CN105628103A - 高压直流输电系统接地极状态监测装置 - Google Patents

高压直流输电系统接地极状态监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高压直流输电系统接地极状态监测装置。其特点是：包括微处理器，该微处理器分别与数字温湿度传感器、数字水温传感器、水位传感器、天线(1)、晶体振荡器和电池连接。本发明的有益效果是：1、有效减少高压直流输电系统接地极运维的人员、时间及工作量，减轻了一线生产人员的工作强度，提高了工作效率，节约用工成本。2、高度集成化、结构简单的设计，使装置具有环境适应性好、安全可靠性高、长期免维护的特点、同时易于安装和使用。

Description

高压直流输电系统接地极状态监测装置
技术领域
本发明涉及一种高压直流输电系统接地极状态监测装置。
背景技术
直流接地极作为直流输电系统的重要组成部分，主要作用是为直流电流提供低阻通路，限制中性点电位及流过两极的不平衡电流。它的安全可靠运行对直流输电系统起着至关重要的作用。目前国内高压直流输电工程接地极多为浅埋型陆地接地极。对于该类型的接地极，极址土壤保持良好的导电和导热性能、较大的热熔系数和足够的湿度，才能保证接地极在运行中有良好的热稳定性能。由于不同土壤电阻率的接地极呈现出不同的电阻率值，在直流电流的作用下，接地电极温度将升高，当温度升高到一定程度是，土壤中的水分将可能被蒸发掉，土壤的导电性能将会变差，接地电极将出现热不稳定，严重时将可使土壤烧结成几乎不导电的玻璃状体，电极将丧失运行功能。而反映接地电极温升的主要土壤参数有接地极水温、水位及环境土壤的温湿度等。为能够掌握接地极水温、水位及环境土壤的温湿度等数据，接地极一般设有监测井，分别用于测量水位、水温和环境土壤温湿度。由于接地极一般选址在具换流站较远，地势开阔处，考虑防盗措施，监测井上方均附有钢筋混凝土结构的盖板。
传统方法测量接地极水位、水位及环境温湿度需要运维人员现场将监测井盖板抬起后开展手动测量、记录等工作，由于每个盖板重量较重，需多名运维人员采用特殊工具才能抬起，测量采集接地极全部监测井信息需耗费大量的用工及时间成本。因此，生产现场急需一种能够实时准确的测量接地极水温、水位及环境土壤温湿度的装置，在不减少工作项目及内容得基础上，即能减少运维人员工作时间及工作量，同时又能掌握接地极的运行情况，以此来提高接地极设备的精益化水平，达到接地极管理提升的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压直流输电系统接地极状态监测装置，能够对高压直流输电系统接地极进行实时准确的测量接地极水温、水位及环境土壤温湿度工作。
一种高压直流输电系统接地极状态监测装置，其特别之处在于：包括微处理器，该微处理器分别与数字温湿度传感器、数字水温传感器、水位传感器、天线、晶体振荡器和电池连接。
其中微处理器通过无线外设外围电路与天线连接。
其中电池采用锂亚硫酰氯电池。
还包括金属外壳，在该金属外壳内安装有所述的微处理器、晶体振荡器和电池；
其中在该金属外壳上固定安装有射频同轴连接器，在该射频同轴连接器上安装有天线，该射频同轴连接器的外导体与金属外壳之间直接接触，从而使两者之间电位相等，而该射频同轴连接器的内导体与微处理器连接；其中在金属外壳上固定安装有数字温湿度传感器的温湿度探头，在该温湿度探头内安装有数字温湿度传感器；其中在金属外壳上固定安装有电缆防水接头，该电缆防水接头通过防水电缆与水位及水温探头连接，在该水位及水温探头内安装有数字水温传感器和水位传感器。
本发明的有益效果是：1、有效减少高压直流输电系统接地极运维的人员、时间及工作量，减轻了一线生产人员的工作强度，提高了工作效率，节约用工成本。2、高度集成化、结构简单的设计，使装置具有环境适应性好、安全可靠性高、长期免维护的特点、同时易于安装和使用。3、超低功耗的设计，使装置设计使用寿命可达10年以上。4、可以采用采用间歇工作的方式，或者采用基于蓝牙4.0BLE无线通信技术，可通过支持蓝牙4.0的Android、IOS等手机、平板电脑等智能移动终端实时的查看现场数据，做到了便携化巡视。
附图说明
附图1为本发明的逻辑原理框图；
