CN105372540A - 用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置及其监测方法，其中监测装置包括微处理器电路，均与微处理器电路单向通讯连接的温度信号调理电路、电流信号调理电路、柜内温度信号调理电路、显示电路、键盘电路和电源电路，与微处理器电路双向通讯连接的通信接口电路，以及温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器；温度传感器和电流传感器均布设于配电开关柜中的避雷器上，柜内温度传感器布设于配电开关柜中；微处理器电路根据采集的监测数据进行避雷器的在线监测与性能判断。实现准确、及时、高效的在线监测配电开关柜避雷器性能，并利用避雷器总泄漏电流、结合避雷器本体温度数据综合判断避雷器是否发生故障，从而确保开关设备安全运行。

Description

用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及一种监测装置和监测方法，特别是涉及一种用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置及其监测方法，属于开关设备安全运行监测技术领域。

背景技术

发（变）电站，输电线路是雷击灾害的高发区，而无论是直击雷、还是感应雷，都可能不仅给区内设施造成损坏，同时也对与其相连（甚至相近）的外部设备带来冲击。因此，电力系统的高压线路送至用户自备变压器前，应该装设一套完善的防雷保护装置。

目前，我国广泛推行的是氧化物避雷器，明显提高了电力系统的安全性，产生了巨大的经济效益。在实际运行中，无间隙的氧化物避雷器(MOA)在运行电压下会有阻性泄漏电流流过，其电阻阀片上会产生热量，从而使电阻阀片温度升高。正常情况下，由于发热量较小，在一个较低的温度下避雷器MOA的散热与发热能保持平衡而不影响避雷器的正常工作。但是，随着工作时间的延长，温度的升高会使避雷器的电阻阀片老化；同时，由于环境条件的影响，避雷器MOA的阀片会受潮及劣化，从而使正常工作条件下通过的阻性泄漏电流增加，一旦系统中有过电压产生，将会使避雷器MOA产生热崩溃，甚至使避雷器MOA爆炸，从而使避雷器MOA失去保护作用。因而，为确保避雷器MOA正常发挥作用，需要定期检测避雷器MOA工作状态。

目前，国内外均采用通过测量避雷器MOA的全泄漏电流和阻性泄漏电流来判断避雷器MOA是否劣化。现有的氧化锌避雷器监测方法主要有：总泄漏电流法、阻性电流三次谐波法、基波法和常规补偿法等。然而研究发现，氧化物避雷器的总泄漏电流值的大小不能完全反映氧化锌避雷器的绝缘状况；例如，当阻性电流峰值由50uA增大到250uA时，全电流的增大可能只有百分之几，而其阻性泄漏电流峰值的大小是引起避雷器发热使其绝缘特性下降的重要指标，而阻性电流又无法直接获得，所以存在监测不及时、不到位，避雷器工作状态判断不准确等缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置及其监测方法，不仅实现准确的在线监测避雷器性能，而且可根据监测数据进行避雷器性能判断，及时有效地发现避雷器故障，从而确保开关设备安全运行。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，包括微处理器电路，均与微处理器电路单向通讯连接的温度信号调理电路、电流信号调理电路、柜内温度信号调理电路、显示电路、键盘电路和电源电路，与微处理器电路双向通讯连接的通信接口电路，以及温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器。

其中，所述温度传感器通过温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述电流传感器通过电流信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述柜内温度传感器通过柜内温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接；所述温度传感器和电流传感器均布设于配电开关柜中的避雷器上，所述柜内温度传感器布设于配电开关柜中；所述微处理器电路根据采集的监测数据进行避雷器的在线监测与性能判断。

本发明的监测装置进一步设置为：所述温度信号调理电路包括A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路，所述温度传感器包括分别与A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路相连的A相温度传感器、B相温度传感器和C相温度传感器。

以及，所述电流信号调理电路包括A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路，所述电流传感器包括分别与A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路相连的A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器。

本发明的监测装置进一步设置为：所述电流传感器包括穿心式电流互感器、屏蔽罩和双芯屏蔽导线，所述穿心式电流互感器设置在屏蔽罩内，所述穿心式电流互感器通过双芯屏蔽导线与电流信号调理电路相连。

