， 三通接头的第一端设内置局放探头， 三通接头的第二端设有内置传感器保护 器， 三通接头的第三端设有同轴输出线。 0008 作为优选技术手段。

17、： 所述的内置局放探头、 内置传感器保护器分别通过母头与三 通接头的公头相连； 所述的同轴输出线通过直角连接器、 母头与三通接头的公头相连。 0009 作为优选技术手段： 三通接头的第一端向下设置， 第二端、 第三端相对设置。 0010 作为优选技术手段： 所述的就地设备柜设有传感器连接件、 物联网模块； 所述的传 感器连接件、 物联网模块之间通过同轴电缆相连。 0011 作为优选技术手段： 所述的传感器连接件设有呈 “十” 字的四通接头， 四通接头的 第一端用于连接内置式传感器的同轴电缆； 四通接头的第二端设有传感器过压保护器； 四 通接头的第三端设有离线的带电检测器； 四通接头的第四端用于。

18、连接物联网模块。 0012 作为优选技术手段： 所述的物联网模块包括： 用于实现对电磁脉冲信息接收的电 磁脉冲信息接收器、 用于对特高频信号采集与处理的单通道数据处理模块、 用于就地存储 采集的特高频信号的内置存储器、 用于通信的以太网通信模块和蓝牙通信模块、 以及用于 供电的电源模块。 0013 作为优选技术手段： 所述的站端监测单元一方面连接和管理物联网模块网络， 用 于汇集、 查看监测数据、 更改传感器设置； 另一方面通过集成的电力无线专网设备， 向监测 中心数据服务器上送监测数据 所述的无线专网设备包括电力无线专网路由和无线接收设备， 支持APN/VPDN专网卡使 用， 用于站内实现无。

19、线数据通讯， 通过专网基站设备接收数据； 所述的交换机： 用于连接站内无线专网设备， 并把数据传输给站内监测中心数据服务 器； 监测中心数据服务器： 用于存储各变电站监测系统的数据。 数据库为网络服务， 内网中 其他电脑终端能通过客户端软件访问数据， 数据库服务器具备数据格式转换功能， 能够兼 容用户定义的任意数据格式， 数据服务器具体硬件配置视数据规模和最大并发接入的用户 终端数而定， 必要时可配置服务器集群； 用户终端： 安装在内网任意终端电脑上， 用于访问监测中心数据库的数据； 能够穿透子 网， 实时访问现场物联网模块， 调取实时PRPS图谱， 能够基于被监测GIS的一次接线图和三 维模。

20、型图， 显示各监测点的放电幅值、 变化趋势、 PRPS图谱、 PRPD图谱； 具备基于深度学习的 局放类型识别功能， 能够对局部放电的类型进行诊断， 生成局放报警信息， 并能够一键出具 检测报告。 0014 作为优选技术手段： 用户终端采用SDMT GIS局部放电诊断平台SD400技术； SD400 为C/S架构， 具备基于深度学习的局放类型识别功能， 兼容61850、 I2通信规约， 以与用户其 他数据后台实时对接。 0015 本发明的另一个目的是提供一种高处GIS局放在线监测方法： 在高处GIS内置式传 感器采用外接延长线的方式将局放信号传输至就地设备柜内的四通传感器连接件， 四通传 说明。

21、书 2/6 页 5 CN 110579693 A 5 感器连接件通过同轴电缆将局放信号传输至就地设备柜内的物联网模块， 物联网模块通过 蓝牙将数据传输至站端监测单元， 站端监测单元再通过电力无线专网和防火墙将数据上送 至监测中心数据服务器， 用户终端访问监测中心数据服务器的数据， 并能穿透子网， 以实时 访问现场物联网模块， 调取实时PRPS图谱。 0016 有益效果： 本技术方案中， 在高处的高处GIS内置式传感器通过同轴输出线与就地 设备柜相连， 接外接线， 当对其进行局放检测时， 不需要登梯， 降低危险。 且不存在带电检测 盲区， 使得GIS带电检测工作能全面进行。 0017 通过对高处。