附图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明提供了一种高压直流输电系统接地极状态监测装置，包括微处理器，该微处理器分别与数字温湿度传感器、数字水温传感器、水位传感器、天线1、晶体振荡器和电池连接。其中微处理器通过无线外设外围电路与天线1连接。其中电池采用锂亚硫酰氯电池。
还包括金属外壳3，在该金属外壳3内安装有所述的微处理器、晶体振荡器和电池；其中在该金属外壳3上固定安装有射频同轴连接器2，在该射频同轴连接器2上安装有天线1，该射频同轴连接器2的外导体与金属外壳3之间直接接触，从而使两者之间电位相等，而该射频同轴连接器2的内导体与微处理器连接；其中在金属外壳3上固定安装有数字温湿度传感器的温湿度探头5，在该温湿度探头5内安装有数字温湿度传感器；其中在金属外壳3上固定安装有电缆防水接头4，该电缆防水接头4通过防水电缆6与水位及水温探头7连接，在该水位及水温探头7内安装有数字水温传感器和水位传感器。
进一步的，本发明提供了一种高压直流输电系统接地极状态监测装置，包括数字温湿度传感器、数字水温传感器、水位传感器、微处理器、电池、无线外设外围电路、晶体振荡器、天线1设备。
1、所述的数字温湿度传感器对于湿度的测量主要依靠电容性聚合体湿敏感元件，吸收水分后其介电常数明显改变，随着水分子增多，温湿度传感器的电容量增加，根据电容量的变化测得相对湿度。数字温度传感器采用高精度数字式温湿度传感器芯片，具有自动校准、测量准确度高、响应速度快的特点，其温度测量范围：-40℃～+85℃；温度测量精度：±1℃(0℃～+50℃)；
2、所述的数字温湿度传感器对于温度的测量主要依靠能隙材料的测温元件，由温度传感器产生温度信号，经过放大，送至A/D转换进行转换、校准、纠错，生成数据。相对湿度测量范围：0～100％RH；相对湿度测量精度：±3％RH(20％RH～80％RH25℃)。
3、所述的数字水温感器采用接触式测温方式，将温度探头完全浸没于被测介质中，可测量各种液体、气体等流体的温度，温度探头采用耐侵蚀性能良好的316L不锈钢材质。数字水温感器温度测量范围：-40℃～+85℃，温度测量精度：±1℃(0℃～+50℃)。
4、所述的水位传感器核心是一个扩散硅压力敏感元件，在硅基片上采用离子注入并经激光修正制成惠斯登电桥，过程压力作用于传感器的隔离膜片上使膜片产生位移，通过膜盒内的硅油压力传递到硅基片上，同时参考端的压力(如大气压)作用于硅片的另一测，这样在硅片的两边就加上了一个差压，差压在硅片上产生了一个应力场，使惠斯登电桥失去平衡而产生了一个与压力成正比的电压输出信号。水位传感器液位测量范围：0～10m，液位测量精度：±1％±0.02m(0℃～+40℃)。
5、所述的传感器满足多种环境下的监测需求，主控器防护等级为IP66以上，探头防护等级可达到IP68。
6、所述的微处理器为功能强大、高灵活性的多协议SoC(芯片级系统)，支持蓝牙和2.4GHz超低功耗无线应用，具有高集成度、低成本、处理能力强、低功耗和小体积等特点。
7、所述的电池采用锂亚硫酰氯电池，为长寿命一次性电池，自放电率低、工作电压稳定、工作温度范围广，电池电量耗尽后可更换电池继续使用。
8、所述的无线外设外围电路是微控制器实现无线通信功能所必须的电路。
9、所述晶体振荡器为微处理器的无线收发模块提供基准时钟，确保无线通信频率在额定误差范围之内。
10、所述天线1用于辐射和接收无线信号。
实施例1：
1、硬件电路结构：
如图1所示，一种接地极水井状态监测装置的硬件电路主要由微处理器、晶体振荡器、无线外设外围电路、天线1、电池、数字温湿度传感器、数字水温传感器、压力传感器组成。
上述微处理器为无线多协议SoC(芯片级系统)，支持蓝牙和2.4GHz超低功耗无线应用，具有高集成度、低成本、处理能力强、低功耗和小体积等优势。微处理器用于无线通信、控制外备、处理数据等工作。上述晶体振荡器为微处理器的无线收发模块提供基准时钟，确保无线通信频率在额定误差范围之内。上述无线外设外围电路是微控制器实现无线通信功能所必须的电路。上述天线1用于辐射和接收无线信号。上述电池为微处理器提供工作所需的电源。电池采用大容量的锂亚硫酰氯电池，该种电池为低功耗系统的优选电池。
