申请/专利权人：国网青海省电力公司检修公司

申请日：2018-08-14

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108759687B

主分类号：G01B11/02

分类号：G01B11/02;H02J13/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.11.30#实质审查的生效;2018.11.06#公开

摘要：本发明提供了一种GIS设备的位移监测系统和方法；其中，该系统包括依次连接的激光测距装置、数据传输装置和监控装置；激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上；激光测距装置用于采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据；数据传输装置用于将距离数据传输至监控装置；监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。本发明通过激光测距的方式可以实时检测GIS设备中母线套管的位移，相较于人工测量的方式，测量便捷性和实时性更好，同时，可以对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，有利于供电系统整体的稳定性。

主权项：1.一种GIS设备的位移监测系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的激光测距装置、数据传输装置和监控装置；所述激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上；所述激光测距装置用于采集所述母线套管内部指定位置点之间的距离数据；所述数据传输装置用于将所述距离数据传输至所述监控装置；所述监控装置用于显示所述距离数据，如果所述距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对所述母线套管进行运维；所述激光测距装置包括多对激光测距传感器和所述激光测距传感器对应的对端反射板；其中，每对所述激光测距传感器和对应的对端反射板位于所述母线套管横截面的一个直径上；多对所述激光测距传感器和对应的对端反射板均匀分布在所述母线套管的横截面上；所述激光测距装置包括三对激光测距传感器和所述激光测距传感器对应的对端反射板；三对所述激光测距传感器和所述激光测距传感器对应的对端反射板均匀分布在母线套管的横截面上，相邻的两对所述激光测距传感器和所述对端反射板呈60度角。

全文数据：GIS设备的位移监测系统和方法技术领域[0001]本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种GIS设备的位移监测系统和方法。背景技术[0002]随着智能电网的推行，大批变电站林立而起，随着技术的提升和用地成本的提高，气体绝缘金属全封闭式组合电器GASinsulatedSWITCHGEAR，简称GIS得到了广泛的应用。但西北恶劣的天气和较大的昼夜温差，极易造成GIS因热胀冷缩而出现设备漏气及内部设备出现破裂等情况的发生，进而引发设备被迫停止运行;所以运维、检修人员需要定期或不定期的对GIS的位移量进行检查，以确保设备故障隐患能够提前发现，尽力缩小停电范围，提高系统稳定性。[0003]然而，现有的GIS位移量测量及维护中存在以下问题：因变电站数量众多，无法在短时间内兼顾所有站所，需要投入见多的人员进行测量;人工测量具有周期性，不能实时对现场GIS设备进行检测；由于运维检修人员技术水平、经验及风险意识不强等层次不齐，易发生误判，造成异常不能及时发现;特殊情况下，如夜间、气温突降天气、雨雪天气等，运维人员不能及时对全站进行测量。[0004]针对上述现有的GIS设备位移量监测大多由人工巡检实现，人力成本高、实时性差且易发生误判的问题，尚未提出有效的解决方案。发明内容[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种GIS设备的位移监测系统和方法，以提高位移测量的便捷性和实时性，同时，实现对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，以提高供电系统整体的稳定性。[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种GIS设备的位移监测系统，系统包括依次连接的激光测距装置、数据传输装置和监控装置;激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上;激光测距装置用于采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据;数据传输装置用于将距离数据传输至监控装置;监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。