CN106932675A - 用于避雷器的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于避雷器的监测装置，监测装置包括：外壳；第一监测电路，包括用于监测避雷器的泄漏电流的电流表和用于监测避雷器的动作次数的计数器；第二监测电路，包括用于采集避雷器的泄漏电流的互感器和用于与外部通讯的第一通讯装置；电源电路，用于为第一监测电路和第二监测电路供电。该监测装置能对避雷器的运行进行实时有效监测，工作人员可通过随身携带的移动终端设备实时获取经监测装置监测的避雷器的实时运行参数，既节省大量的巡视劳动占用，又便于避雷器运行故障的及时处理。

Description

用于避雷器的监测装置

技术领域

本发明涉及一种避雷器监测设备，具体涉及一种监测避雷器泄露电流的监测装置。

背景技术

电力避雷器均为氧化锌避雷器，由于其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。因此有必要对氧化锌避雷器的运行状态进行监测。

现有的用于避雷器的监测装置，大多与避雷器一起安装在杆塔等高处，需要工作人员进行巡视抄表，占用巡视劳动量大，效率低，容易出现漏误，进而存在事故隐患。

虽然目前对避雷器的监测方式很多，但存在诸多缺陷，有的精度不够，有的价格昂贵，或者不能做到数字化和智能化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种能够对避雷器进行实时有效监测，且能减少巡视劳动占用的监测装置。

本发明主要采用如下技术方案：

一种用于避雷器的监测装置，包括：外壳；第一监测电路，包括用于监测避雷器的泄漏电流的电流表和用于监测避雷器的动作次数的计数器；第二监测电路，包括用于采集避雷器的泄漏电流和冲击电流的互感器和用于与外部通讯的第一通讯装置；电源电路，用于为第一监测电路和第二监测电路供电。

进一步，第一监测电路包括：第一电阻，第一电阻的一端连接至避雷器，另一端接地；电容，与第一电阻并联连接；第一半导体功率管，其一端与第一电阻连接，另一端与电容连接；第二半导体功率管，其一端与电容连接，另一端接地；计数器与第二半导体功率管连接以记录雷击次数和冲击电流；第一半导体功率管与第二半导体功率管在雷击时被导通，通过电容驱动计数器计数。

进一步，第二监测电路还包括：信号处理电路，与互感器连接，将互感器采集的泄漏电流的模拟信号转化为数字信号；控制器，与信号处理电路连接，接收来自信号处理电路的泄漏电流和冲击电流；时钟电路，包括晶振，与控制器连接，作为控制器的时钟记录标准；故障检测电路，与控制器电性连接，检测监测装置和/或避雷器的故障；报警装置，与控制器电性连接，在监测装置和/或避雷器时发出报警信号。

进一步，还包括：智能终端，智能终端包括：操作电路，供用户操作以向监测装置发送指令；显示电路，显示电路，显示所述避雷器的动作次数和泄漏电流以及动作电流的峰值和动作时间；第二通讯装置，用于与第一通讯装置互相通讯；MCU芯片，与操作电路、显示电路和第二通讯装置电性连接。

进一步，还包括：电池，与电源电路电性连接，用于为监测装置供电。

进一步，还包括：太阳能板，设置在外壳的上侧；太阳能板与电源电路电性连接，电源电路将太阳能板吸收的太阳能转换为电能以为监测装置供电。

进一步，还包括：磁场转换装置，设置在外壳内部的一侧；磁场装换装置用于感知监测装置周围的磁场并将磁场能量转换为电场能量以输出电能为监测装置供电，磁场转换装置与电源电路电性连接。

进一步，还包括：储能模块，在冲击电流流经监测装置时存储电能以作为备用电源为监测装置供电；储能模块与电源电路电性连接。

进一步，还包括：温差发电模块，用于感知监测装置的外部环境并利用监测装置的内外温度差发电以为监测装置供电。

进一步，第一通讯装置和第二通讯装置之间的通讯方式采用无线通讯、电力载波通讯或GPRS通讯中的一种或其组合。

本发明的监测装置，通过低功耗双检测回路和智能终端的设计，能对避雷器的运行进行实时有效监测，工作人员可通过随身携带的移动终端设备实时获取经监测装置监测的避雷器的实时运行参数，既节省大量的巡视劳动占用，又便于避雷器运行故障的及时处理。低功耗双检测回路的设计进一步使得监测装置所监测的避雷器的运行数据值更为精确。

