[发明专利]一种 GIS 特高频局部放电在线监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及GIS（Gas Insulated Switchgear：气体绝缘金属封闭开关设备）特高频（UHF:Ultra High Frequency,电磁波波段，指300MHz-3000MHz的电磁波波段）局部放电在线监测技术，特别是一种基于无线数据通讯方式的GIS特高频局部放电在线监测系统及方法。

背景技术

随着国家电力经济的发展，GIS等高压电气设备的可靠性越来越受到社会的重视，迫切需要深入开展GIS在线监测关键技术的研究。基于特高频法的GIS局部放电在线监测系统的应用，为GIS设备安全运行及状态检修提供了有力的技术支持。其中，局部放电是指高电压绝缘领域的一种现象，绝缘的一部分因为电场集中而引发放电，但放电不贯穿整个绝缘。在线监测是指在被监测设备正常运行条件下，对设备的某一个或某几个状态量进行连续的跟踪测试。

在在线监测系统中，数据通讯模块是其中重要组成部分，它的功能是将采集到的数据信息传送到后台监控系统，以便控制终端获得有效信息。目前GIS在线监测系统所用的数据通讯方法是有线连接，主要有以下几种：

(1)现场总线技术

现场总线是以单个分散的数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点并用总线相连接实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统，包括LonworkS，CAN，FF，ProfibuS等。其中以CAN和LonworkS总线技术在电力系统中的应用最为广泛。

CAN总线：CAN(Control Area Network，控制局域网络)最早由德国BOSCH公司推出，其协议也是建立在国际标准组织ISO的开放系统互联模型基础上的，并进行了优化，仅采用了其中的物理层、数据链路层、应用层，提高了实时性。其信号传输介质为双绞线。通信速率最高可达1MbPs/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps，可挂接设备最多可达110个。CAN总线采用短帧结构，每一帧有效字节数为8个，传输时间短，抗干扰能力强，是总线技术中较为可靠的。

LONWORKS总线：它是美国Echelon公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导，于1990年正式形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，运用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300bpS至1.5MbpS不等，直接通信距离可达2700m(78kbPs，双绞线)；支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质。总线可挂接的最大节点数是32000个，采用可变长的数据帧结构。

现场总线技术的出现给工业通讯的发展带来了机遇，但目前具备现场总线通信能力的智能电力现场设备品种还不够多，过渡时期虽然可通过接口和常规设备联接，但也失去了现场总线的本质优点。虽然现场总线已经在电力系统自动化综合控制系统如变电站自动化领域有了不少成功的应用经验，但却包括了LonworkS、CAN、Profibus等多种互不兼容的现场总线标准，多种现场总线标准不同而造成总线互操作极其困难。实现现场总线无缝接入以太网复杂，系统的扩展性差，多种现场总线标准不同而造成总线互操作极其困难，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，这些都导致产品价格过高和工程价值的降低。

（2）RS232和RS485总线技术

RS232和RS485接口均为串行传输接口。在线监测设备一般提供RS232接口。RS232近距离传输经转接口后转接为RS485长距离传输,并且可以方便的组建设备网络，这种方法目前应用较多。RS232的传输距离较近只有15米，一般现场在线监测装置采用RS232后，都利用RS232和RS485的转接器转接后进行传输，以增加传输距离和方便组网。

RS232,RS485只代表通讯的物理介质层和链路层，如果要实现数据的双向访问，就必须自己编写通信应用程序，但这种程序多数都不能符合ISOIOSI的规范，只能实现较单一的功能，适用于单一设备类型，程序不具备通用性。在RS232或RS485设备联成的设备网中，如果设备数量超过2台，就必须使用RS485做通信介质。RS485网的设备间要想互通信息只有通过主设备中转才能实现，这个主设备通常是PC，而这种设备网中只允许存在一个主设备，其余全部是从(Slave)设备，因而在同一个层次的不同个体间无法互通信息，设备之间互操作性不强。

（3）基于以太网的光纤工业网络