基于物联网技术的开关柜状态感知与评估技术研究

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现如今,随着国民经济的迅速发展,用电量也日益增加,电网企业所承担的运行维护压力也愈来愈大。在运行维护的同时配电网中电力设备的故障依旧频繁发生,其中高压开关柜故障尤其显著。高压开关柜在电网中起着重要的作用,而现有的开关柜监测系统不完善,监测功能较单一,导致运行维护耗费了大量的人力、物力及财力。因此,本文提出了基于物联网技术的开关柜状态感知与评估技术并研制了监测装置,可实时监测开关柜的运行状态,为开关柜的安全稳定运行提供参考。首先本文对物联网关键技术中的传感器技术、通信技术、计算机技术进行了理论分析,通过理论分析利用传感器技术设计了由局部放电传感器、臭氧传感器、温湿度传感器组成的传感器电路采集方案。结果表明该电路采集方案对开关柜中信号的采集更为有效,可同步实现对开关柜中信号的采样。同时,利用通信技术和计算机技术分别设计了具有FDD双工方式和单天线端口的4G无线通讯电路传输方案及拥有数据在线监测、存储、处理功能的OneNET云平台数据库。结果表明该通讯电路传输方案可实现实时将信号远程传输至OneNET云平台,云平台在接收到信号后也能对数据进行在线监测、存储与处理。其次本文在对状态感知装置信号调理电路、数据传输、云平台测试完成的基础上搭建了开关柜局部放电试验平台,模拟了开关柜气隙放电、沿面放电及针板放电的情况。采用状态感知装置分别对开关柜内三种放电情况下的各检测参量进行了采集,并通过OneNET云所存储的数据绘制了(放电次数、放电量、放电相位)频谱图,结果表明沿面放电情况下放电量随着试验电压的升高而逐渐增大,放电主要发生在90度和270度附近,且正周期的放电量和放电次数大于负半周期。气隙放电情况下起始放电就相对较强烈,放电量较高,放电主要发生在90度和270度附近,且正周期与负周期放电量及次数基本相同。针板放电情况下放电量随着试验电压的升高而增大,放电主要发生在负半周期且在200度到300度之间,正半周有微小放电。最后利用感知装置所采集的信号为变量对开关柜的实际状态进行了评估。以局放、臭氧、湿度、温度、环境湿度为参量,等级划分为优秀、良好、注意、异常、严重五个评语级,建立了半梯形与半岭形相结合的所属变量隶属度函数,并通过查找相关文献和实验过程中大量实例验证确定了指标权重的权重集的模糊理论评估方法,结合证据推理算法,给出了一套以模糊和证据推理相结合的开关柜状态综合评估方法。评估结果表明该综合评估方法可适用于开关柜的状态评估,且评估结果符合实际情况。
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