一种海上平台配电设备安全监测系统

技术领域

本发明涉及电力安全监测技术领域，特别是一种海上平台配电设备安全监测系统。

背景技术

海上平台电力系统复杂，设备较多，开关柜空间有限，柜内元件较多，且高压带电元件大多裸露，配电设备测温的可靠性和准确性至关重要，常见的温度监测方法主要是采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现，一般传感器壳体带有金属，且由金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，给系统的绝缘带来一定困难。目前，虽然可采用红外测温设备对配电设备进行非接触式测温，但它易受环境温度及周围的电磁场干扰，而且常用的测温装置是手持式红外热成像仪或点测仪，实现在实时在线监测较为困难，若仅仅监测开关柜内的温度，一旦温度监测机构出现故障，开关柜发生火灾的概率便会增大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种海上平台配电设备安全监测系统，包括中央控制系统、温度监测预警系统，烟雾监测开启系统、压力监测反馈系统；

所述温度监测预警系统，用于对开关柜的电气设备的温度进行检测：

所述烟雾监测开启系统，用于对开关柜内的烟雾进行检测；

所述压力监测反馈系统，用于对开关柜发生内部爆炸时进行反馈。

所述温度监测预警系统由正常值检测分系统和超预定值预警分系统构成；

所述正常值检测分系统由温度监测模块与显示模块构成，用于将开关柜内的温度值与预设温度上限值进行比较，并将正常温度值输出到显示模块；

所述超预定值预警分系统由温度监测模块、显示模块与报警模块构成，用于将开关柜内的温度值与预设温度值进行比较，当温度值超过预设温度值时将温度值传输到显示模块并且报警模块进行报警。

所述烟雾监测开启预警系统由低浓度监测分系统与高浓度监测分系统构成；

所述低浓度监测分系统包括烟雾监测模块与通风模块，用于将开关柜内的烟雾浓度与预设低烟雾浓度值进行比较，当烟雾浓度值超过预设低浓度烟雾值时，通风分模块进行通风散热；

所述高浓度监测分系统包括烟雾监测模块与通风模块，用于将开关柜内的烟雾浓度与预设高烟雾浓度进行比较，当烟雾浓度值超过预设高浓度烟雾值时，通风分模块进行通风散热。

所述通风模块包括第一通风分模块与第二通风分模块；

所述第一通风分模块，用于当烟雾浓度值超过预设低浓度烟雾值与预设高浓度烟雾值时，进行初步通风散热；

所述第二通风分模块，用于当烟雾浓度值超过预设高浓度烟雾值时，进行进阶通风散热；

所述压力监测反馈系统由压力监测模块、报警模块、通风模块、灭火模块、泄压机构、防爆导向机构构成；

所述压力监测模块，用于对开关柜内的压力进行检测，将开关柜内的压力与预设压力值进行比较；

所述报警模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行报警；

所述通风模块包括第一通风分模块与第二通风分模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行通风排气；

所述灭火模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行灭火；

所述泄压机构，用于发生爆炸情况时为开关柜泄压；

所述防爆导向机构，用于为爆炸后的爆炸物提供导向使爆炸物的崩溅方向朝向地面。

所述温度检测模块包括光纤光栅传感器、光分路器、解调器；

所述光纤光栅传感器，用于检测开关柜中各个电气设备触点的温度；

所述光分路器，用于将各个光纤光栅传感器所在的光纤汇接在一起；

所述解调器，用于将解调后的信号传输至中央控制系统。

泄压机构设置在开关柜顶部的开口处，所述泄压机构包括移动组件、缓冲罩、缓冲块，所述缓冲罩设置在所述开关柜顶部，所述缓冲罩与所述开关柜柜体之间形成泄压腔，所述缓冲罩内部安装有缓冲块，所述移动组件在发生爆炸时运动至所述缓冲块处完成泄压。

所述移动组件包括导向杆、移动板、盖板，所述导向杆对称固定在所述开口处两侧，所述导向杆之间滑动连接有移动板，所述移动板与所述盖板通过连杆固定连接，所述移动板设置于开关柜柜体内部，所述盖板设置于所述开关柜柜体外部。

所述防爆导向机构包括导向通道与防尘网，所述导向通道开口端竖直向地面设置。

所述导向通道内部设置有通风扇。

利用本发明的技术方案制作的一种海上平台配电设备安全监测系统，所达到的有益效果：

(1)光纤光栅传感器安装在开关的触点，每个开关柜中的光纤光栅传感器依次串联再延伸至开关柜外。光纤光栅传感器可以克服高电压、强磁场、海上盐雾等恶劣环境带来的干扰，准确采集所需的温度信息，可以高精度地测量开关柜内设备温度。光纤光栅温度实时在线监测系统具有高的安全性、可靠性和测量精度，安装施工方便，对测量数据进行计算机数据处理。