[0007]在本发明较佳的实施例中，上述激光测距装置包括多对激光测距传感器和激光测距传感器对应的对端反射板;其中，每对激光测距传感器和对应的对端反射板位于母线套管横截面的一个直径上;多对激光测距传感器和对应的对端反射板均匀分布在母线套管的横截面上。[0008]在本发明较佳的实施例中，上述激光测距装置包括三对激光测距传感器和激光测距传感器对应的对端反射板。[0009]在本发明较佳的实施例中，上述激光测距装置还包括信号处理器;信号处理器与激光测距传感器连接;激光测距传感器用于向对应的对端反射本发射激光信号;对端反射板对激光信号进行反射，形成散射光;激光测距传感器还用于接收散射光，输出发射激光信号与接收到散射光的时间差至信号处理器;信号处理器用于接收时间差，输出时间差对应的距离数据。[0010]在本发明较佳的实施例中，上述信号处理器分别与多个激光测距传感器连接。[0011]在本发明较佳的实施例中，上述数据传输装置包括相互连接的通讯模块和交换机模块;通讯模块与激光测距装置连接;交换机模块与监控装置连接;通讯模块用于将距离数据传输至交换机模块;交换机模块用于实现距离数据在以太网内的数据交换，并最终传输至监控装置。[0012]在本发明较佳的实施例中，上述交换机模块包括相互连接的间隔层交换机和站控层交换机;间隔层交换机与通讯模块连接;站控层交换机与监控装置连接;间隔层交换机用于接收变电站各个间隔的距离数据，将距离数据上送至站控层交换机;站控层交换机用于将接收到的距离数据上送至监控装置。[0013]在本发明较佳的实施例中，上述通讯模块包括RS232通讯模块。[00M]在本发明较佳的实施例中，上述监控装置包括监控主机、显示屏和报警器;监控主机分别与显示屏和报警器连接;监控主机用于接收距离数据，将距离数据发送至显示屏进行显示;监控主机还用于判断距离数据是否异常，如果是，触发报警器进行报警。[0015]第二方面，本发明实施例提供了一种GIS设备的位移监测方法，方法应用于上述GIS设备的位移监测系统;方法包括:激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据;数据传输装置将距离数据传输至监控装置;监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。[0016]第三方面，本发明实施例提供了一种GIS设备，GIS设备包括GIS设备本体，还包括上述GIS设备的位移监测系统。[0017]本发明实施例带来了以下有益效果：[0018]本发明实施例提供的上述GIS设备的位移监测系统和方法，激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上，通过该激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据;通过数据传输装置将距离数据传输至监控装置;通过监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。通过激光测距的方式可以实时检测GIS设备中母线套管的位移，相较于人工测量的方式，测量便捷性和实时性更好，同时，可以对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，有利于供电系统整体的稳定性。[0019]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。[0020]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明[0021]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0022]图1为本发明实施例提供的一种GIS设备的位移监测系统的结构示意图；[0023]图2为本发明实施例提供的另一种GIS设备的位移监测系统的结构示意图；[0024]图3为本发明实施例提供的另一种GIS设备的位移监测系统中，激光测距装置的结构示意图；[0025]图4为本发明实施例提供的另一种GIS设备的位移监测系统中，激光测距装置的结构示意图；[0026]图5为本发明实施例提供的另一种GIS设备的位移监测系统中，激光测距传感器和对端反射板的光线传输示意图；[0027]图6为本发明实施例提供的一种GIS设备的位移监测方法的流程图。具体实施方式[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。[0029]考虑到现有的GIS设备位移量监测大多由人工巡检实现，人力成本高、实时性差且易发生误判的问题，本发明实施例提供了GIS设备的位移监测系统和方法，该技术可以应用于电网、变电站等的GIS设备上。[0030]为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种GIS设备的位移监测系统进行详细介绍。