CN106526401A - 一种分布式避雷器在线监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种分布式避雷器在线监测系统，涉及避雷器监测技术领域，包含若干个能独立工作的本地监测单元、上层监控主机和智能监控中心，若干所述本地监测单元安装在被测设备运行现场，采集被监测设备的运行电压及其泄漏电流，所述上层监控主机通过CAN总线控制各个所述本地监测单元的工作状态，并接收所述本地监测单元发送过来的测量数据，对测量数据进行汇集处理以后进行故障诊断，并通过网络把监测数据远距离传送到上级所述智能监控中心。本发明提高了系统的抗干扰性能和实时数据传输性能，性价比高，具有较高的工程应用价值。

Description

一种分布式避雷器在线监测系统
技术领域
本发明涉及避雷器监测技术领域，尤其是一种分布式避雷器在线监测系统。
背景技术
现有的避雷器一般选用氧化锌构成金属氧化物避雷器，取代传统的碳化硅避雷器，由于金属氧化物避雷器MOA取消了放电间隙并且工作中存在泄漏电流,劣化、污秽、受潮和过压等因素都将损害氧化锌阀片的性能，直接危及电力系统的安全运行。因而，为保障电力系统运行的可靠性和安全性，为了尽早发现事故隐患并及时予以排除，对MOA进行监测与故障诊断是非常必要的。
在线监测系统属于高电压、微电流、小角度的精密测量,测量系统需要具有很高的灵敏度、准确度以及很强的抗干扰能力和良好的性能价格比。应用传统测量法的监测系统测试程序复杂，自动化水平低,抗干扰能力差，受人为因素影响大，在准确度、可靠性和操作性方面均不能满足电力系统的要求。
发明内容
本发明提供一种分布式避雷器在线监测系统，提高了系统的抗干扰性能和实时数据传输性能，性价比高，具有较高的工程应用价值。
本发明具体采用如下技术方案实现：
一种分布式避雷器在线监测系统，包含若干个能独立工作的本地监测单元、上层监控主机和智能监控中心，若干所述本地监测单元安装在被测设备运行现场，采集被监测设备的运行电压及其泄漏电流，所述上层监控主机通过CAN总线控制各个所述本地监测单元的工作状态，并接收所述本地监测单元发送过来的测量数据，对测量数据进行汇集处理以后进行故障诊断，并通过网络把监测数据远距离传送到上级所述智能监控中心。
作为优选，所述本地监测单元包括信号采集模块、隔离放大电路、带通滤波电路、信号调理电路和数据处理及通信模块，所述信号采集模块、隔离放大电路、带通滤波电路、信号调理电路和数据处理及通信模块依次连接，所述数据处理及通信模块与所述CAN总线连接。
作为优选，所述信号采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器采集接地端泄漏电流，所述电压互感器采集避雷器的相电压。
作为优选，所述带通滤波电路包括CD4060分频器和MAX267滤波器。
作为优选，所述数据处理及通信模块包括A/D转换电路、DSP处理模块及CAN接口电路。
作为优选，所述DSP处理模块选用TMS320F2812定点DSP控制器。
作为优选，所述CAN接口电路包括两路高速光耦6N137及CAN总线收发器PCA82C250。
本发明提供的一种分布式避雷器在线监测系统，其有益效果在于：
1、利用现场总线技术的分布式结构符合时代潮流，兼容性好，便于系统扩展。一条数据总线上可以挂接多个监测设备，在需要增加新的监测单元或监测量的时候,不需改变系统构成，只需在总线网络上挂接一个前置监测单元即可。同时借助于网络技术可以与其他高压设备在线监测系统整合为智能化监控中心，提高电网的综合自动化水平。
2、以数字信号取代传统的模拟信号传输，也有效地减少了信号传输过程中的干扰问题，彻底杜绝了被测信号的长距离传输的衰减问题及地电位冲击问题，安全性高。
3、模块化开发，通用性强，互换方便，系统集成性好。各监测单元相互之间独立工作，一个模块出现问题不影响其他模块的运行，系统运行可靠性高，故障率低，维护容易。
附图说明
图1是本发明分布式避雷器在线监测系统的原理框图；
图2是本地监测单元的原理框图；
图3是隔离放大电路的电路图；
图4是带通滤波电路的电路图；
图5是信号调理电路的电路图；
图6是DSP芯片供电电路的电路图；
图7是CAN通信接口电路的电路图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本申请的分布式监测系统的基本思想是就地采集模拟信号，通过DSP处理后将所需数字信号通过现场总线形式传输到远处的监测主机。
如图1所示，本实施例提供的一种分布式避雷器在线监测系统，包含若干个能独立工作的本地监测单元、上层监控主机和智能监控中心。若干个本地监测单元安装在被测设备运行现场，采集被监测设备的运行电压及其泄漏电流，可根据监测要求自由配置以便对一组MOA(三相)进行监测，测量单元采用模块化结构,灵活性、维护性和扩展性均非常好；上层监控主机通过CAN总线控制各个本地监测单元的工作状态，可使用光纤或屏蔽双绞电缆做传输介质，所有接口均采用光电隔离，保证各部分之间没有电气联系，解决了抗干扰、抗冲击等方面的问题，可保证系统在户外工频干扰环境下稳定运行，对本地监测单元发送过来的测量数据，测量数据进行汇集处理后进行故障诊断，并通过网络把监测数据远距离传送到上级智能监控中心。