22、GIS内置传感器的改进， 加装外接延长线和四通接头， 提升了特高压 GIS带电检测的方便性， 增加了特高压GIS内置传感器的使用寿命。 0018 利用物联网和电力无线专网实现GIS局放的在线监测， 相对于传统通过电缆、 光缆 等连接手段， 采用蓝牙和无线传输具有成本较低、 安装维护简单、 组网灵活、 数据泛在、 可扩 展性强、 可节约了大量的现场施工和材料成本。 附图说明 0019 图1是本发明的结构示意图。 0020 图2是本发明的GIS内置式传感器示意图。 0021 图3是本发明的传感器连接件图。 0022 图中： 1、 高处GIS内置式传感器： 101、 GIS内置式传感器接头； 102。

23、、 三通接头的第一 端； 103、 三通接头的第二端； 104、 三通接头的第三端； 105、 内置传感器保护器； 106、 内置局 放探头； 107、 内置传感器保护外壳； 108、 同轴输出线； 109、 直角连接器； 2、 传感器连接件： 201、 四通接头的第一端； 202、 四通接头的第二端； 203、 四通接头的第三端； 204、 四通接头的 第四端； 3、 物联网模块； 4、 站端监测单元； 5、 无线专网设备； 6、 交换机； 7、 监测中心数据服务 器； 8、 用户终端。 具体实施方式 0023 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。 0024 如图1所示，。

24、 本发明包括设于高处的高处GIS内置式传感器1、 就地设置的就地设备 柜、 站端监测单元4、 无线专网设备5、 交换机6、 监测中心数据服务器7、 用户终端8； 高处GIS 内置式传感器1、 就地设备柜、 站端监测单元4、 无线专网设备5、 交换机6、 监测中心数据服务 器7、 用户终端8依次相连， 高处GIS内置式传感器1通过同轴输出线108与就地设备柜相连。 0025 如图2所示， 高处GIS内置式传感器1包括内置传感器保护外壳107、 设于内置传感 器保护外壳107内的GIS内置式传感器101接头， GIS内置式传感器101接头为呈 “T” 形的三通 接头， 三通接头的第一端102设内置。

25、局放探头106， 三通接头的第二端103设有内置传感器保 护器105， 三通接头的第三端104设有同轴输出线108。 0026 内置局放探头106、 内置传感器保护器105分别通过母头与三通接头的公头相连； 同轴输出线108通过直角连接器109、 母头与三通接头的公头相连。 考虑信号衰减情况采用 SMA同轴电缆进行外接延长， 将外SMA同轴输出线108用N型直角连接器109接入三通接头 N 型母头， 具体外接方式如下图2所示。 0027 三通接头的第一端102向下设置， 第二端、 第三端相对设置。 说明书 3/6 页 6 CN 110579693 A 6 0028 就地设备柜设有传感器连接件2。

26、、 物联网模块3； 传感器连接件2、 物联网模块3之间 通过同轴电缆相连。 0029 如图3所示， 传感器连接件2设有呈 “十” 字的四通接头， 四通接头的第一端201用于 连接内置式传感器GIS的同轴电缆； 四通接头的第二端202设有传感器过压保护器； 四通接 头的第三端203设有离线的带电检测器； 四通接头的第四端204用于连接物联网模块3。 0030 物联网模块3包括： 用于实现对电磁脉冲信息接收的电磁脉冲信息接收器、 用于对 特高频信号采集与处理的单通道数据处理模块、 用于就地存储采集的特高频信号的内置存 储器、 用于通信的以太网通信模块和蓝牙通信模块、 以及用于供电的电源模块。 电源。

27、模块同 时为数据处理智能模块提供电网工频同步。 0031 站端监测单元4： 每个变电站只用部署一个。 一方面连接和管理物联网模块3网络， 用于汇集、 查看监测数据、 更改传感器设置； 另一方面通过集成的电力无线专网设备5， 向监 测中心数据服务器7上送监测数据。 0032 其具体参数要求 说明书 4/6 页 7 CN 110579693 A 7 无线专网设备5包括电力无线专网路由和无线接收设备， 支持APN/VPDN专网卡使用， 用 于站内实现无线数据通讯， 通过专网基站设备接收数据； 在本实施例中， 其采用1.8 GHz TD-LTE电力无线专网。 0033 交换机6： 用于连接站内无线专网。