附图说明

图1是避雷器监测设备的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中智能终端的结构示意图；

图3是图1中避雷器监测设备的电路连接图；

图4是图1中检测装置的部分电路连接图；

图5是第一监测电路的电路图。

具体实施方式

参考图1至图3所示的避雷器监测设备100，包括避雷器10、监测装置20和智能终端30。

避雷器10连接在电网导线与地线之间，用于使电力系统中各种电器设备免受雷电过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器包括壳体110，其形成圆柱内腔111。壳体110放置在支撑杆上，壳体上端设有连接件130，连接件130用于使避雷器连接至电网导线，连接件130的一端与金属氧化物阀片120电性连接。壳体下端设有导电板140，导电板140接地。金属氧化物阀片120位于圆柱内腔的腔内，在金属氧化物阀片120的下端设有一电流传感器150，用于检测流经金属氧化物阀片120的泄漏电流。具体而言，金属氧化物阀片120为氧化锌阀片。氧化物金属阀片保证监装置在受到大电流冲击时的电流释放能力，又能保证避雷器正常运行时的高压绝缘状态。

避雷器10还包括一沿壳体一侧向外延伸的接线端口160，以方便连接监测装置20对避雷器进行监测。具体的，接线端口的一端与电流传感器150和金属氧化物阀片120电性连接，另一端作为输出端口与监测装置20电性连接。

监测装置20包括外壳201、第一监测电路210、第二监测电路220、蓄电池218和太阳能板217。其中，外壳201的上端设有一连接端口202，连接端口202作为检测装置的输入端，与接线端口160电性连接；外壳201的下端一侧设有接出接口203，接出接口203用于连接光纤或电缆，监测装置20监测的信号可经光纤或电缆传输或无线传输方式传输至智能终端30。外壳201具有玻璃窗口，用于显示第一监测电路检测的泄漏电流数据和动作次数。

蓄电池218、第一监测电路210、第二监测电路220设置在外壳201的内部，蓄电池218分别与第一监测电路210和第二监测电路220电性连接，用于为它们供电。

参考1和图3所示，监测装置20还包括：磁场转换装置219和电源电路223。太阳能板217设置在外壳的上侧，磁场装换装置219位于外壳201内，电源电路223与太阳能板217电性连接，将太阳能板217吸收的太阳能转化为电能以为监测装置20供电。电量检测电路226用于检测蓄电池218的电量。监测装置20工作时，蓄电池218作为主要的供电来源为监测装置20供电，电量检测电路226检测蓄电池218的剩余电量，控制器225判断检测的剩余电量较低不足以为监测装置20供电时，发出控制信号至电源电路223，使电源电路223将太阳能板217接收的太阳能转化为电能为监测装置20供电。进一步的，电源电路223中还可包括充电模块和储能模块。充电模块将太阳能转换为电能为蓄电池充电。储能模块为一储能电容，将流过监测装置20的冲击电流存储作为备用电源供电，该冲击电流可为千伏以上的大电流。这样在阴雨天等恶劣环境下监测装置20蓄电池电量不足时，可通过储能模块存储的电能作为备用电源释放电能。磁场转换装置219用于感知监测装置20周围的磁场并将磁场能量转化为电场能量以输出电能供电，磁场转换装置219与电源电路223电性连接，磁场转换装置219设置在外壳内部的靠近太阳能板的一侧。具体的，磁场转换装置219包括电感。

监测装置20还包括温差发电模块，能够感知监测装置20的外部环境并利用监测装置的内外温度差发电以产生电能为监测装置20供电。这样，当监测装置20处于低温环境下，如冰雪天时，在监测装置20中的其它供电装置无法供电时，温差发电模块能够利用监测装置20的内外温差发电以为监测装置20供电使监测装置20正常工作。具体的，温差发电模块包括温差发电片。

第一监测电路210作为机械监测电路，与金属氧化物阀片120电性连接以检测避雷器的泄漏电流和动作。

参考图3和图4所示，第一监测电路210包括信号采集电路211、过压保护电路212、限流保护电路213、计数器214和电流表216。信号采集电路211与氧化物金属阀片电性连接，用于采集氧化物金属阀片上的电信号。具体的，信号采集电路211包括第一电阻和第二电阻。过压保护电路212与信号采集电路211电性连接，在信号采集电路211检测第一监测电路210过压时保护第一监测电路210及其中的各电子元器件，限流保护电路213与过压保护电路212电性连接，用于检测第一监测电路210的电流是否过流。电流表216与限流保护电路213电性连接，用于检测避雷器的泄漏电流。计数器214与限流保护电路213电性连接，用于记录雷击次数。

