CN105158552A - 氧化锌避雷器泄漏电流监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化锌避雷器泄露电流监测系统,包括间隔层前置数据采集模块、网络层总线和上方监控诊断层，前置数据采集模块负责采集被监测线路的运行电压及其泄漏电流,并将模拟量转换成数字量,对其进行数字波形分析处理得到所要的阻性基波电流特征量,同时把处理得到的结果传递给上方监控诊断层,上方监控诊断层对运行情况进行综合判断。本发明系统通过对氧化锌避雷器运行电压和电流的提取，达到监测整个系统运行状况的目的。

Description

氧化锌避雷器泄漏电流监测系统

技术领域

本发明属于电力系统保护技术领域，涉及到一种氧化锌避雷器，具体涉及一种氧化锌避雷器泄露电流监测系统。

背景技术

跌落式(可投式、可卸式)避雷器是将配电型氧化锌避雷器改装后巧妙地安装在跌落式熔断器的跌落式机构上，达到在不断电的情况下，可以借助绝缘拉闸操纵杆方便地对避雷器进行检测、维修与更换，不但保证了线路的畅通，而且大大地减少了电力维护人员的工作强度和时间，特别适合于不宜停电的场所如通信、机场、车站、医院、繁华商业区等。

由于目前采用的氧化锌避雷器大多不带间隙，这样氧化锌阀片长期承受工频电压，运行期间总有电流流过阀片，另外再加上冲击电压及内部受潮等因素的作用，会引起避雷器阀片的老化，阻性泄露电流增加和功耗加剧，导致避雷器阀片温度升高直至发生热奔溃，从而引发电网事故。因此，对氧化锌避雷器的长期在线监测是保证其安全运行的重要手段。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种氧化锌避雷器泄露电流监测系统，通过对氧化锌避雷器运行电压和电流的提取，达到监测整个系统运行状况的目的。

本发明的技术方案是：一种氧化锌避雷器泄露电流监测系统，包括间隔层前置数据采集模块、网络层总线和上方监控诊断层，前置数据采集模块负责采集被监测线路的运行电压及其泄漏电流,并将模拟量转换成数字量,对其进行数字波形分析处理得到所要的阻性基波电流特征量,同时把处理得到的结果传递给上方监控诊断层,上方监控诊断层对运行情况进行综合判断。所述前置数据采集模块包括模拟信号提取单元和信号处理单元，模拟信号提取单元将采集到的信号传送给信号处理单元再处理。所述模拟信号提取单元包括传感器取样电路、信号放大电路、抗混叠滤波电路和电平极性变换电路，传感器取样电路对传感器取得的信号进行放大、抗干扰、抗混叠滤波及电平极性变换,使之与转换器相配合。所述抗混叠滤波电路采用二阶巴特沃斯低通滤波器。所述传感器取样电路包括泄露电流取样电路和避雷器运行电压取样电路，避雷器运行电压取样电路和泄露电流取样电路分别从连接在母线上的电压互感器的二次侧和接地端下引线上获取运行电压和泄漏电流。所述泄露电流取样电路为计数器取样电路、电阻取样电路，或者电流互感器取样电路。所述信号处理单元包括A/D采样单元、DSP处理单元和CAN接口单元，将模拟量转换为数字量之后由对数字化的电压、泄漏电流信号进行谐波分析得到基波电压及阻性基波电流、谐波电流等监测特征量,最后通过控制器挂接在总线上,把采集处理得到的监测特征量上传给上方监控诊断层。所述的监测系统包括两路CAN总线通信线路，系统在同一个时间节点上有且仅有其中一路CAN通道工作,另一路为监听状态，若主CAN总线线路发生故障,从CAN总线则自动切入运行。所述传感器取样单元放置在金属屏蔽箱中。

本发明有如下积极效果：本发明系统通过对氧化锌避雷器运行电压和电流的提取，达到监测整个系统运行状况的目的。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的系统结构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明的泄露电流监测系统包括采用基于现场总线的分层分布式结构，系统由三层组成，包括间隔层前置数据采集模块、网络层总线和上方监控诊断层。前置数据采集模块与上层主机之间仅通过两根屏蔽双绞电缆实现互连。前置数据采集模块的数据通讯接口及电源输入接口均采用光电隔离,相当于使通讯线处于悬浮状态,可保证各个前置数据采集模块的电气接地完全独立,相互之间没有电气联系,很好的解决了抗干扰、抗冲击的问题。上方监控诊断层对从下方前置数据采集模块获取的被监测设备的运行特征量进行分析和再处理,如描绘曲线、生成报表、利用综合比较法及趋势分析法对设备的运行情况做出评估和诊断等。

前置数据采集模块主要负责采集被监测的运行电压及其泄漏电流,并将模拟量转换成数字量,对其进行数字波形分析处理得到所要的阻性基波电流特征量,同时把处理得到的结果正确的传递给上方监控诊断层,上方监控诊断层对运行情况进行综合判断。前置数据采集模块主要是完成信号的取样和前置模拟处理环节,调理环节的精度和稳定度直接关系到整个系统的精度和稳定性,如果前置数据采集模块设计不当,后续的数字处理环节无论采用什么样的器件和算法都很难达到理想的效果,所以前置数据采集模块设计的好坏是不可忽视的一个环节。

