CN105510778B - 一种避雷器在线监测终端装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种避雷器在线监测终端，包括CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块、无线通信模块，CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块三者相连，无线通信模块的一端和CPU相连，无线通信模块的另一端和天线端口相连。该装置能够利用泄漏电流为其供电，免去其与其他电气设备有金属介质连接，提高了装置的安全性，另外还可延续巡检人员以前的读数、记数习惯，又增加了泄漏电流采样、谐波分析、数据的无线远传。
Description
技术领域
本发明涉及监测终端领域，更具体的说是涉及一种避雷器在线监测终端。
背景技术
金属氧化物避雷器(简称MOA)以其优异的技术性能取代了其它类型的避雷器，成为电力系统的主要保护设备。但MOA无放电间隙，氧化锌电阻片长期承受运行电压，并有泄漏电流不断流过MOA各个串联电阻片，这个电流的大小取决于MOA热稳定和电阻片的老化程度。如果MOA在雷击电流作用下动作时发生劣化，将会使正常对地绝缘水平降低，泄漏电流增大，直至发展成为MOA的击穿损坏和爆炸。所以监测运行中MOA的工作状态，正确判断其运行状况是非常必要的。现在多使用在线监测装置对MOA的运行状况进行监测。传统的避雷器在线监测装置需要外界提供电源，而使得避雷器在线监测装置与其他电气设备有金属介质连接，安全性不高。
发明内容
本发明提供一种避雷器在线监测终端，该装置能够利用泄漏电流为其供电，免去其与其他电气设备有金属介质连接，提高了装置的安全性，另外还可延续巡检人员以前的读数、记数习惯，又增加了泄漏电流采样、谐波分析、数据的无线远传。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种避雷器在线监测终端，包括CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块、无线通信模块，CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块三者相连，无线通信模块的一端和CPU相连，无线通信模块的另一端和天线端口相连。
所述避雷器泄漏电流储能供电模块包括电阻片、动作储能电容、能源储能电容、触发电路、整流桥电路、电磁继电器、能源管理模块，所述电阻片和整流桥电路并联，整流桥电路的正极和触发电路相连，触发电路和电磁继电器串联，触发电路并联有一电流表，动作储能电容的一端和整流桥电路的正极相连，动作储能电容的另一端和电磁继电器相连，动作储能电容的另一端还连接有能源储能电容的正极，能源储能电容的负极和整流桥电路的负极相连，能源储能电容上还并联有能源管理模块。
动作储能电容的电容值很小其阻值较大，使得直流电流经电流表、电磁继电器后对能源储能电容进行充电。
能源管理模块包括充电管理电路和供电管理电路，所述充电管理电路、供电管理电路均和能源储能电容并联。
所述避雷器泄漏电流采样模块包括套接在避雷器引下线上的穿心互感器、LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器和ADC，穿心互感器侧接LPF低通滤波器，LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器、ADC依次相连，PGA可编程增益放大器、ADC同时和CPU相连。
还包括时钟同步模块，时钟同步模块和CPU相连。
CPU采用STM32L系列。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本装置能够利用泄漏电流为其供电，免去其与其他电气设备有金属介质连接，提高了装置的安全性；
2、本装置可延续巡检人员以前的读数、记数习惯，又增加了泄漏电流采样、谐波分析、数据的无线远传
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的局部图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1和图2所示一种避雷器在线监测终端，包括CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块、无线通信模块，CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块三者相连，无线通信模块的一端和CPU相连，无线通信模块的另一端和天线端口相连。
所述避雷器泄漏电流储能供电模块包括电阻片、动作储能电容、能源储能电容、触发电路、整流桥电路、电磁继电器、能源管理模块，所述电阻片和整流桥电路并联，整流桥电路的正极和触发电路相连，触发电路和电磁继电器串联，触发电路并联有一电流表，动作储能电容的一端和整流桥电路的正极相连，动作储能电容的另一端和电磁继电器相连，动作储能电容的另一端还连接有能源储能电容的正极，能源储能电容的负极和整流桥电路的负极相连，能源储能电容上还并联有能源管理模块。
