CN101799492A - 避雷器无线在线监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种避雷器无线在线监测装置包括计算机主机、多个无线传感器基站、多个无线泄漏电流监测传感器和多个无线电压监测传感器。上述多个无线传感器基站之间采用长距离无线双向数据传输，计算机主机至少与其中的一个无线传感器基站的通讯接口相连接，并通过该无线传感器基站向所有无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器发送和接收数据信息。最终由主机主控软件的人机对话界面实现对更大区域的无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器的参数设定、数据运算、数据存储、被测避雷器设备的状态评估、告警和告警信息发布等功能。本发明具有低成本、低功耗、高安全性、高可靠和环境适应性好的特点。

Description

避雷器无线在线监测装置
技术领域
本发明属电子信息领域，特别是指一种基于无线传感器网络的避雷器无线在线监测装置。
背景技术
电力高压避雷器是保障电网安全运行的重要设备，它主要用于将雷击电流和超限浪涌电流安全的传导到大地，限制高压线路过电压，保护其他输配电设备免遭雷击和浪涌的损害。变电站通常安装有数量众多的各种避雷器，由于避雷器工作时要承受巨大的瞬时功率，其特性通常会劣化，泄漏电流会逐步增大，当这种劣化到一定程度后就会导致避雷器故障；制造缺陷、避雷器芯棒受潮等原因也会导致泄漏电流增大甚至避雷器爆炸的故障；另外气候、环境潮湿也会导致泄漏电流增大。泄漏电流由阻性分量和容性分量组成，一般地避雷器芯棒的阻性电流值大小表征了避雷器的质量状态，测量避雷器芯棒阻性电流的大小可以判断避雷器的质量状态，所以为了避免避雷器损坏事故，通常要定期监测避雷器的泄漏电流。
现有的方法是人工定期观测总泄漏电流，通过记录总泄漏电流的大小、天气情况等因素人工判决避雷器的质量状态，这需要大量的人工，并且判读的准确性取决于操作工人的技术水平和责任心，具有人为因素的决策风险，如果采用通常的工业测控网络进行在线监测，可以减少人工的投入，但有可能将雷击能量通过测控网络导入到变电站控制室，面临巨大的安全风险，所以普通工业测控网络应用在变电站避雷器泄漏电流在线监测方面是有巨大安全风险的，是不适宜的。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题，提出一种低成本、低功耗、高安全性、高可靠，环境适应性好的避雷器无线在线监测装置。
本发明的一种避雷器无线在线监测装置，它包括计算机主机、多个无线传感器基站、多个无线泄漏电流监测传感器和多个无线电压监测传感器，其特征在于上述无线传感器基站是由微控制器、双通道数字无线通讯模块、通讯接口、存储器和供电单元组成，接受和发送至少一个以上的泄漏电流监测传感器和一个以上的无线电压监测传感器的数字信息，上述的双通道数字无线通讯模块包含两路900MHZ长距离射频链路和天线、两路2.4GHZ短距离射频链路和天线，上述的通讯接口至少包括10/100BAST以太网、CAN、RS485接口的一种；上述无线泄漏电流监测传感器包括控制电路、泄漏电流传感器、泄漏电流调理电路、温度湿度传感器、2.4GHZ短距离射频链路和天线、LCD显示单元、供电单元；上述无线电压监测传感器包括控制电路、2.4GHZ短距离射频链路和天线、电压调理取样单元、供电单元；上述多个无线传感器基站之间采用长距离无线双向数据传输，计算机主机至少与其中的一个无线传感器基站的通讯接口相连接，并通过该无线传感器基站向所有无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器发送和接收数据信息。上述无线泄漏电流监测传感器中的供电单元包括环境能源获取单元、储能单元、DC/DC转换电路和备用电池。
本发明是一个由计算机主机、无线传感器基站、无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器所组成的三级监测网络工作模式的避雷器无线在线监测装置，通过各区域分布的无线传感器基站间的长距离无线双向数据传输；无线传感器基站和无线泄漏电流监测传感器及无线电压监测传感器的短距离无线双向数据传输。上述无线电压监测传感器主要完成其监测相线的电压谐波和相位信息，其相位信息发送给同相线的无线泄漏电流监测传感器，以作为计算阻性电流的参考相位。上述无线泄漏电流监测传感器主要完成其监测的避雷器的总泄漏电流及其谐波分量，并根据对应相线的无线电压监测传感器发来的相位(相对电流的角度)信息计算阻性电流。上述无线传感器基站完成上述传感器信息的收集与发布，将众多的传感器组成一个多路由的无线传感器网络，其自身是这个网络中的一个骨干节点。上述计算机主机是一个包括专用控制软件的计算机，计算机主机至少和一个无线传感器基站的通讯接口相连接，是传感器网络的核心，完成全系统的无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器的数据采集、参数设定、数据运算、数据存储、被测避雷器设备的状态评估、告警和告警信息发布以及人机交互等功能。
附图说明
图1为本发明的避雷器无线在线监测装置的系统方块原理图。
图2为本发明的无线传感器基站的工作原理图。
图3为本发明的无线泄漏电流监测传感器的工作原理图。
图4为本发明的无线电压监测传感器的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示：本发明的避雷器无线在线监测装置包括计算机主机、多个无线传感器基站、多个无线泄漏电流监测传感器和多个无线电压监测传感器。上述多个无线传感器基站之间采用长距离无线双向数据传输，计算机主机至少与其中的一个无线传感器基站的通讯接口相连接，并通过该无线传感器基站向所有无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器发送和接收数据信息。
如图2所示，无线传感器基站是由微控制器、双通道数字无线通讯模块、通讯接口、存储器RAM和供电单元组成，上述双通道数字无线通讯模块是两路900MHZ的长距离射频链路和天线、两路2.4GHZ的短距离射频链路和天线；上述通讯接口包括10/100BAST以太、CAN、RS485接口。
如图3所示，上述无线泄漏电流监测传感器包括控制电路MCU、泄漏电流传感器、泄漏电流调理电路、温度湿度传感器、2.4GHZ短距离射频链路和天线、LCD显示单元、供电单元。上述控制电路包括微控制器(MCU)；上述泄漏电流传感器采用微电流互感器，其功能是完成泄漏电流取样、并为高强度雷击电流提供安全泄放通路；上述泄漏电流调理电路包括保护电路、运算放大器和A/D转换电路，其功能是保护整个无线泄漏电流监测传感器不被雷击损坏、调理泄漏电流到适合A/D的电压，完成A/D转换功能；上述温度湿度传感器是由集成数字式温湿度传感器和接口电路组成，通过SPI总线与MCU交换数据，其功能是监测环境温湿度，为系统提供避雷器工作环境的温湿度数据，从而为故障诊断提供数据支持；上述供电单元包括环境能源获取单元、储能单元、DC/DC转换电路和备用电池，所述的环境能源获取单元包括泄漏电流窃取电路、保护电路，功能是从工作环境中获取无线泄漏电流监测传感器正常工作所需的电能，所述的储能单元包括充电电路。可充电电池，其功能是储存环境能源获取单元收集的能源。
如图4所示，上述无线电压监测传感器包括控制电路、2.4GHZ短距离射频链路和天线、电压调理取样单元、供电单元。上述控制电路包括微控制器MCU；上述电压取样调理单元包括标准电压互感器和A/D转换电路，其功能是采集各相位的电压相位信息和电压幅值信息，上述供电单元包括一个多路低功耗DC/DC转换电路、储能单元和电池，其功能是将储能单元或备用电池的能源转换成合适的电压，以保证无线电压监测传感器正常工作。