如图1所示，该GIS设备的位移监测系统包括依次连接的激光测距装置10、数据传输装置11和监控装置12;该激光测距装置10设置于GIS设备的母线套管内壁上；[0031]上述激光测距装置10用于采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据;数据传输装置11用于将距离数据传输至监控装置;监控装置12用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。[0032]通常，母线套管容易因热胀冷缩发生内径的扩张或收缩;上述激光测距装置可以包括两个器件，其中一个器件用于发生激光，另一个器件用于接收激光或反射激光;根据激光的传播时间，可以计算得到两个器件的距离;为了准确接收激光信号，并有效测量母线套管内壁的内径，激光测距装置的两个器件可以分别设置在母线套管内壁横截面的一个直径上。[0033]上述数据传输装置中可以以有线或无线的方式将距离数据传输到监控装置上;该数据传输装置中由通讯接口、交换机、路由器等组成数据传输网络，将多处激光测距装置传输至监控装置中，以使工作人员可以同时监控较大范围内的GIS设备的位移量。[0034]上述监控装置中可以预先保存有各个母线套管对应的位移阈值，当接收到距离数据后，该距离数据与对应的位移阈值进行比较，如果该距离数据超出位移阈值，说明该处的母线套管发生了较大的位移，需要进行维护或更换。[0035]本发明实施例提供的上述GIS设备的位移监测系统，激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上，通过该激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据；通过数据传输装置将距离数据传输至监控装置;通过监控装置用于显示距离数据，如果距尚数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。通过激光测距的方式可以实时检测GIS设备中母线套管的位移，相较于人工测量的方式，测量便捷性和实时性更好，同时，可以对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，有利于供电系统整体的稳定性。[GG36]本发明实施例还提供了另一种GIS设备的位移监测系统，该系统在上述实施例所述系统的基础上实现;如图2所示，该系统包括依次连接的激光测距装置10、数据传输装置11和监控装置12;该激光测距装置10设置于GIS设备的母线套管内壁上。[0037]由于GIS设备的母线套管多为圆形筒状，其发生形变、位移的方向不定，为了可以监测到母线套管向各个方向发生的位置，上述激光测距装置包括多对激光测距传感器101和激光测距传感器对应的对端反射板102;其中，每对激光测距传感器和对应的对端反射板位于母线套30管横截面的一个直径上;多对激光测距传感器和对应的对端反射板均匀分布在母线套管的横截面上。[G038]以两对激光测距传感器和激光测距传感器对应的对端反射板为例，如图3所示，每对激光测距传感器和对端反射板与母线套管横截面圆的圆心处于一条直线上;为了实现均匀分布的目的，其中一对激光测距传感器和对端反射板与另一对激光测距传感器和对端反射板呈90度角。[0039]图4所示为另一种激光测距装置，该装置包括三对激光测距传感器和激光测距传感器对应的对端反射板。这三对也均匀分布在母线套管的横截面上，相邻的两对激光测距传感器和对端反射板呈60度角。当然，一个母线套管的横截面上还可以设置更多对数的激光测距传感器和对应的对端反射板，以更精确地测量母线套管的位移。[0040]图5所示为激光测距装置中，激光测距传感器和对端反射板的光线传输示意图；激光测距传感器和对端反射板相对设置;激光测距传感器上设置有激光发射部件和激光接收部件;激光发射部件用于发射激光，经对端反射板反射后，激光又返回至激光接收部件；当然，由于对端反射板为漫反射板，激光接收部件通常仅能接到一部分激光。[0041]上述激光测距装置还包括信号处理器103;该信号处理器与激光测距传感器101连接;该激光测距传感器用于向对应的对端反射本发射激光信号；对端反射板对激光信号进行反射，形成散射光;激光测距传感器还用于接收散射光，输出发射激光信号与接收到散射光的时间差至信号处理器;信号处理器用于接收时间差，输出时间差对应的距离数据。[0042]具体地，该信号处理器可以通过单片机、DSPDigitalSignalProcessing，数字信号处理芯片等数据处理芯片实现。在实际实现时，信号处理器可以与多个激光测距传感器连接。信号处理器可以通过下述公式计算位移数据L:L=vt2;v为激光传输速度，v可以取值3X1T8米秒;t为发射激光信号与接收到散射光的时间差。[0043]上述数据传输装置包括相互连接的通讯模块111和交换机模块112;通讯模块111与激光测距装置连接;交换机模块112与监控装置连接;其中，通讯模块111用于将距离数据传输至交换机模块;交换机模块112用于实现距离数据在以太网内的数据交换，并最终传输至监控装置。