本发明涉及输配电设备技术领域，具体为一种基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用。
背景技术：
对变电站而言，少油设备包括互感器、套管、断路器等，设备中装有一定量的绝缘油。这些设备一般处于高电磁环境条件，对绝缘有极高的要求，且体积较小，不能采用常规的如安装到变压器、电抗器上的气体浓度、振动、压力及环境温度测试手段。
目前，变电站对这类设备的检测一般采用人工巡测，即利用运行人员巡检和试验人员定期抽检。采用的手段包括局部放电、红外、紫外测温、绝缘油色谱分析等。这些检测还不能完全可靠实施在线检测，同时由于设备的故障率并不高，设备量大，所有设备采用当前的在线检测手段的性价比不高。由于巡检和定期抽检的局限性，故障的发现率不能100％，变电站互感器、套管故障甚至爆炸、起火还时有发生，有的设备爆炸还殃及了变电站内其他设备，损失较重。
变电站在运行过程中，电力少油设备如互感器、断路器、套管的内部机构的运行状态对电力系统的安全、稳定运行具有至关重要的意义。传统的状态检测分析方法包括采用超声局放、红外测温、油色谱分析在线/离线检测和压力监控等检测周期较长，效率较低，无法实时获取电力少油设备的运行状态，且大部分的在线检测技术的准确性和可靠性还不能完全满足电网安全运行的需要。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，解决了传统的状态检测分析方法包括采用超声局放、红外测温、油色谱分析在线/离线检测和压力监控等检测周期较长，效率较低，无法实时获取电力少油设备的运行状态，且大部分的在线检测技术的准确性和可靠性还不能完全满足电网安全运行的需要的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，包括传感采集单元、处理模块、通讯模块和上位机，所述传感采集单元是由第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块组成，所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块均用于测量电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数，所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块分别与处理模块电性连接，所述处理模块是由平均值计算模块、故障分析模块、训练模型参考模块和现场报警模块组成，其中，所述平均值计算模块和故障分析模块分别通过通讯模块与上位机通讯，所述平均值计算模块用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块输送的电信号、处理该信号、对分别检测到的两组参数进行平均值计算并输出，所述训练模型参考模块和现场报警模块分别与故障分析模块电性连接，所述训练模型参考模块作为训练分析模型数据库向故障分析模块提供训练分析模型，所述现场报警模块用于根据接收到的报警指令进行现场报警，所述故障分析模块用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块输送的电信号、处理该信号、计算检测到的两组参数值与训练分析模型提供的标准数值之间的差值、判断两个差值是否处于预设故障阈值内、判断第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块是否存在故障、根据处理数据向现场报警模块发送相应报警指令以及根据处理数据向上位机上传报警信息。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块均包括mems光纤气敏传感器模块单元、mems光纤振动传感器单元、mems光纤压力传感器模块单元和mems光纤温度传感器单元。
作为本发明的一种优选技术方案，所述平均值计算模块和故障分析模块均采用tms320c2000系列dsp中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述故障分析模块输出的报警信息包括一号报警信息、二号报警信息和三号报警信息，一号报警信息为无数据异常信息，二号报警信息为第一基于mems的气敏光纤传感采集模块疑存故障信息，三号报警信息为第二基于mems的气敏光纤传感采集模块疑存故障信息。
作为本发明的一种优选技术方案，所述现场报警模块为声光报警器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通讯模块采用以太网连接通讯方式。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理模块还包括无线传输模块，所述故障分析模块通过无线传输模块与智能手机无线通信，无线传输模块采用nb-iot、lora、wifi、蓝牙、zigbee、4g无线通信方式中的一种。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，具备以下有益效果：
1、该基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，采用双组份基于mems的气敏光纤传感采集模块进行设备运行状态检测，通过取两组采集参数平均值的方式实现高精度数据采集，同时能够对两组采集模块工作状态进行监测，并在采集模块疑存故障时进行报警，实现了安全、稳定、高效的实时在线少油设备状态检测，满足高安全性和高可靠性的电网运行需要。
附图说明
图1为本发明中的系统原理框图；
图2为本发明中处理模块的系统原理框图。
图中：1、第一基于mems的气敏光纤传感采集模块；2、第二基于mems的气敏光纤传感采集模块；3、处理模块；301、平均值计算模块；302、故障分析模块；303、训练模型参考模块；304、现场报警模块；4、通讯模块；5、上位机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例
请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，包括传感采集单元、处理模块3、通讯模块4和上位机5，传感采集单元是由第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2组成，第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2均用于测量电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数，第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2分别与处理模块3电性连接，处理模块3是由平均值计算模块301、故障分析模块302、训练模型参考模块303和现场报警模块304组成，其中，平均值计算模块301和故障分析模块302分别通过通讯模块4与上位机5通讯，平均值计算模块301用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2输送的电信号、处理该信号、对分别检测到的两组参数进行平均值计算并输出，训练模型参考模块303和现场报警模块304分别与故障分析模块302电性连接，训练模型参考模块303作为训练分析模型数据库向故障分析模块302提供训练分析模型，现场报警模块304用于根据接收到的报警指令进行现场报警，故障分析模块302用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2输送的电信号、处理该信号、计算检测到的两组参数值与训练分析模型提供的标准数值之间的差值、判断两个差值是否处于预设故障阈值内、判断第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2是否存在故障、根据处理数据向现场报警模块304发送相应报警指令以及根据处理数据向上位机5上传报警信息。
具体的，第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2均包括mems光纤气敏传感器模块单元、mems光纤振动传感器单元、mems光纤压力传感器模块单元和mems光纤温度传感器单元。