能源管理模块包括充电管理电路和供电管理电路，所述充电管理电路、供电管理电路均和能源储能电容并联。
所述避雷器泄漏电流采样模块包括套接在避雷器引下线上的穿心互感器、LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器和ADC，穿心互感器侧接LPF低通滤波器，LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器、ADC依次相连，PGA可编程增益放大器、ADC同时和CPU相连。
还包括时钟同步模块，时钟同步模块和CPU相连。
CPU采用STM32L系列。
本监测终端利用MOA固有的泄漏电流对能源储能电容充电，由能源管理模块进行稳压和供电管理，由于监测终端与其他电气设备没有金属介质连接，故其安全性远高于其它在线监测装置。
图中MOA泄漏电流经整流后对能源储能电容进行充电。由于动作储能电容的电容值很小其阻值较大，使得直流电流经电流表、电磁继电器后对能源储能电容进行充电。此过程即将MOA固有的泄漏电流转换为设备工作所需电源。在监测终端首次安装或线路长时间停电后上电时，由于能源储能电容未储能，监测终端暂时不工作，待能源储能电容存储到工作所需的最低工作电压后开始工作。供电管理电路检测能源储能电容电压值，当能源储能电容电压值达到3.3V将开启装置供电，当线路停电持续一段时间后能源储能电容电压值低于2.5V将关闭装置供电。充电管理电路控制能源储能电容的最高储能电压，当能源储能电容电压充电到5V将对多余的充电能源泄放，当能源储能电容电压低于4.8V即停止泄放，保证了能源储能电容电压值最高不超过5V。现场MOA泄漏电流一般在200uA～1000uA，本装置按照200uA最低能源进行系统功率设计，可满足20分钟采样一次MOA泄漏电流的数据的工作要求。
当MOA释放雷电流时，监测终端内部的电阻片呈现低阻短路状态，雷电流通过电阻片对地释放。由于电阻片的物理特性会在电阻片上形成一个剩余电压（残压）。如图中在整流桥前有一个线绕电阻，此电阻在常态时呈现纯阻抗状态其阻抗很小，在瞬态脉冲下呈电感特性其阻抗较大，通过调整此线绕电阻的感抗即可调整整流桥在雷击泄放时整流桥输出电压。整流后的电流对动作储能电容进行充电。触发电路为一种电压型检测电路，其两端电压低于24V时其呈现断路态，其两端电压高于24V时其呈现短路态。在常态时动作储能电容其电压值仅为毫伏级，触发电路为断路态；当雷击泄放发生时，如前所述动作储能电容在瞬间充电至高于24V的电压，触发电路为短路态继而推动电磁继电器动作。电磁继电器将此信号传输至CPU单元，以获得MOA的释放雷电流动作事件，并记录下发生事件的时间。
MOA监测终端采用穿心式互感器进行MOA泄漏电流的隔离采样。泄漏电流采样回路由穿心互感器、LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器、ADC构成。穿心互感器将MOA泄漏电流隔离变换后送至LPF进行低通滤波，CPU根据ADC的采集值动态的调整PGA放大器的放大增益，以此得到一个稳定、相对测量精度较高的结果。采样完成后利用FFT变换，分离出其基波电流、三次、五次谐波电流。
如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种避雷器在线监测终端，其特征在于：包括CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块、无线通信模块，CPU、避雷器泄漏电流采样模块、避雷器泄漏电流储能供电模块三者相连，无线通信模块的一端和CPU相连，无线通信模块的另一端和天线端口相连，所述避雷器泄漏电流储能供电模块包括电阻片、动作储能电容、能源储能电容、触发电路、整流桥电路、电磁继电器、能源管理模块，所述电阻片和整流桥电路并联，整流桥电路的正极和触发电路相连，触发电路和电磁继电器串联，触发电路并联有一电流表，动作储能电容的一端和整流桥电路的正极相连，动作储能电容的另一端和电磁继电器相连，动作储能电容的另一端还连接有能源储能电容的正极，能源储能电容的负极和整流桥电路的负极相连，能源储能电容上还并联有能源管理模块。
2.根据权利要求1所述的在线监测终端，其特征在于：能源管理模块包括充电管理电路和供电管理电路，所述充电管理电路、供电管理电路均和能源储能电容并联。
3.根据权利要求1所述的在线监测终端，其特征在于：所述避雷器泄漏电流采样模块包括套接在避雷器引下线上的穿心互感器、LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器和ADC，穿心互感器侧接LPF低通滤波器，LPF低通滤波器、PGA可编程增益放大器、ADC依次相连，PGA可编程增益放大器、ADC同时和CPU相连。
4.根据权利要求1所述的在线监测终端，其特征在于：还包括时钟同步模块，时钟同步模块和CPU相连。
5.根据权利要求1所述的在线监测终端，其特征在于：CPU采用STM32L系列。
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