CN105807196A - 一种输电电缆用避雷器在线监测系统 - Google Patents

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

本发明公开了一种输电电缆用避雷器在线监测系统,该系统包括电气一次部分,电气二次部分、与电气二次部分连接的电缆取电CT电源以及连接电气一次部分和电气二次部分的光纤隔离通讯部分;电气一次部分为避雷器监测装置。本发明在无需PT辅助信号的情况下,直接串入避雷器地线之上,可以有效的检测出全电流的阻性分量。同时利用自己特有的安全、有效的传输方式,实时监测输电线路避雷器在持续运行电压下的全电流、阻性电流、相位夹角、全电流的3,5,7次谐波、母线频率、避雷器运行的环境温湿度和经纬度以及避雷器动作电流峰值和对应时间。

Description

一种输电电缆用避雷器在线监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种监测系统,具体地说是输电电缆用避雷器在线监测系统。
背景技术
[0002] 输电电缆用避雷器均为氧化锌避雷器,长期承受系统运行电压的作用,会有泄漏 电流流过氧化锌避雷器,氧化锌阀片本质上是一种压敏电阻,当有泄漏电流流过时,氧化锌 阀片就会发热,由于氧化锌阀片的非线性特性,长时间作用将使氧化锌阀片老化,甚至出现 热击穿;氧化锌避雷器由于长时间运行在户外,因此环境中的水汽会进入避雷器内部而使 阀片受潮,进而使流经避雷器的泄漏电流增大,长时间作用会使阀片的绝缘性能下降。当氧 化锌避雷器受上述原因影响而导致绝缘性能降低时,与之并联的电力设备将失去保护,影 响电力系统安全运行。
[0003] 为了提高监测手段,适应目前智能电网中对输变电系统数字化建设和改造的要 求,达到对避雷器状态检修的目的,实现避雷器在运行状态下工作性能的有效管控。需要研 制出一种新的避雷器阻性电流监测系统。
发明内容
[0004] 发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种高精度、使用地点无 局限、量程大且安全可靠的大量程电流表。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案为一种输电电缆用避雷器在线监测系 统,包括电气一次部分,电气二次部分、与电气二次部分连接的电缆取电CT电源以及连接电 气一次部分和电气二次部分的光纤隔离通讯部分;电气一次部分为避雷器监测装置。
[0006] 所述电气一次部分包括模拟测量回路和数字测量回路,模拟测量回路与数字测量 回路均安装在Μ0Α的接地回路中;
[0007] 数字测量回路包括传感模块和数据通讯模块,传感模块与数据通讯模块之间通过 第一 MCU连接;
[0008] 传感模块包括冲击电流传感器和泄漏电流传感器,在冲击电流传感器上连接有电 压调理电路,在电压调理电路上分别接有峰值检测电路以及触发器;在泄漏电流传感器上 依次连接有I/V变换电路及电压调理增益控制模块;峰值检测电路、触发器以及电压调理增 益控制模块均与第一 MCU连接。
[0009] 在第一 Μ⑶上还连接有温度传感器。
[0010] 所述冲击电流传感器、泄漏电流传感器直接串接在Μ0Α的接地回路中。无需外部电 源供电便可工作(即无源),同时也不需要其他辅助信号。
[0011] 所述冲击电流传感器采用罗氏线圈制成。罗氏线圈是空心的,即没有铁心,可以认 为就是利用最基本的法拉第电磁感应定律,直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普 通电流互感器的好处是,因其没有铁心,因此不存在铁心饱和现象,可以直接测量上百千安 的电流。
[0012] 所述电气二次部分包括数据终端和与电缆取电CT电源相接的整流模块,数据终端 包括光纤通讯模块及与其相连接的数据处理模块;
[0013] 所述光纤通讯模块包括A、B、C三相光电转换通讯模块以及与其电气连接的第二 MCU,光电转换通讯模块包括与电气一次部分相连接的光电管,其中避雷器监测装置有三 个,分别为A相避雷器监测装置、B相避雷器监测装置及C相避雷器监测装置;A、B、C三相光电 转换通讯模块分别与相对应相序的避雷器监测装置相连接;