[0044]在实际实现时，通讯模块可以与上述信号处理器集成设置，该通讯模块可以为RS232通讯模块，或RS232通讯模块等其他串口通讯模块，当然，也可以为并口通讯模块。[0045]如果系统监控的GIS设备规模较大，则监控装置可能需要同时采集并监控多个母线套管上的距离数据，此时，就需要数据传输装置具有较大的规模，以实现大范围内的数据交换和传输;基于此，上述交换机模块包括相互连接的间隔层交换机112a和站控层交换机11%;间隔层交换机11¾与通讯模块连接;站控层交换机112b与监控装置连接;该间隔层交换机112a用于接收变电站各个间隔的距离数据，将距离数据上送至站控层交换机112b;站控层交换机用于将接收到的距离数据上送至监控装置。[0046]具体地，上述间隔层交换机设置在变电站自动化监控系统的间隔层，上述站控层交换机设置在变电站自动化监控系统的后台；通常，间隔层包含有变电站现场运行的那些设备的数据采集，保护和控制装置等，比如综保继电器，保护控制柜，多功能电表。站控层通常包括包括电脑，打印机监控屏幕等等，主要用于对采集上来的数据进行应用开发，以便显示在终端屏幕上;遥控指令也从站控层发出去，通过通信层最后送到间隔层去执行。[0047]进一步地，上述监控装置包括监控主机121、显示屏122和报警器123;该监控主机121分别与显示屏122和报警器123连接;该监控主机121用于接收距离数据，将距离数据发送至显示屏进行显示；监控主机121还用于判断距离数据是否异常，如果是，触发报警器进行报警。[0048]在实际实现时，如果距离数据异常，也可以直接在显示屏上有高亮、闪烁地形式标出，以提供运维人员注意。上述报警器可以为声光报警器。另外，该监控主机还可以与运维人员的移动终端如手机连接，当距离数据异常时，向运维人员的移动终端发送报警信号，以及时提醒运维人员进行维修。[0049]上述GIS设备的位移监测系统，通过激光测距的方式可以实时检测GIS设备中母线套管的位移，相较于人工测量的方式，测量便捷性和实时性更好，同时，可以对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，有利于供电系统整体的稳定性。[0050]对应于上述GIS设备的位移监测系统，本发明实施例还提供了一种GIS设备的位移监测方法，该方法应用于上述GIS设备的位移监测系统;如图6所示，该方法包括如下步骤：[0051]步骤se〇2，激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据；[0052]步骤S604,数据传输装置将距离数据传输至监控装置；[0053]步骤S606，监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。[0054]图7所示为GIS设备的位移监测系统中的信号流向示意图；激光测距传感器发射激光信号，该激光信号由对端反射板反射回散射光;激光测距传感器将发生的激光信号与反射回的散射光之间的反射时间t发送至传感器处理单元相当于上述信号处理器），传感器处理单元计算得到测量距离（即上述距离数据），通过RS232通讯模块、间隔层交换机和站控层交换机发送至监控后台（相当于上述监控装置）；其中，RS232通讯模块与间隔层交换机可以通过232通讯线连接，间隔层交换机、站控层交换机和监控后台之间通过以太网通讯线连接;监控后台判断该测量距离是否超过预设偏移基准值，如果超过，触发异常报警，工作人员收到该异常报警后，则进行人工现场检查和汇报。[0055]上述GIS设备的位移监测方法，通过该激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据;通过数据传输装置将距离数据传输至监控装置;通过监控装置用于显示距离数据，如果距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对母线套管进行运维。通过激光测距的方式可以实时检测GIS设备中母线套管的位移，相较于人工测量的方式，测量便捷性和实时性更好，同时，可以对较大范围内的GIS设备进行较为全面的检测，有利于供电系统整体的稳定性。[0056]本发明实施例还提供了一种GIS设备，该GIS设备包括GIS设备本体，还包括上述GIS设备的位移监测系统。[0057]本发明实施例提供的GIS设备，与上述实施例提供的GIS设备的位移监测系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。[0058]本发明实施例提供的GIS设备的位移监测系统、方法和GIS设备，可对全站GIS设备每一段套筒的位移量进行实时测量，并将测量的结果进行数据处理，然后传送给监控后台系统，供运维人员查阅，并且通过系统配置，可以实现重大位移量突变实时报警，以实时挺行运维人员。