(2)监测系统从温度、烟雾浓度、压力三个方面对开关柜进行监测，并且采取了相应的应对措施，有效避免开关柜内温度过高发生爆炸起火现象，即使发生爆炸或火灾也有一定的防御机构。

(3)若热量集聚过多或者出现意外火源造成爆炸现象，爆炸物会沿着防爆导向通道崩向地面，因此减少了对工作人员以及周围建筑物的伤害。

(4)通过在支架底部设置有导轨滑块结构，使得支架沿着开关柜内可以移动，控制开关盒由开关柜内部移动到开关柜在外侧边缘处，方便操作人员进行检修。

附图说明

图1是本发明所述一种海上平台配电设备安全监测系统的各模块控制框图；

图2是本发明所述一种海上平台配电设备安全监测系统的光纤光栅温度传感器与光纤、光分路器、通讯电缆的连接示意图；

图3是本发明所述一种海上平台配电设备安全监测系统的温度监测模块的控制框图；

图4是本发明所述一种海上平台配电设备安全监测系统的开关柜内部结构示意图；

图5是本发明所述一种海上平台配电设备安全监测系统的开关柜外部结构示意图；

图中，1、开关柜；2、报警器；3、光纤光栅温度传感器；4、光纤；5、光分路器；6、通讯光缆；7、隔板；8、上腔；9、下腔；10、烟雾传感器；11、控制开关盒；12、通孔；13、显示器；14、防爆导向机构；15、排风扇；16、防爆导向通道；17、防尘网；18、支架；19、导轨滑块机构；20、固定杆；21、滑槽；22、齿条；23、齿轮；24、电机；25、行程开关；26、泄压机构；27、导向杆；28、移动板；29、盖板；30、缓冲罩；31、缓冲块。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述，一种海上平台配电设备安全监测系统。如图1所示，包括中央控制系统、温度监测预警系统，烟雾监测开启系统、压力监测反馈系统；所述温度监测预警系统，用于对开关柜的电气设备的温度进行检测：所述烟雾监测开启系统，用于对开关柜内的烟雾进行检测；所述压力监测反馈系统，用于对开关柜发生内部爆炸时进行反馈。

如图1所示，温度监测模块的输出端与中央控制系统的输入端相连，报警模块、显示模块的输入端与中央控制系统的输出端相连，所述温度检测模块包括光纤光栅传感器3、光分路器5、解调器；所述光纤光栅传感器，用于检测开关柜中各个电气设备触点的温度。

如图2所示，所述光分路器，用于将各个光纤光栅传感器所在的光纤汇接在一起；所述解调器，用于将解调后的信号传输至中央控制系统。所述光纤光栅温度传感器3设置在所述开关柜1中的每个开关触点上，所述光纤光栅温度传感器3通过光纤连通向开关柜1外的光分路器5，所述光分路器5的出线端经通讯光缆6连接至解调器，所述解调器将解调后的信号传输至中央控制系统。显示模块包括显示器。报警模块包括报警灯和蜂鸣器中的一种或两种。光纤光栅温度传感器3为热敏元件，光纤光栅温度传感器3是直接安装在被测物体表面的测温元件，能快速准确反应所在位置的温度信息。光纤光栅温度传感器3所在的光纤将因温度变化而实时获取光信号经光分路器5和通讯光缆6汇总至解调器，再传输至中央控制系统进行分析与识别，识别得出的温度信息由显示器13展示，也可以连接打印机打印出来，当温度超过预设值时，报警模块进行报警。光纤4具有很好的挠曲性，直径小、重量轻，可以深入到常规传感器所不能达到的部位进行检测，可直接将传感器安装到不同的开关柜上：例如0.6kV开关柜、0.38kV开关柜、GIS继保柜、各变压器等重要电力设备内的裸露触点上，以通讯光缆6为传输介质，成功地将测量信号传输至开关柜1外，实现触点运行温度的实时在线监测。设置显示器13方便了对开关柜1内的电气设备的检查监控，同时操控方便，提高测控检测效率，降低设备维护和巡检难度。采用该种方案的该系统技术指标为：测温范围：-55℃～+125℃，所有监测点测量时间：＜1s，测量精度：0.5℃，测量分辨率：0.1℃，光缆传输距离：超过45km。结构简单、便于布置、适应能力强，光纤光栅传感器3可以克服高电压、强磁场、海上盐雾等恶劣环境带来的干扰，准确采集所需的温度信息，可以高精度地测量开关柜1内设备温度。