如图2所示，本地监测单元包括信号采集模块、隔离放大电路、带通滤波电路、信号调理电路和数据处理及通信模块。信号采集模块获取MOA的运行电压和泄漏电流，然后对取得的信号进行放大、滤波及信号调理，使之与数据处理及通信模块的A/D转换电路相配合，数据处理及通信模块的DSP处理模块数字化的电压、电流信号进行谐波分析得到基波电压及阻性基波电流、谐波电流等监测特征量，最后通过CAN接口电路挂接在CAN总线上,把采集处理得到的监测特征量上传给上层监控主机。
信号采集模块中的电压信号通过连接在母线上的电压互感器(PT)的二次侧获取，泄漏电流通过连接在MOA接地端下引线上的单匝穿芯式电流互感器(CT)获取。
互感器输出的电流信号经过隔离放大电路进行放大，具体电路如图3所示，由三级高性能运放TLC074构成。
带通滤波电路由CD4060分频器和MAX267滤波器构成，CD4060内置振荡器，用做分频器时，公共清零端Cr接低电平，晶振跨接在10和11脚间，在引脚15(Q10)得到所需的10KHz时钟信号。时钟信号必须经过隔直电容后进入MAX267，否则芯片会过热而无法正常工作。R0选为768KΩ，R2选为1.3MΩ。MAX267的接法如图4所示。
由于互感器输出的是交流信号，存在正负特性，而DSP处理模块的片上A/D的采样电压输入范围为0-3.3V。所以在进行A/D转换之前需要进行调理和极性变换，使其波形处于0-3.3V区间，避免A/D采集到负电压信号。电平抬升电路采用同相求和电路，保证R3/Rf＝100，使输入电压与输出电压匹配，具体电路如图5所示。
数据处理及通信模块的DSP处理模块选用TMS320F2812定点DSP控制器，TMS320F2812采用1.8V内核电压和3.3V外围接口电压。需要使用系统电源变换得到的正12V输出，经过高品质双通道电源转换模块TPS767D318，分别得到3.3V(19脚)和1.8V(24脚)电源输出，另外，芯片还提供两个宽度为200ms的低电平复位脉冲，电路图如图6所示，图中LM2576为开关稳压电源，RESET信号为DSP的复位信号。
CAN接口电路挂接在CAN总线上，为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，采用高速光耦6N137，以满足在最高速率1Mbps下的电气响应。DSP控制器的CANTX和CANRX通过高速光耦6N137后与CAN总线收发器PCA82C250的TXD和RXD相连，PCA82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护PCA82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力，具体电路如图7所示。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于，包含若干个能独立工作的本地监测单元、上层监控主机和智能监控中心，若干所述本地监测单元安装在被测设备运行现场，采集被监测设备的运行电压及其泄漏电流，所述上层监控主机通过CAN总线控制各个所述本地监测单元的工作状态，并接收所述本地监测单元发送过来的测量数据，对测量数据进行汇集处理以后进行故障诊断，并通过网络把监测数据远距离传送到上级所述智能监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述本地监测单元包括信号采集模块、隔离放大电路、带通滤波电路、信号调理电路和数据处理及通信模块，所述信号采集模块、隔离放大电路、带通滤波电路、信号调理电路和数据处理及通信模块依次连接，所述数据处理及通信模块与所述CAN总线连接。
3.根据权利要求2所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述信号采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器采集接地端泄漏电流，所述电压互感器采集避雷器的相电压。
4.根据权利要求2所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述带通滤波电路包括CD4060分频器和MAX267滤波器。
5.根据权利要求2所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述数据处理及通信模块包括A/D转换电路、DSP处理模块及CAN接口电路。
6.根据权利要求5所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述DSP处理模块选用TMS320F2812定点DSP控制器。
7.根据权利要求5所述的一种分布式避雷器在线监测系统，其特征在于：所述CAN接口电路包括两路高速光耦6N137及CAN总线收发器PCA82C250。
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