上述数字温湿度传感器用于测量水井内空气的温度、相对湿度，所述数字温湿度传感器连接到微处理器的I/O，微处理器通过I/O控制数字温湿度传感器工作并为其供电。
上述数字温度传感器用于测量水井的水温，所述数字温度传感器连接到微处理器的I/O，微处理器通过I/O控制数字温度传感器工作并为其供电。
上述压力传感器用于测量水井的水位。压力传感器由扩散硅压力敏感元件、数模转换器组成。所述扩散硅压力敏感元件用于检测水压相对于大气压的压力差，它输出一个与压力差成正比的电压信号，该电压信号通过模数转换器的放大、模-数转换后成为数字信号，该数字信号经过运算处理后得到水位数据。微处理器通过I/O控制水位传感器工作并为其供电。
2、外形结构：
如图2所示，接地极水井状态监测装置的外形结构包括天线1、射频同轴连接器2、金属外壳3、电缆防水接头4、温湿度探头5、防水电缆6、水位及水温探头7。
金属外壳3内部安装控制电路板和电池，数字温湿度传感器、数字温度传感器、压力传感器通过导线与控制电路板连接。
天线1安装在射频同轴连接器2上，天线1采用可更换设计，可根据实际需求更换不同尺寸、类型、增益的天线1，还可以使用天线延长线来转接天线1。
射频同轴连接器2固定在金属外壳3上，射频同轴连接器2的外导体与金属外壳3短路，两者之间电位相等。射频同轴连接器2的内导体连接到硬件电路的天线1端口。
温湿度探头5固定在金属外壳3上，其内部安装数字温湿度传感器，数字温湿度传感器通过导线与控制电路板连接。温湿度探头5具备良好的防护及防水透气性能，它能阻值液态水进入内部，但允许气态水分子通过，因此对空气湿度的测量结果值影响很小。
电缆防水接头4固定在金属外壳3上，防水电缆6通过电缆防水接头4固定在金属外壳3上。防水电缆6为柔性屏蔽电缆，具备良好的耐油性、耐磨损性能、耐高低温性能。
水位及水温探头7内部装配数字温度传感器和水位传感器，传感器电路通过防水电缆6与控制电路板连接。水位及水温探头7需要投入水中用于测量水位、水温，其内部用环氧树脂或硅橡胶灌封，可确保不因浸水而造成硬件电路的损坏。
3、工作原理：
接地极水井状态监测装置采用间歇工作的方式：微处理器定时启动测量空气温度、空气相对湿度、水位、水温、电池电压等参数，将数据汇总处理后通过无线信道发送出去，完成一次工作后便关闭所有外围设备的电源，然后进入超低功耗的休眠状态。很明显，对于本领域技术人员而言，上述微处理器的工作程序属于现有常规技术手段。
接地极水井状态监测装置支持低功耗蓝牙协议(BLE)和自定义2.4G无线协议，通过支持BLE的手机、平板电脑等移动设备在现场查看接地极水井状态，也可以通过专用的无线传感器网络平台实现接地极水井状态实时在线监测功能。

Claims (4)

1.一种高压直流输电系统接地极状态监测装置，其特征在于：包括微处理器，该微处理器分别与数字温湿度传感器、数字水温传感器、水位传感器、天线(1)、晶体振荡器和电池连接。
2.如权利要求1所述的高压直流输电系统接地极状态监测装置，其特征在于：其中微处理器通过无线外设外围电路与天线(1)连接。
3.如权利要求1所述的高压直流输电系统接地极状态监测装置，其特征在于：其中电池采用锂亚硫酰氯电池。
4.如权利要求1所述的高压直流输电系统接地极状态监测装置，其特征在于：还包括金属外壳(3)，在该金属外壳(3)内安装有所述的微处理器、晶体振荡器和电池；
其中在该金属外壳(3)上固定安装有射频同轴连接器(2)，在该射频同轴连接器(2)上安装有天线(1)，该射频同轴连接器(2)的外导体与金属外壳(3)之间直接接触，从而使两者之间电位相等，而该射频同轴连接器(2)的内导体与微处理器连接；
其中在金属外壳(3)上固定安装有数字温湿度传感器的温湿度探头(5)，在该温湿度探头(5)内安装有数字温湿度传感器；
其中在金属外壳(3)上固定安装有电缆防水接头(4)，该电缆防水接头(4)通过防水电缆(6)与水位及水温探头(7)连接，在该水位及水温探头(7)内安装有数字水温传感器和水位传感器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111740394A (zh) * 2020-05-12 2020-10-02 南方电网科学研究院有限责任公司 一种共用接地极入地电流的抑制方法及装置