Claims (2)

1.一种避雷器无线在线监测装置，它包括计算机主机、多个无线传感器基站、多个无线泄漏电流监测传感器和多个无线电压监测传感器，其特征在于上述无线传感器基站是由微控制器、双通道数字无线通讯模块、通讯接口、存储器和供电单元组成，接受和发送至少一个以上的泄漏电流监测传感器和一个以上的无线电压监测传感器的数字信息，上述的双通道数字无线通讯模块包含两路900MHZ长距离射频链路和天线、两路2.4GHZ短距离射频链路和天线，上述的通讯接口至少包括10/100BAST以太网、CAN、RS485接口的一种；上述无线泄漏电流监测传感器包括控制电路、泄漏电流传感器、泄漏电流调理电路、温度湿度传感器、2.4GHZ短距离射频链路和天线、LCD显示单元、供电单元；上述无线电压监测传感器包括控制电路、2.4GHZ短距离射频链路和天线、电压调理取样单元、供电单元；上述多个无线传感器基站之间采用长距离无线双向数据传输，计算机主机至少与其中的一个无线传感器基站的通讯接口相连接，并通过该无线传感器基站向所有无线泄漏电流监测传感器和无线电压监测传感器发送和接收数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种避雷器无线在线监测装置，其特征在于所述的无线泄漏电流监测传感器中的供电单元包括环境能源获取单元、储能单元、DC/DC转换电路和备用电池。
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