作为具体实现方式的一种，参考图3所示，第一监测电路210包括：第一电阻R1、第二电阻R2、电容C、第一半导体功率管U1、第二半导体功率管U2和计数器214。其中，第一电阻R1的一端连接至避雷器，另一端连接至第二电阻R2，第二电阻的另一端接地。第一半导体功率管U1的一端连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，另一端连接至电容C的一端。第二半导体功率管U2的两端分别连接至电容C的两端，并通过电容C接地。第一监测电路210还包括：滑动变阻器RX，其连接在第一半导体功率管U1的两端，用于调节流经第一半导体功率管U1。这样，在正常无雷击的状态下，避雷器泄漏电流通过第一电阻R1、第二电阻R2泄放到大地。在有雷击时，第一监测电路210中电流增大，使得第一半导体功率管U1和第二半导体功率管U2正常导通工作，从而使得电容C释放能量以驱动计数器214记录雷击次数。

参考图3所示，第二监测电路220作为数字监测电路，包括：报警装置221、时钟电路222、电源电路223、电量检测电路226、信号处理电路224、控制器225、指示电路227和地址选择器228。

信号处理电路224与电流传感器150连接，用于将电流传感器150采集的模拟电流信号转化为数字电流信号输出，具体的，信号处理电路224为A/D转换电路。

控制器225用于接收和处理与避雷器有关的电信号。具体的，控制器225为一控制芯片。

时钟电路222用于为监测装置20工作提供精确的时间标准。具体的，时钟电路222包括晶振和时钟芯片。在雷电触发时，时钟电路222实时采集当前的时间，经该时间信息传输至控制器225，从而达到记录雷击触发时间的目的。

地址选择电路228用于选择避雷器的地址。具体的，地址选择电路228包括拨码开关，控制器225读取拨码开关的设置值，为不同的避雷器设置一个唯一的地址参数，以方便智能终端30对不同的避雷器进行区分和选择。

电源电路223用于提供监测装置20工作的电能。其可通过内置的蓄电池或上述的太阳能板、温差发电模块、储能模块和/或磁场转换装置作为电能的输入。在通过内置的蓄电池电池作为电能的输入来源时，为方便对电量进行监测，第一监测电路210还包括电量检测电路226和指示电路227。在电量检测电路226检测到电量不足时通过指示电路227提醒用户。具体的，指示电路227包括LED灯。

第二监测电路220还包括故障检测电路和报警装置221，在故障检测电路检测到第二监测电路220和/或第一监测电路210出现故障时，报警装置221报警以告知用户。具体的，报警装置221包括蜂鸣器。

第一通讯装置229与控制器225电性连接，用于与智能终端30通讯。第一通讯装置229和第二通讯装置340之间采用无线通讯、电力载波通讯或GPRS通讯。具体的，第一通讯装置采用315MHz、433MHz或者470MHz低频率通信频段，在保证通讯距离在300米以上的同时保证交底的功耗。

为方便与避雷器有关的信号的传输和交互，避雷器监控设备100还包括存储器215，用于存储与避雷器有关的信息，如避雷器地址参数、避雷器的泄露电流、雷击次数、雷击时间、故障次数和时间等信息。存储器215可设置在避雷器和/或监测装置20中。以方便用户通过智能终端30直接调用获取信息。

为进一步保证泄漏电流检测的准确性，尤其是在大电流冲击时可能对电流传感器造成的损坏，第二监测电路220还包括零磁通互感器，能在有泄漏电流时准确测量，又能在大电流冲击时进行雷击技术且不会被大电流冲击而导致损坏，保证了泄漏电流检测的准确度。

参考图2和图3所示，智能终端30包括终端壳体和位于终端壳体内的MCU芯片320、操作电路360、供电电路310、GPS电路350、显示电路370和第二通讯装置340。智能终端30可为手持式终端。工作人员可随身携带该智能终端30以便随时获取经监测装置20监测的与避雷器10相关的监测数据，而无需受限于监测装置20的安装位置和工作人员与避雷器的距离。

操作电路360供工作人员操作以进行人机交互从而获取相关信息，例如，工作人员通过操作操作电路360向监测装置20发送相应的指令，读取监测装置20的相关数据。具体的，操作电路360包括多个表示不同操作功能的按键，通过对按键的操作来控制智能终端30。例如，操作电路360包括电源按键、设置按键、存储按键和查询按键。

供电电路310用于为智能终端30供电，具体的，将锂电池的电能转换为适用于智能终端30中各器件和电路的电压，使各器件和电路工作。更进一步，智能终端30还包括充电电路，在锂电池电量不足时接入外接电源为锂电池充电。

GPS电路350用于接收卫星时间，通过与时钟电路222记录的时间进行比较，从而进一步保证雷击时间记录的准确性。

显示电路370用于显示监测装置20所监测的相关数据。具体的，显示电路370包括显示屏371。显示电路370可通过显示屏371显示监测装置的电量状态、通讯状态和GPS时钟信息等信息。