本发明的监测装置进一步设置为：所述屏蔽罩采用非闭合生铁材料制成。

本发明的监测装置进一步设置为：所述穿心式电流互感器包括铁芯和绕制于铁芯的线圈，所述铁芯采用坡莫合金制成，所述线圈绕制有600-1200圈。

本发明的监测装置进一步设置为：所述显示电路的输出端连接有显示器，所述显示器为数码管或液晶屏。

本发明的监测装置进一步设置为：所述显示器的显示内容包括A相总泄漏电流、A相避雷器温度、B相总泄漏电流、B相避雷器温度、C相总泄漏电流、C相避雷器温度、柜内温度、雷击次数。

本发明的监测装置进一步设置为：所述电源电路采用交直流方式供电。

本发明还提供用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置的监测方法，包括以下步骤：

1）获取监测数据；

通过温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器分别采集避雷器温度、总泄漏电流和柜内温度，并作为实时监测数据传输给微处理器电路；微处理器电路将接收的监测数据进行汇总，并根据微处理器电路设定的总泄漏电流阈值结合监测数据进行避雷器性能判断；

2）判断避雷器是否遭受雷击；

若监测数据中的总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器遭受过雷击，并计入雷击次数；否则，判定避雷器未遭受雷击；

3）判断避雷器是否发生故障；

若监测数据中的避雷器温度和柜内温度均高于设定温度阈值，或者任一相避雷器温度高于设定温度阈值、且总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器发生故障，给出需要维护或更换的故障解决建议；否则，判定避雷器正常；

4）监测数据和避雷器性能的显示；

通过显示器将监测数据和步骤3）与步骤4）得到的避雷器性能判断结果进行实时显示。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、本发明提供的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，通过微处理器电路和多路监测数据采集用传感器的设置，微处理器电路根据采集的监测数据进行避雷器的在线监测与性能判断，从而实现准确、及时、高效的在线监测，以及给出避雷器故障的显示信息。

2、本发明提供的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置的监测方法，通过获取监测数据，利用设定的总泄漏电流阈值，根据总泄漏电流判断避雷器是否遭受雷击；以及利用避雷器总泄漏电流，并结合避雷器本体温度数据综合判断避雷器性能，克服阻性电流无法直接获得的不足，及时有效地发现避雷器故障，从而确保开关设备安全运行。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置的结构示意图；

图2为本发明用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置中电流传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，包括微处理器电路，均与微处理器电路单向通讯连接的温度信号调理电路、电流信号调理电路、柜内温度信号调理电路、显示电路、键盘电路和电源电路，与微处理器电路双向通讯连接的通信接口电路，以及温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器。

所述温度传感器通过温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述电流传感器通过电流信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述柜内温度传感器通过柜内温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接；所述温度传感器和电流传感器均布设于配电开关柜中的避雷器上，所述柜内温度传感器布设于配电开关柜中；所述微处理器电路根据采集的监测数据进行避雷器的在线监测与性能判断。

所述温度信号调理电路包括A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路，所述温度传感器包括分别与A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路相连的A相温度传感器、B相温度传感器和C相温度传感器；所述电流信号调理电路包括A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路，所述电流传感器包括分别与A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路相连的A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器。

所述显示电路的输出端连接有显示器，所述显示器为数码管或液晶屏；显示器的显示内容包括A相总泄漏电流、A相避雷器温度、B相总泄漏电流、B相避雷器温度、C相总泄漏电流、C相避雷器温度、柜内温度、雷击次数。所述电源电路可采用交直流方式供电。

如图2所示，所述电流传感器包括穿心式电流互感器1、屏蔽罩2和双芯屏蔽导线3，所述穿心式电流互感器1设置在屏蔽罩2内，所述穿心式电流互感器1通过双芯屏蔽导线3与电流信号调理电路相连。

所述屏蔽罩2采用非闭合生铁材料制成，将穿心式电流互感器1包裹在内，可使电流传感器不会受周围强磁场和强电场的影响；所述穿心式电流互感器1包括铁芯和绕制于铁芯的线圈，所述铁芯采用坡莫合金制成，所述线圈绕制有600-1200圈。