[0014] 所述光纤通讯模块与数据处理模块电气连接,对高压进行有效的隔离。
[0015] 所述数据处理模块包括与第二Μ⑶通讯连接的第三MCU,第三Μ⑶上还分别接有 6卩3、6?1^、1^、1«232、1«485以及温湿度传感器。
[0016]所述电缆取电CT电源为在同一个CT上分别有两个独立绕阻,一组线圈用于系统的 供电,另一组线圈用于参考电压相位的获取。既可以安全可靠的供电电源,又可以保证终端 数据采集和传输的准确可靠。
[0017]所述光纤为塑料光纤。由于使用了塑料光纤传输数据,因此可以完全隔离高低压, 使系统在瞬时雷击过大的情况下不至于将雷电信号引入后台,从而导致系统烧毁,大大提 高了系统的安全性能及使用寿命。使用该方案既达到避雷器数字化监测的目的,又消除了 综自系统遭雷击的隐患。
[0018] 有益效果:本发明在无需ΡΤ(电压互感器)辅助信号的情况下,直接串入避雷器地 线之上,可以有效的检测出全电流的阻性分量。同时利用自己特有的安全、有效的传输方 式,实时监测输电线路避雷器在持续运行电压下的全电流、阻性电流、相位夹角、全电流的 3,5,7次谐波、母线频率、避雷器运行的环境温湿度和经炜度以及避雷器动作电流峰值和对 应时间。后台系统软件具备数据采集、查询、超值报警和数据导出等功能,并可通过客户端 在局域网内远程访问服务器,浏览,查询数据。
附图说明
[0019] 图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作更进一步的说明。
[0021] 如图1所示,一种输电电缆用避雷器在线监测系统,包括电气一次部分,电气二次 部分、与电气二次部分连接的电缆取电CT电源以及连接电气一次部分和电气二次部分的光 纤隔离通讯部分;电气一次部分为避雷器监测装置。
[0022] 电气一次部分包括模拟测量回路和数字测量回路,模拟测量回路与数字测量回路 均安装在Μ0Α的接地回路中;
[0023] 数字测量回路包括传感模块和数据通讯模块,传感模块与数据通讯模块之间通过 第一 MCU连接;
[0024] 传感模块包括冲击电流传感器和泄漏电流传感器,在冲击电流传感器上连接有电 压调理电路,在电压调理电路上分别接有峰值检测电路以及触发器;在泄漏电流传感器上 依次连接有I/V变换电路及电压调理增益控制模块;峰值检测电路、触发器以及电压调理增 益控制模块均与第一 MCU连接。
[0025] 在第一 Μ⑶上还连接有温度传感器。
[0026] 冲击电流传感器、泄漏电流传感器直接串接在Μ0Α的接地回路中。无需外部电源供 电便可工作(即无源),同时也不需要其他辅助信号。
[0027] 冲击电流传感器采用罗氏线圈制成。罗氏线圈是空心的,即没有铁心,可以认为就 是利用最基本的法拉第电磁感应定律,直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普通电 流互感器的好处是,因其没有铁心,因此不存在铁心饱和现象,可以直接测量上百千安的电 流。
[0028] 电气二次部分包括数据终端和与电缆取电CT电源相接的整流模块,数据终端包括 光纤通讯模块及与其相连接的数据处理模块;
[0029]光纤通讯模块包括A、B、C三相光电转换通讯模块以及与其电气连接有第二Μ⑶,光 电转换通讯模块包括与电气一次部分相连接的光电管,其中避雷器监测装置有三个,分别 为Α相避雷器监测装置、Β相避雷器监测装置及C相避雷器监测装置;A、B、C三相光电转换通 讯模块分别与相对应相序的避雷器监测装置相连接;
[0030] 光纤通讯模块与数据处理模块电气连接,对高压进行有效的隔离。
[0031] 数据处理模块包括与第二MCU通讯连接的第三MCU,第三MCU上还分别接有GPS、 GPRS、RF、RS232、RS485以及温湿度传感器。
[0032] 电缆取电CT电源为在同一个CT上分别有两个独立绕阻,一组线圈用于系统的供 电,另一组线圈用于参考电压相位的获取。既可以安全可靠的供电电源,又可以保证终端数 据采集和传输的准确可靠。