如图1所示，所述温度监测预警系统由正常值检测分系统和超预定值预警分系统构成；所述正常值检测分系统由温度监测模块与显示模块构成，用于将开关柜内的温度值与预设温度上限值进行比较，并将正常温度值输出到显示模块；

如图1所示，所述超预定值预警分系统由温度监测模块、显示模块与报警模块构成，用于将开关柜内的温度值与预设温度值进行比较，当温度值超过预设温度值时将温度值传输到显示模块并且报警模块进行报警。以高压开关柜为例，母线的允许温升为75度，考虑环境温度(比如35度)，则正常运行时的最高温度不能超过110度，在低于110度时，正常值检测分系统工作，在温度超过110度时，高压开关柜中温度过高，超预定值分系统工作。

如图1所示，所述烟雾监测开启系统由低浓度监测分系统与高浓度监测分系统构成；所述低浓度监测分系统包括烟雾监测模块与通风模块，用于将开关柜内的烟雾浓度与预设低烟雾浓度值进行比较，当烟雾浓度值超过预设低浓度烟雾值时，通风分模块进行通风散热；所述高浓度监测分系统包括烟雾监测模块与通风模块，用于将开关柜内的烟雾浓度与预设高烟雾浓度进行比较，当烟雾浓度值超过预设高浓度烟雾值时，通风分模块进行通风散热。烟雾监测模块包括设置在开关柜顶部的烟雾传感器10，所述开关柜1由隔板7分为上腔8与下腔9，所述上腔8设置有烟雾传感器10，所述下腔内设置压力传感器，所述下腔9布置有控制开关盒11，控制开关设置于所述控制开关盒11内，所述隔板7开设有通孔12，所述通孔12将所述上腔8与所述下腔9中空气流通。并且通孔12处安装有控制阀。开关柜1内的电力零部件在工作时候会产生大量的热，热量集聚过多就会发生起火现象，一旦有起火现象，便会在开关柜1内聚集有烟雾，烟雾传感器10将发出信号，中央控制系统接收到信号再控制报警模块2工作，提示工作人员，并且开启通风模块，进行迅速排放热量避免发生爆炸。

如图1所示，所述通风模块包括第一通风分模块与第二通风分模块；所述第一通风分模块，用于当烟雾浓度值超过预设低浓度烟雾值与预设高浓度烟雾值时，进行初步通风散热；所述第二通风分模块，用于当烟雾浓度值超过预设高浓度烟雾值时，进行进阶通风散热。第一通风模块包括低速风机，第二通风模块包括高速风机，开关柜中的烟雾浓度比较低时，仅开启第一通风模块即可；若开关柜中的烟雾浓度浓度很高，则开启第一通风模块、第二通风模块。采用上述方案，对于不同的情况开启不同的设备，对开关柜中每一个发展的阶段均有相应的解决措施，保证安全性。

如图1所示，所述压力监测反馈系统由压力监测模块、报警模块、通风模块、灭火模块、泄压机构、防爆导向机构构成；所述压力监测模块，用于对开关柜内的压力进行检测，将开关柜内的压力与预设压力值进行比较；所述报警模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行报警；所述通风模块包括第一通风分模块与第二通风分模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行通风排气；所述灭火模块，用于当开关柜内压力值超过预设压力值时，进行灭火；所述泄压机构，用于发生爆炸情况时为开关柜泄压；所述防爆导向机构，用于为爆炸后的爆炸物提供导向使爆炸物的崩溅方向朝向地面。若温度监测模块与烟雾监测模块均失效或者开关柜内的压力急剧升高产生爆炸危险时，压力监测反馈系统起到保护作用，当开关柜内的压力急剧升高，报警模块、通风模块、灭火模块均启动，同时泄压机构将开关柜内的压力释放。其中，灭火模块为设置在开关柜内部的二氧化碳储罐，在压力升高有爆炸危险时，二氧化碳储罐内的气体排出，中和开关柜内的氧气含量，降低爆炸风险，在二氧化碳储罐气体排出时，通孔12处的控制阀关闭将上腔与下腔隔开，避免由于二氧化碳引起的烟雾造成对烟雾传感器的干扰。

