CN106526382A - 基于残压监测的避雷器状态监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种基于残压监测的避雷器状态监测系统及方法，其中，所述系统包括避雷器、陶瓷电容绝缘子、过电压监测装置，避雷器一侧与高压输电线路电连接、另一侧与地线电连接；陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，高压臂和低压臂并接于高压输电线路中，且所述高压臂和低压臂固定于杆塔上；过电压监测装置包括取电模块、数据采集处理模块及传输模块，取电模块分别电连接至所述数据采集处理模块及传输模块，数据采集处理模块与传输模块电连接，且所述取电模块连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。通过本发明实施例提供的监测系统，完整准确地记录避雷器过电压波形，从而达到对在线避雷器实时监测的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统避雷器监测技术领域，尤其涉及一种基于残压监测的避雷器状态监测系统及方法。
背景技术
避雷器是电力系统的重要设备之一，目前常用的是不带间隙的氧化锌避雷器，其主要用于限制由线路传来的雷电过压或操作引起的内部过电压。
相关技术中，对氧化锌避雷器状态在线监测的主要有泄漏电流法、补偿法、零序电流法等，其中，泄漏电流法的主要措施是：测量氧化锌避雷器在运行状态下的全电流变化，测量流过氧化锌避雷器阻性电流的变化来监测氧化锌避雷器性能的变化，通过对避雷器泄漏阻性电流的监测，能引起泄漏电流变化的原因进行进一步的分析。
但是，上述方法监测的稳态阻性电流对于判断避雷器的受潮效果好，但对于阀片及套管缺陷判断效果差；监测的暂态全波电流仅能说明通过避雷器释放的雷电流大小，不能说明避雷器是否存在缺陷；且对于线路避雷器来说,该种方法面临取电困难问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种基于残压监测的避雷器状态监测系统及方法。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于残压监测的避雷器状态监测系统，其特征在于，包括避雷器、陶瓷电容绝缘子及过电压监测装置，其中：
所述避雷器一侧与高压输电线路电连接、另一侧与地线电连接；
所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述高压臂和低压臂并接于高压输电线路中，且所述高压臂和低压臂固定于杆塔上；
所述过电压监测装置包括取电模块、数据采集处理模块及传输模块，所述取电模块分别电连接至所述数据采集处理模块及传输模块，所述数据采集处理模块与所述传输模块电连接，且所述取电模块连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。
优选地，所述陶瓷电容绝缘子设置为针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子。
优选地，所述取电模块设置为电磁互感器。
优选地，所述传输模块为GPRS模块、蓝牙模块或WIFI模块。
优选地，所述高压臂和低压臂之间的分压比为500-3000。
优选地，所述高压臂的电容量为10pF-10nF，所述低压臂的电容量为10nF-10uF。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于残压监测的避雷器状态监测方法，包括：
实时获取陶瓷电容绝缘子低压臂两端的电压；
根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形；
当所述过电压波形的过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间；
根据所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
优选地，根据所述电压的大小启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形，包括：
判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.5倍；
当所述电压大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
优选地，根据所述电压的频率启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形，包括：
判断所述电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号；
当所述电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
优选地，所述方法还包括：
将记录的20-100ms内的过电压波形发送至后台避雷器状态监测中心，当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心分析处理20-100ms的过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间或与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供一种基于残压监测的避雷器状态监测系统，包括避雷器、陶瓷电容绝缘子、过电压监测装置，其中：所述避雷器一侧与高压输电线路电连接、另一侧与地线电连接；所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述高压臂和低压臂并接于高压输电线路中，且所述高压臂和低压臂固定于杆塔上；所述过电压监测装置包括取电模块、数据采集处理模块及传输模块，所述取电模块分别电连接至所述数据采集处理模块及传输模块，所述数据采集处理模块与所述传输模块电连接，且所述取电模块连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。
本发明实施例提供的监测系统，通过利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，与避雷器并联且直接挂在输电线路上，完整准确地记录避雷器过电压波形(如残压波形及动作次数)，利用残压值大小、波形的上升、下降时间的变化判断避雷器的状态，从而达到对在线避雷器实时监测的目的。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于残压监测的避雷器状态监测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于残压监测的避雷器状态监测系统的原理结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于残压监测的避雷器状态监测方法的流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于残压监测的避雷器状态监测系统的结构示意图。该系统可以包括避雷器1、陶瓷电容绝缘子、过电压监测装置2、输电线路、后台避雷器状态监测中心3和杆塔。
在本发明实施例中，所述避雷器1的一侧与高压输电线路电连接、所述避雷器1的另一侧与地线电连接，所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂C1和低压臂C2，所述高压臂C1和低压臂C2固定于杆塔上，且所述高压臂C1和低压臂C2串接于高压输电线路中所述高压臂C1和低压臂C2并接于高压输电线路中，从而形成分压单元；另外，根据图2所示的基于残压监测的避雷器状态监测系统原理结构示意图，所述过电压监测装置2包括取电模块21、数据采集处理模块22及传输模块23，所述取电模块21分别电连接至所述数据采集处理模块22及传输模块23，所述数据采集处理模块22与所述传输模块23电连接，且所述取电模块21连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。