[0033] 上述光纤为塑料光纤。
[0034] 本发明可以将避雷器的过电压冲击电流、泄漏阻性电流、谐波及避雷器运行的重 要环境参数等数据检测出来。监测装置采用无源方式,无需外部供电,将避雷器的泄漏电流 整流后作为监测装置的内部供电电源。
[0035] -次侧避雷器端的监测装置与二次侧智能终端之间的数据通讯采用光纤传输方 式,以消除二次侧的雷击隐患。二次智能终端采用CT在母线上感应取电方式供电。智能终端 与后台软件系统通讯采用GPRS方式。
[0036]以下数据为本发明多次实验所取得的数据:
[0037]冲击电流测试数据表
[0038]
Figure CN105807196AD00061
[0039]
[0040]
[0041]
Figure CN105807196AD00071
[0042] 经实际测量冲击电流的误差在5%以内,泄流电流测量误差在1.5%以内,完全符 合2.5级表精度要求。
[0043]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:包括电气一次部分,电气二次部 分、与电气二次部分连接的电缆取电CT电源以及连接电气一次部分和电气二次部分的光纤 隔离通讯部分;电气一次部分为避雷器监测装置。
2. 根据权利要求1所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述电气一 次部分包括模拟测量回路和数字测量回路,模拟测量回路与数字测量回路均安装在MOA的 接地回路中; 数字测量回路包括传感模块和数据通讯模块,传感模块与数据通讯模块之间通过第一 MCU连接; 传感模块包括冲击电流传感器和泄漏电流传感器,在冲击电流传感器上连接有电压调 理电路,在电压调理电路上分别接有峰值检测电路以及触发器;在泄漏电流传感器上依次 连接有I/V变换电路及电压调理增益控制模块;峰值检测电路、触发器以及电压调理增益控 制模块均与第一 MCU连接。
3. 根据权利要求2所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:在第一MCU 上还连接有温度传感器。
4. 根据权利要求2所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述冲击电 流传感器、泄漏电流传感器均直接安装在MOA接地回路中。
5. 根据权利要求2、3或4所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述 冲击电流传感器采用罗氏线圈制成。
6. 根据权利要求1所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述电气二 次部分包括数据终端和与电缆取电CT电源相接的整流模块,数据终端包括光纤通讯模块及 与其相连接的数据处理模块; 所述光纤通讯模块包括A、B、C三相光电转换通讯模块以及与其电气连接的第二MCU,光 电转换通讯模块包括与电气一次部分相连接的光电管,其中避雷器监测装置有三个,分别 为A相避雷器监测装置、B相避雷器监测装置及C相避雷器监测装置;A、B、C三相光电转换通 讯模块分别与相对应相序的避雷器监测装置相连接; 所述光纤通讯模块与数据处理模块电气连接。
7. 根据权利要求6所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述数据处 理模块包括与第二MCU通讯连接的第三MCU,第三MCU上还分别接有GPS、GPRS、RF、RS232、 RS485以及温湿度传感器。
8. 根据权利要求1所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所述电缆取 电CT电源为在同一个CT上分别有两个独立绕阻,一组线圈用于系统的供电,另一组线圈用 于参考电压相位的获取。
9. 根据权利要求1-8任一项所述一种输电电缆用避雷器在线监测系统,其特征在于:所 述光纤为塑料光纤。
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