28、设备5， 并把数据传输给站内监测中心数据服务 器7； 监测中心数据服务器7： 用于存储各变电站监测系统的数据。 数据库为网络服务， 内网 中其他电脑终端能通过客户端软件访问数据， 数据库服务器具备数据格式转换功能， 能够 兼容用户定义的任意数据格式， 数据服务器具体硬件配置视数据规模和最大并发接入的用 户终端8数而定， 必要时可配置服务器集群； 用户终端8： 终端软件考虑采用SDMT GIS局部放电诊断平台SD400。 SD400为C/S架构， 安 装在内网任意终端电脑上， 访问监测中心数据库的数据。 SD400能够穿透子网， 实时访问现 场物联网模块 （UHF技术） ， 调取实时PRPS图谱。

29、， 能够基于被监测GIS的一次接线图和三维模 型图， 显示各监测点的放电幅值、 变化趋势、 PRPS图谱、 PRPD图谱。 SD400具备基于深度学习 的局放类型识别功能， 能够对局部放电的类型进行诊断， 生成局放报警信息， 并能够一键出 具检测报告。 SD400兼容61850、 I2等通信规约， 能够与用户其他数据后台实时对接。 0034 在工作时， 在高处GIS内置式传感器1采用外接延长线的方式将局放信号传输至就 地设备柜内的四通传感器连接件2， 四通传感器连接件2通过同轴电缆将局放信号传输至就 地设备柜内的物联网模块3， 物联网模块3通过蓝牙将数据传输至站端监测单元4， 站端监测 单元4。

30、再通过电力无线专网和防火墙将数据上送至监测中心数据服务器7， 用户终端8访问 监测中心数据服务器7的数据， 并能穿透子网， 以实时访问现场物联网模块3， 调取实时PRPS 图谱。 0035 通过对高处GIS内置传感器的改进， 针对高处GIS局放监测存在的难点， 通过外接 延长线和四通件， 方便高处GIS局放信号的进行就地离线带电检测， 同时再利用物联网和电 力无线专网， 充分发挥无线专网 “安全、 可靠、 经济、 灵活、 泛在” 的优势实现GIS局放的在线 监测。 在特高压GIS带电检测的方便性的同时， 增加了特高压GIS内置传感器的使用寿命。 0036 利用物联网和电力无线专网实现GIS局放。

31、的在线监测， 相对于传统通过电缆、 光缆 等连接手段， 采用蓝牙和无线传输具有成本较低、 安装维护简单、 组网灵活、 数据泛在、 可扩 展性强、 可节约了大量的现场施工和材料成本。 0037 物联网模块3通过单通道数据处理智能模块对特高频信号采集与处理， 物联网模 说明书 5/6 页 8 CN 110579693 A 8 块3 （UHF技术） 具备内置存储器， 采集的数据首先保存在内置存储器中 （不小于5000条） ， 而 后再通过BLE低能耗蓝牙技术或者以太网 （网线） 将数据传输至站端监测单元4， 当发生与站 端监测单元4通信故障时， 监测数据不会中断， 也不会丢失， 将在通信恢复后自动补。

32、传， 物联 网模块3支持向上通讯方式多样， 采用BLE低能耗蓝牙技术可扩展性强， 无需接线。 0038 以上图1-3所示的基于无线传输的高处GIS局放在线监测装置及在线监测方法是 本发明的具体实施例， 已经体现出本发明实质性特点和进步， 可根据实际的使用需要， 在本 发明的启示下， 对其进行形状、 结构等方面的等同修改， 均在本方案的保护范围之列。 说明书 6/6 页 9 CN 110579693 A 9 图1 说明书附图 1/3 页 10 CN 110579693 A 10 图2 说明书附图 2/3 页 11 CN 110579693 A 11 图3 说明书附图 3/3 页 12 CN 110579693 A 12 。