如图4所示，泄压机构26设置在开关柜1顶部的开口处，所述泄压机构26包括移动组件、缓冲罩30、缓冲块31，所述缓冲罩30设置在所述开关柜1顶部，所述缓冲罩30与所述开关柜1柜体之间形成泄压腔，所述缓冲罩30内部安装有缓冲块31，所述移动组件在发生爆炸时运动至所述缓冲块31处完成泄压。

如图4所示，所述移动组件包括导向杆27、移动板28、盖板29，所述导向杆27对称固定在所述开口处两侧，所述导向杆27之间滑动连接有移动板28，所述移动板28与所述盖板29通过连杆固定连接，所述移动板28设置于开关柜1柜体内部，所述盖板29设置于所述开关柜1柜体外部。在开关柜1柜体顶部设置有泄压机构26，可以在很大程度上降低爆炸时对周边建筑的危害，一旦发生爆炸事故，移动板28沿导向杆27向上移动，由于盖板29与移动板28通过连杆固定，盖板29向上运动，当盖板29脱离开关柜1柜体时，开关柜1内的气体流向缓冲罩30内泄压，盖板29冲向缓冲块31，在缓冲块31的作用下减小对缓冲罩30的作用力，泄压之后，盖板29又落回到开关柜1柜体上方。缓冲块31选择缓冲弹簧或者缓冲橡胶块。

如图4-5所示，所述防爆导向机构14包括导向通道16与防尘网17，所述导向通道16开口端竖直向地面设置。所述导向通道16内部设置有通风扇15。正常使用情况下，排风扇15启动会对柜体内起到通风排气的作用，及时将开关柜1内产生的热量释放到柜体外面，若热量集聚过多或者出现意外火源造成爆炸现象，爆炸物会沿着防爆导向通道16崩向地面，因此减少了对工作人员以及周围建筑物的伤害。所述防爆导向通道16与所述开关柜1连通处安装有防尘网17，排风扇15工作的过程中也会将灰尘带入开关柜1内，在开关柜1与防爆导向通道16的连通处设置防尘网17，减少灰尘的积累。

所述光纤光栅温度传感器3包括绝缘外壳。所述绝缘外壳为陶瓷材料制成的外壳应用具有陶瓷外壳的光纤光栅传感器，起到一定的绝缘作用，避免采用金属外壳而会产生带电现象而影响检测。

如图4所示，所述控制开关盒11固定在支架18上，所述支架18在导轨滑块机构19的作用下沿所述开关柜1底部平面往复移动，所述支架18两侧固定有固定杆20，所述开关柜1柜体内部设有滑槽21，所述固定杆20与所述滑槽21滑动连接，所述固定杆20上固定有齿条22，所述齿条22与齿轮23相啮合，齿轮轴与所述固定杆20相互平行，所述齿轮轴与电机24相连接，所述开关柜1开口处的柜体壁上设置有行程开关25。由于控制开关一般设置在开关柜1内部，在进行线路检修与安装时往往需要操作人员进入开关柜1内部，而开关柜1内空间有限，不便于操作，因此通过在支架18底部设置有导轨滑块结构，使得支架18沿着开关柜1内可以移动，控制开关盒11由开关柜1内部移动到开关柜1在外侧边缘处，方便操作人员进行检修。在使用时，电机24在中央控制系统发出的指令下启动，带动齿轮轴转动，齿轮23随之转动，由于齿轮23与齿条22相互啮合，齿条22带动固定杆20沿滑槽21移动，支架18底部的导轨滑块机构19与之相互配合，实现支架18沿开关柜1内部进行移动。其中当支架18运动至开关柜1最外侧时，行程开关25控制运动极限位置，电机24停止运转。电机24与齿轮轴之间可以安装有减速器，避免电机24运转速度过快。

工作过程：开关柜内的温度会随着使用而产生浮动，在开关柜内的温度在正常范围时，由光纤光栅传感器3检测温度并将信号传输给中央控制系统，中央控制系统将温度信息传输给显示模块并在显示器上显示，当开关柜内的温度超过正常温度范围，即达到预设值，中央控制系统将温度信息传输至报警模块并发出警报；在温度监测预警系统失效的情况下，温度远远超过正常温度值便会在开关柜内充满烟雾，烟雾监测模块检测开关柜内的烟雾浓度并根据烟雾浓度值不同启动不同数量的通风模块；若温度监测系统与烟雾监测系统均未起到作用，开关柜内的压力也会逐渐上升甚至发生爆炸风险，压力监测反馈模块检测到开关柜内的压力值并传输给中央控制系统，进而通风模块、报警模块、灭火模块均启动，同时一旦发生爆炸事故，泄压机构对压力进行释放，避免开关柜内的零部件散落至四面八方。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。