MCU芯片320分别与操作电路360、供电电路310、GPS电路350、显示电路370和第二通讯装置340。具体的，工作人员操作操作电路320，MCU芯片320响应操作电路320输出的信号向第二通讯装置340发送指令以使第二通讯装置340与第一通讯装置229通讯从而实现对监测装置20的控制和通讯，例如获得与避雷器的相关监测数据。

参考图2所示的智能终端30的结构示意图，智能终端30设有电源按键361、设置按键363、存储按键364、查询按键362和其它功能按键。工作人员通过操作不同按键来控制智能终端30使其实现相应的功能。例如，在需要开启智能终端时，工作人员按下电源按键361，触发供电电路310工作以为智能终端30供电，智能终端上电；在无需使用智能终端时再次按压电源按键361，则使智能终端30断电。智能终端30上电后，工作人员按压设置按键363设置智能终端30和/或监测装置20的相关参数，例如输入ID地址以指定需要监测的监测装置、设置是否需要向监测装置发送时间同步指令、是否需要删除监测装置监测的数据的指令、是否需要修改本机的相关数据等。工作人员按压查询按键362可以查询本机数据、读取指定的监测装置的监测数据，按压存储按键364可存储监测装置的监测数据和/或GPS时钟的时间信息、GPS卫星颗数信息。

本发明的用于避雷器的监测装置，通过低功耗双检测回路和智能终端的设计，能对避雷器的运行进行实时有效监测，工作人员可通过随身携带的移动终端设备随时随地地控制监测装置，在节省大量的巡视劳动占用的同时，便于避雷器运行故障的及时处理。

进一步，工作人员可通过智能终端控制监测装置选择第一监测电路和第二监测电路的切换，即选择不同的泄漏电流的检测方式，以适应不同的工况需求。在提高泄漏电流检测精度的同时，能够实时、准确、安全可靠地对避雷器的运行参数进行在线监测。满足对避雷器的数字化、智能化监控；又具有低成本，高性能、长寿命的性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于避雷器的监测装置，其特征在于，包括：

外壳；

第一监测电路，包括用于监测所述避雷器的泄漏电流的电流表和用于监测所述避雷器的动作次数的计数器；

第二监测电路，包括用于采集所述避雷器的泄漏电流和冲击电流的互感器和用于与外部通讯的第一通讯装置；

电源电路，用于为所述第一监测电路和第二监测电路供电。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

所述第一监测电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端连接至所述避雷器，另一端接地；

电容，与所述第一电阻并联连接；

第一半导体功率管，其一端与所述第一电阻连接，另一端与所述电容连接；

第二半导体功率管，其一端与所述电容连接，另一端接地；

所述计数器与所述第二半导体功率管连接以记录雷击次数和雷击电流的峰值；

所述第一半导体功率管与所述第二半导体功率管在雷击时被导通，通过所述电容驱动所述计数器计数。

3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

所述第二监测电路还包括：

信号处理电路，与所述互感器连接，将所述互感器采集的泄漏电流的模拟信号转化为数字信号；

控制器，与所述信号处理电路连接，接收来自所述信号处理电路的泄漏电流和雷击电流的峰值；

时钟电路，包括晶振，与所述控制器连接，作为所述控制器的时钟记录标准；

故障检测电路，与所述控制器电性连接，检测所述监测装置和/或所述避雷器的故障；

报警装置，与所述控制器电性连接，在所述监测装置和/或所述避雷器时发出报警信号。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

智能终端，所述智能终端包括：

操作电路，供用户操作以向所述监测装置发送指令；

显示电路，显示所述避雷器的动作次数和泄漏电流以及动作电流的峰值和动作时间；

第二通讯装置，用于与所述第一通讯装置互相通讯；

MCU芯片，与所述操作电路、显示电路和第二通讯装置电性连接。

5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

电池，与所述电源电路电性连接，用于为所述监测装置供电。

6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

太阳能板，设置在所述外壳的上侧；

所述太阳能板与所述电源电路电性连接，所述电源电路将所述太阳能板吸收的太阳能转换为电能以为所述监测装置供电。

7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

磁场转换装置，设置在所述外壳内部的一侧；

所述磁场装换装置用于感知所述监测装置周围的磁场并将所述磁场能量转换为电场能量以输出电能为所述监测装置供电，所述磁场转换装置与所述电源电路电性连接。

8.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

储能模块，在冲击电流流经所述监测装置时存储电能以作为备用电源为所述监测装置供电；所述储能模块与所述电源电路电性连接。

9.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，

还包括：

温差发电模块，用于感知所述监测装置的外部环境并利用所述监测装置的内外温度差发电以为所述监测装置供电。

10.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，

所述第一通讯装置和所述第二通讯装置之间的通讯方式采用无线通讯、电力载波通讯或GPRS通讯中的一种或其组合。