在本发明实施例中，所述高压臂C1和低压臂C2组成的分压单元主要用于过电压监测装置2测出低压臂C2两端的电压，从而来判断避雷器1是否产生残压。其中，在本发明实施例中，所述高压臂C1和低压臂C2之间的分压比为500-3000，所述高压臂C1的电容量可以为10pF-10nF，所述低压臂C2的电容量可以为10nF-10uF。同时，为了使陶瓷电容绝缘子的分压效果较好，本发明实施例中陶瓷电容绝缘子具体可以采用针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子的一种，或者是针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子其中两种或两种以上的组合。
其中，在本发明实施例中，所述过电压监测装置2连接在低压臂C2的两端，并安装于杆塔上，系统正常运行时，过电压监测装置2监测到的电压为系统相电压U(即系统电压)，当监测到电压值为1.2U或1.5U时、或检测到电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，则启动该过电压监测装置2中的数据采集处理模块22记录20-100ms内的过电压波形，并由传输模块23传输至后台避雷器状态监控中心3对避雷器1的状态进行实时判断，其中，如果记录的20-100ms的过电压波形无变化，即电压幅值无变化时，则避雷器1无变化。其中，在本发明实施例中，当系统为中性点有效接地系统时，则判断所述电压是否为系统电压的1.2倍，当系统为中性点非有效接地系统时，则判断所述电压是否为系统电压的1.5倍。
另外，在本发明实施例中，所述过电压监测装置2中的取电模块21设置为电磁互感器，通过所述电磁互感器感应得到低压臂C2两侧的电压，且所述传输模块23为GPRS模块、蓝牙模块或WIFI模块，且对应的后台避雷器状态监测中心3也分别设置匹配的GPRS模块、蓝牙模块或WIFI模块，便于所述过电压监测装置2将采集的过电压波形无线传输至所述后台避雷器状态监测中心3。
参见图3所示为本发明实施例提供的基于残压监测的避雷器状态监测方法的流程示意图。如图3所示，该方法可以包括如下步骤：
在步骤S101中，实时获取陶瓷电容绝缘子低压臂两端的电压。
在本发明实施例中，由于过电压监测装置2中的取电模块21分别连接在所述陶瓷电容绝缘子的低压臂的两端，从而通过取电模块21即可得出所述陶瓷电容绝缘子低压臂两端的电压(即用于判断所述避雷器是否产生残压的电压值)，进而由过电压监测装置2中的数据采集处理模块22根据取电模块21获取该电压值。
当获取到所述电压时，在步骤S102中，根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
在本发明实施例中，可以通过判断电压的大小或频率来启动过电压监测装置，从而由过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。其中，当所述电压的大小大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形；当所述电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.5倍。
在步骤S103中，当所述过电压波形的过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间。
如果避雷器1产生残压，则需要根据记录的20-100ms内的过电压波形，判断过电压波形中电压幅值是否发生变化，进而判断避雷器1的状态。具体的，当过电压波形的过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，计算出残压值以及对应残压波形的上升时间和半波时间，进而根据所述残压值以及对应残压波形的上升时间和半波时间来确定避雷器的状态。
在步骤S104中，根据所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
当在步骤S103中计算得到了过电压波形的残压值、上升时间和半波时间，根据与标准残压波形进行比对来判断避雷器的状态，具体实施过程中，可以通过过电压波形的残压值、上升时间和半波时间，与标准残压波形的残压额定值、上升时间和半波时间相比对，从而确定避雷器的状态。
在具体实施过程中，过电压监测装置2记录的20-100ms内的过电压波形通过通信模块发送至后台避雷器状态监测中心3，以便后台避雷器状态监测中心3根据所述过电压波形的变化判断避雷器1的状态。其中，当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心3分析处理20-100ms的过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间或与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态，如残压值超出额定值、半波时间极短、波形出现异常等则认为避雷器存在异常。
采用上述实施方式示出的基于残压监测的避雷器状态监测系统和方法，通过利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，与避雷器并联且直接挂在输电线路上，完整准确地记录避雷器过电压波形(如残压波形及动作次数)，利用残压值大小、波形的上升、下降时间的变化判断避雷器的状态，从而达到对在线避雷器实时监测的目的。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种基于残压监测的避雷器状态监测系统，其特征在于，包括避雷器、陶瓷电容绝缘子及过电压监测装置，其中：
所述避雷器的一侧与高压输电线路电连接、另一侧与地线电连接；
所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述高压臂和低压臂并接于高压输电线路中，且所述高压臂和低压臂固定于杆塔上；
所述过电压监测装置包括取电模块、数据采集处理模块及传输模块，所述取电模块分别电连接至所述数据采集处理模块及传输模块，所述数据采集处理模块与所述传输模块电连接，且所述取电模块连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述陶瓷电容绝缘子设置为针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述取电模块设置为电磁互感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传输模块为GPRS模块、蓝牙模块或WIFI模块。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压臂和低压臂之间的分压比为500-3000。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述高压臂的电容量为10pF-10nF，所述低压臂的电容量为10nF-10uF。
7.一种基于残压监测的避雷器状态监测方法，其特征在于，包括：
实时获取陶瓷电容绝缘子低压臂两端的电压；
根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形；
当所述过电压波形的过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间；
根据所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述电压的大小启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形，包括：
判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.5倍；
当所述电压大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述电压的频率启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形，包括：
判断所述电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号；
当所述电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将记录的20-100ms内的过电压波形发送至后台避雷器状态监测中心，当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心分析处理20-100ms的过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间，与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170322 |