[0059]本发明实施例提供的GIS设备的位移监测系统、方法和GIS设备，节约大量人力提高了工作效率；可以实时对全站GIS设备位移量进行测量•，不会因恶劣天气而耽误测量;能够及时发现位移异常，便于及早发现异常；具有实时报警信号，运维人员不必一直监盘;不会因人员素质不一导致系统异常未能及时发现;降低了运维检修人员的工作强度;充分利用了变电站现有的综合自动化系统，无需投入大量的资金和设备。。[0060]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的GIS设备的具体工作过程，可以参考前述GIS设备的位移监测系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。[0061]另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0062]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0063]最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.一种GIS设备的位移监测系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的激光测距装置、数据传输装置和监控装置;所述激光测距装置设置于GIS设备的母线套管内壁上；所述激光测距装置用于采集所述母线套管内部指定位置点之间的距离数据;所述数据传输装置用于将所述距离数据传输至所述监控装置;所述监控装置用于显示所述距离数据，如果所述距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对所述母线套管进行运维。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光测距装置包括多对激光测距传感器和所述激光测距传感器对应的对端反射板；其中，每对所述激光测距传感器和对应的对端反射板位于所述母线套管横截面的一个直径上；多对所述激光测距传感器和对应的对端反射板均匀分布在所述母线套管的横截面上。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光测距装置包括三对激光测距传感器和所述激光测距传感器对应的对端反射板。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光测距装置还包括信号处理器;所述信号处理器与所述激光测距传感器连接；所述激光测距传感器用于向对应的对端反射本发射激光信号;所述对端反射板对所述激光信号进行反射，形成散射光;所述激光测距传感器还用于接收所述散射光，输出发射所述激光信号与接收到所述散射光的时间差至所述信号处理器;所述信号处理器用于接收所述时间差，输出所述时间差对应的距离数据。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述信号处理器分别与多个所述激光测距传感器连接。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据传输装置包括相互连接的通讯模块和交换机模块;所述通讯模块与所述激光测距装置连接;所述交换机模块与所述监控装置连接；所述通讯模块用于将所述距离数据传输至所述交换机模块;所述交换机模块用于实现所述距离数据在以太网内的数据交换，并最终传输至所述监控装置。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述交换机模块包括相互连接的间隔层交换机和站控层交换机;所述间隔层交换机与所述通讯模块连接;所述站控层交换机与所述监控装置连接；所述间隔层交换机用于接收变电站各个间隔的距离数据，将所述距离数据上送至所述站控层交换机;所述站控层交换机用于将接收到的所述距离数据上送至所述监控装置。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述通讯模块包括RS2：32通讯模块。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控装置包括监控主机、显示屏和报警器;所述监控主机分别与所述显示屏和所述报警器连接；a所述监控主机用于接收所述距离数据，将所述距离数据发送至所述显示屏进行显示；所述监控主机还用于判断所述距离数据是否异常，如果是，触发所述报警器进行报警。10.—种GIS设备的位移监测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求卜9任一项所述的系统;所述方法包括：激光测距装置采集母线套管内部指定位置点之间的距离数据；数据传输装置将所述距尚数据传输至监装置；所述监控装置用于显示所述距离数据，如果所述距离数据异常，输出报警信号，以提示用户对所述母线套管进行运维。

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