本实施例中，基于mems的mems光纤气敏传感器模块单元、mems光纤振动传感器单元、mems光纤压力传感器模块单元和mems光纤温度传感器单元能够实时监测电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数，具有测点参数多样、抗电磁干扰强以及远距离传输能力好的参数采集优点，其mems光纤气敏传感器模块单元、mems光纤振动传感器单元、mems光纤压力传感器模块单元和mems光纤温度传感器单元为已经公开的广泛运用于日常生活的已知技术。
具体的，平均值计算模块301和故障分析模块302均采用tms320c2000系列dsp中的一种。
本实施例中，tms320c2000系列是美国ti公司推出的最佳测控应用的定点dsp芯片，其主流产品分为四个系列:c20x、c24x、c27x和c28x；tms320c28x系列是ti公司最新推出的dsp芯片，是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位定点dsp芯片，它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电机、马达伺服控制系统等，因此采用tms320c2000系列作为平均值计算模块301和故障分析模块302的dsp处理芯片。
具体的，故障分析模块302输出的报警信息包括一号报警信息、二号报警信息和三号报警信息，一号报警信息为无数据异常信息，二号报警信息为第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1疑存故障信息，三号报警信息为第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2疑存故障信息。
本实施例中，一号报警信息代表经故障分析模块302检测表示第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2检测无数据异常信息，二号报警信息代表经故障分析模块302检测表示第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1疑似存在故障，三号报警信息代表经故障分析模块302检测表示第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2疑似存在故障。
具体的，现场报警模块304为声光报警器。
本实施例中，采用声光报警的方式进行现场故障报警，能够快速提醒工作人员作出应对。
具体的，通讯模块4采用以太网连接通讯方式。
具体的，处理模块3还包括无线传输模块，故障分析模块302通过无线传输模块与智能手机无线通信，无线传输模块采用nb-iot、lora、wifi、蓝牙、zigbee、4g无线通信方式中的一种。
本发明的工作原理及使用流程：工作时，由第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2采集电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数，并将采集到的电信号输送至处理模块3进行处理，由平均值计算模块301首先对接收到的电信号进行处理，并对处理后得到的两组参数进行平均值计算并输出，通过以太网连接通讯的方式输出至上位机5，使检测数据精度更高，更为可靠；同时，由故障分析模块302对接收到的电信号进行处理，计算检测到的两组参数值与训练分析模型提供的标准数值之间的差值，后在计算检测到的两组参数值与训练分析模型提供的标准数值之间的差值，若差值处于预设故障阈值内，则表明该差值对应的基于mems的气敏光纤传感采集模块疑存故障，此时，故障分析模块302向现场报警模块304发送相应报警指令，由现场报警模块304进行现场故障报警，同时，通过以太网向上位机5发送具体报警信息，若检测到第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1疑存故障，即发送二号报警信息，若检测到第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2疑存故障，即发送三号报警信息；当检测到第一基于mems的气敏光纤传感采集模块1和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块2采集电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数值处于正常阈值范围时，由平均值计算模块301对分别检测到的两组参数进行平均值计算并输出。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，包括传感采集单元、处理模块(3)、通讯模块(4)和上位机(5)，其特征在于：所述传感采集单元是由第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)组成，所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)均用于测量电力少油设备处于实时运行状态的气体浓度、振动、压力及环境温度参数，所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)分别与处理模块(3)电性连接，所述处理模块(3)是由平均值计算模块(301)、故障分析模块(302)、训练模型参考模块(303)和现场报警模块(304)组成，其中，所述平均值计算模块(301)和故障分析模块(302)分别通过通讯模块(4)与上位机(5)通讯，所述平均值计算模块(301)用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)输送的电信号、处理该信号、对分别检测到的两组参数进行平均值计算并输出，所述训练模型参考模块(303)和现场报警模块(304)分别与故障分析模块(302)电性连接，所述训练模型参考模块(303)作为训练分析模型数据库向故障分析模块(302)提供训练分析模型，所述现场报警模块(304)用于根据接收到的报警指令进行现场报警，所述故障分析模块(302)用于接收经第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)输送的电信号、处理该信号、计算检测到的两组参数值与训练分析模型提供的标准数值之间的差值、判断两个差值是否处于预设故障阈值内、判断第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)是否存在故障、根据处理数据向现场报警模块(304)发送相应报警指令以及根据处理数据向上位机(5)上传报警信息。
2.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)和第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)均包括mems光纤气敏传感器模块单元、mems光纤振动传感器单元、mems光纤压力传感器模块单元和mems光纤温度传感器单元。
3.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述平均值计算模块(301)和故障分析模块(302)均采用tms320c2000系列dsp中的一种。
4.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述故障分析模块(302)输出的报警信息包括一号报警信息、二号报警信息和三号报警信息，一号报警信息为无数据异常信息，二号报警信息为第一基于mems的气敏光纤传感采集模块(1)疑存故障信息，三号报警信息为第二基于mems的气敏光纤传感采集模块(2)疑存故障信息。
5.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述现场报警模块(304)为声光报警器。
6.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述通讯模块(4)采用以太网连接通讯方式。
7.根据权利要求1所述的基于mems的靶向气敏光纤传感在少油设备状态检测中的应用，其特征在于：所述处理模块(3)还包括无线传输模块，所述故障分析模块(302)通过无线传输模块与智能手机无线通信，无线传输模块采用nb-iot、lora、wifi、蓝牙、zigbee、4g无线通信方式中的一种。
技术总结