本发明还提供用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置的监测方法，包括以下步骤：

1）获取监测数据；

通过温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器分别采集避雷器温度、总泄漏电流和柜内温度，并作为实时监测数据传输给微处理器电路；微处理器电路将接收的监测数据进行汇总，并根据微处理器电路设定的总泄漏电流阈值结合监测数据进行避雷器性能判断；

2）判断避雷器是否遭受雷击；

若监测数据中的总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器遭受过雷击，并计入雷击次数；否则，判定避雷器未遭受雷击；

3）判断避雷器是否发生故障；

若监测数据中的避雷器温度和柜内温度均高于设定温度阈值，或者任一相避雷器温度高于设定温度阈值、且总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器发生故障，需要维护或更换；否则，判定避雷器正常；

4）监测数据和避雷器性能的显示；

通过显示器将监测数据和步骤3）与步骤4）得到的避雷器性能判断结果进行实时显示。

本发明的创新点在于，实现准确、及时、高效的在线监测配电开关柜避雷器性能，并利用避雷器总泄漏电流、结合避雷器本体温度数据综合判断避雷器性能，从而及时有效地发现避雷器故障，确保开关设备安全运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：包括微处理器电路，均与微处理器电路单向通讯连接的温度信号调理电路、电流信号调理电路、柜内温度信号调理电路、显示电路、键盘电路和电源电路，与微处理器电路双向通讯连接的通信接口电路，以及温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器；

所述温度传感器通过温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述电流传感器通过电流信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接，所述柜内温度传感器通过柜内温度信号调理电路与微处理器电路单向通讯连接；

所述温度传感器和电流传感器均布设于配电开关柜中的避雷器上，所述柜内温度传感器布设于配电开关柜中；所述微处理器电路根据采集的监测数据进行避雷器的在线监测与性能判断。

2.根据权利要求1所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述温度信号调理电路包括A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路，所述温度传感器包括分别与A相温度信号调理电路、B相温度信号调理电路和C相温度信号调理电路相连的A相温度传感器、B相温度传感器和C相温度传感器；

所述电流信号调理电路包括A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路，所述电流传感器包括分别与A相电流信号调理电路、B相电流信号调理电路和C相电流信号调理电路相连的A相电流传感器、B相电流传感器和C相电流传感器。

3.根据权利要求1所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述电流传感器包括穿心式电流互感器、屏蔽罩和双芯屏蔽导线，所述穿心式电流互感器设置在屏蔽罩内，所述穿心式电流互感器通过双芯屏蔽导线与电流信号调理电路相连。

4.根据权利要求3所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述屏蔽罩采用非闭合生铁材料制成。

5.根据权利要求3所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述穿心式电流互感器包括铁芯和绕制于铁芯的线圈，所述铁芯采用坡莫合金制成，所述线圈绕制有600-1200圈。

6.根据权利要求1所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述显示电路的输出端连接有显示器，所述显示器为数码管或液晶屏。

7.根据权利要求6所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述显示器的显示内容包括A相总泄漏电流、A相避雷器温度、B相总泄漏电流、B相避雷器温度、C相总泄漏电流、C相避雷器温度、柜内温度、雷击次数。

8.根据权利要求1所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置，其特征在于：所述电源电路采用交直流方式供电。

9.根据权利要求1所述的用于配电开关柜避雷器性能在线监测装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）获取监测数据；

通过温度传感器、电流传感器和柜内温度传感器分别采集避雷器温度、总泄漏电流和柜内温度，并作为实时监测数据传输给微处理器电路；微处理器电路将接收的监测数据进行汇总，并根据微处理器电路设定的总泄漏电流阈值结合监测数据进行避雷器性能判断；

2）判断避雷器是否遭受雷击；

若监测数据中的总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器遭受过雷击，并计入雷击次数；否则，判定避雷器未遭受雷击；

3）判断避雷器是否发生故障；

若监测数据中的避雷器温度和柜内温度均高于设定温度阈值，或者任一相避雷器温度高于设定温度阈值、且总泄漏电流大于总泄漏电流阈值，则判定避雷器发生故障，需要维护或更换；否则，判定避雷器正常；

4）监测数据和避雷器性能的显示；

通过显示器将监测数据和步骤3）与步骤4）得到的避雷器性能判断结果进行实时显示。