CN111948482A (zh) * 2020-08-24 2020-11-17 西南交通大学 计及温度与土壤类型的接地极频率敏感特性试验评估方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879056A (zh) * 2012-07-31 2013-01-16 辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种用于直流接地极检测的无线传感装置
CN102879050A (zh) * 2012-07-31 2013-01-16 辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种用于直流接地极检测井水位和温度在线监测系统
CN202956146U (zh) * 2012-12-06 2013-05-29 宁夏电力公司检修公司 一种直流接地极检测井监测装置及其系统
CN203014486U (zh) * 2012-11-09 2013-06-19 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种直流接地极在线监测系统
CN205038280U (zh) * 2015-10-26 2016-02-17 四川电力设计咨询有限责任公司 直流换流站接地极在线监测系统
CN205861094U (zh) * 2016-02-29 2017-01-04 国家电网公司 高压直流输电系统接地极状态监测装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102879056A (zh) * 2012-07-31 2013-01-16 辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种用于直流接地极检测的无线传感装置
CN102879050A (zh) * 2012-07-31 2013-01-16 辽宁省电力有限公司鞍山供电公司 一种用于直流接地极检测井水位和温度在线监测系统
CN203014486U (zh) * 2012-11-09 2013-06-19 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种直流接地极在线监测系统
CN202956146U (zh) * 2012-12-06 2013-05-29 宁夏电力公司检修公司 一种直流接地极检测井监测装置及其系统
CN205038280U (zh) * 2015-10-26 2016-02-17 四川电力设计咨询有限责任公司 直流换流站接地极在线监测系统
CN205861094U (zh) * 2016-02-29 2017-01-04 国家电网公司 高压直流输电系统接地极状态监测装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨文宇 等: "高压直流输电系统接地极在线监测", 《高电压技术》 *
赵笑琦: "特高压直流输电接地极在线监测系统设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111740394A (zh) * 2020-05-12 2020-10-02 南方电网科学研究院有限责任公司 一种共用接地极入地电流的抑制方法及装置
CN111740394B (zh) * 2020-05-12 2021-11-26 南方电网科学研究院有限责任公司 一种共用接地极入地电流的抑制方法及装置
CN111948482A (zh) * 2020-08-24 2020-11-17 西南交通大学 计及温度与土壤类型的接地极频率敏感特性试验评估方法
CN111948482B (zh) * 2020-08-24 2021-06-29 西南交通大学 计及温度与土壤类型的接地极频率敏感特性试验评估方法

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