本发明的前置数据采集模块包括模拟信号提取单元和信号处理单元，模拟信号提取单元是分别从连接在母线上的电压互感器的二次侧和接地端下引线上获取的运行电压和泄漏电流,采用高精度电压、电流传感器将电压、电流信号转换成低压小电流信号，然后对传感器取得的信号进行放大、抗干扰、抗混叠滤波及电平极性变换,使之与转换器相配合。信号处理单元包括A/D采样单元、DSP处理单元和CAN接口单元，采样保持器及多路转换器,将模拟量转换为数字量之后由对数字化的电压、泄漏电流信号进行谐波分析得到基波电压及阻性基波电流、谐波电流等监测特征量，最后通过控制器挂接在总线上，把采集处理得到的监测特征量上传给上方监控诊断层。前置数据采集模块主要由传感器取样，隔离放大，低通滤波和极性变换等电路组成。

传感器取样电路包括泄露电流取样电路、避雷器运行电压取样电路，泄露电流取样电路的取样电流是一个几十至几百微安的微弱信号，这样的微弱信号测量起来很困难，很容易收到外界电磁信号的干扰，因此，本发明的泄露电流取样电路可以是计数器取样电路、电阻取样电路，或者电流互感器取样电路。由于本发明主要是对电压、电流信号中的基波分量及部分谐波分量加以分析,而对高频干扰和大部分高次谐波加以限制,因此我们需要设计低通滤波电路，具体的，采用二阶巴特沃斯低通滤波器。

前置数据采集模块与上层主机之间仅通过两根屏蔽双绞电缆实现互连，CAN总线作为一种先进的控制总线，具有较强的检错和纠错能力，但在复杂工况条件下，难免出现传输介质损坏、插头松动以及CAN控制器或收发器故障等现象，从而造成系统通信暂时中断或无法正常工作的局面，为了提高系统通信的可靠性和稳定性，有效的办法是采用通信冗余机制,即系统采用2套总线，每套均包含总线电缆、驱动器和控制器,在物理层、数据链路层以及应用层实现全系统的冗余，与部分冗余方法相比，不需采用判断切换电路，大大降低了系统的故障率。在底层管理节点正常复位或上电工作后,将其中一个CAN总线控制器默认为主CAN总线(主CANA)；另外一个作为系统的备用CAN(从CANB),作为主CAN的冗余。换言之,系统在同一个时间节点上有且仅有其中一路CAN通道工作,另一路为监听状态或处于故障状态(当发生故障时)。系统正常运行时,主CAN总线(CANA)投入使用。若主CAN总线线路发生故障,从CAN总线(CANB)则自动切入运行。若在上电检测时主CAN总线已经发生故障,则从CAN总线也会自动切入运行。因此，无论哪一套总线发生故障，另一套总线均能自动保持系统正常继续工作,大大提高了整个系统的通信可靠性。CAN总线采用屏蔽双绞线，避免很强的电磁干扰从而影响信号在线检测与控制系统的工作正常。两套总线用于系统故障时，提高系统稳定性，特别是雷电等其它恶略环境损坏的情况。对于传感器，将传感器取样单元均放入具有良好电磁屏蔽效果的金属屏蔽箱中。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，包括间隔层前置数据采集模块、网络层总线和上方监控诊断层，前置数据采集模块负责采集被监测线路的运行电压及其泄漏电流,并将模拟量转换成数字量,对其进行数字波形分析处理得到所要的阻性基波电流特征量,同时把处理得到的结果传递给上方监控诊断层,上方监控诊断层对运行情况进行综合判断。

2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述前置数据采集模块包括模拟信号提取单元和信号处理单元，模拟信号提取单元将采集到的信号传送给信号处理单元再处理。

3.根据权利要求2所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述模拟信号提取单元包括传感器取样电路、信号放大电路、抗混叠滤波电路和电平极性变换电路，传感器取样电路对传感器取得的信号进行放大、抗干扰、抗混叠滤波及电平极性变换,使之与转换器相配合。

4.根据权利要求3所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述抗混叠滤波电路采用二阶巴特沃斯低通滤波器。

5.根据权利要求3所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述传感器取样电路包括泄露电流取样电路和避雷器运行电压取样电路，避雷器运行电压取样电路和泄露电流取样电路分别从连接在母线上的电压互感器的二次侧和接地端下引线上获取运行电压和泄漏电流。

6.根据权利要求5所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述泄露电流取样电路为计数器取样电路、电阻取样电路，或者电流互感器取样电路。

7.根据权利要求2所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述信号处理单元包括A/D采样单元、DSP处理单元和CAN接口单元，将模拟量转换为数字量之后由对数字化的电压、泄漏电流信号进行谐波分析得到基波电压及阻性基波电流、谐波电流等监测特征量,最后通过控制器挂接在总线上,把采集处理得到的监测特征量上传给上方监控诊断层。

8.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器泄露电流监测系统，其特征在于，所述的监测系统包括两路CAN总线通信线路，系统在同一个时间节点上有且仅有其中一路CAN通道工作,另一路为监听状态，若主CAN总线线路发生故障,从CAN总线则自动切入运行。

9.根据权利要求5所述的跌落式避雷器在线监测系统，其特征在于，所述传感器取样单元放置在金属屏蔽箱中。