CN106969798A - 一种避雷器本体内部温湿度监测装置 - Google Patents

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张劲光
寇晓适
张科
丁国君
董曼玲
王天
王伟
赵磊
李予全
郑含博
邵颖彪
王栋
付海金
蒲兵舰
辛伟峰
王吉
王震宇
马德英
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Abstract

本发明公开了一种避雷器本体内部温湿度监测装置，包括温湿度传感器组件、无线数据接收装置、后台服务器及显示终端；其中温湿度传感器组件包括电场屏蔽网罩、温湿度传感元件、SHT2x温湿度传感器处理器、STC11微控制单元、无线发射模块及用于对各个模块供电的锂电池，温湿度传感元件设置在电场屏蔽网罩内，电场屏蔽网罩设置在避雷器内电极空腔内；本发明从避雷器主要缺陷的源头入手，结合现有的检测技术进一步加强了对避雷器运行状态的监测，增加了监测方式，增强了设备运维的保障，也使得变电站的运维更加智能化，极大地提高了运维人员工作效率；本装置可以应用于所有电压等级的避雷器，应用范围广，具有很好的市场前景和应用价值。

Description

一种避雷器本体内部温湿度监测装置
技术领域
本发明涉及在运电力设备内部温湿度监测设备技术领域，尤其涉及一种避雷器本体内部温湿度监测装置。
背景技术
目前，避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，主要用于限制系统过电压。避雷器运行中存在的问题或缺陷种类较多，但绝大部分缺陷均是由于避雷器本体内部受潮引起的阀片或绝缘劣化导致，而避雷器本体内部受潮的原因是多方面的，包括：避雷器密封面存在气孔或气隙、密封胶填充不仔细造成空隙等，造成避雷器密封不良，内部受潮，防水部位进水锈蚀；设备结构设计不合理、选材不合理引起；均压环、放电计数器、引线容易锈蚀的问题，关键部位的锈蚀有可能也会造成避雷器密封不良，内部受潮。但目前对避雷器本体内部存在的受潮现象并无好的较为直观的监测手段，只能通过避雷器带电检测（泄漏电流测试和红外测温）、例行试验进行间接判断，而避雷器本体内部受潮是一个长期的过程，等潮气积累到一定程度导致内部阀片或绝缘发生劣化再通过上述手段加以判断就有可能来不及，如果劣化的避雷器未能通过上述手段有效的监测到，有可能会发生运行事故，因此目前的方式不能更好的起到防患于未然的目的。
可尝试采用一种避雷器本体内部温湿度监测装置，该装置可以长期对在运避雷器本体内部湿度及变化情况进行监测，对于一段时期内湿度明显增加的避雷器结合传统方式进行重点监测，做到有的放矢，可以作为避雷器有效的在线监测手段融入到变电站现有在线监测系统当中；该装置结构小巧，其湿度传感器部分可以安装在避雷器本体内部；该装置可以将每节避雷器内部的湿度监测数据通过无线的方式进行送达，能极大地提高运维人员的工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种避雷器本体内部温湿度监测装置，能够可以实现在带电情况下长期对在运避雷器本体内部湿度及变化情况进行监测。
本发明采用的技术方案为：
一种避雷器本体内部温湿度监测装置，包括温湿度传感器组件2、无线数据接收装置3、后台服务器及显示终端4；所述温湿度传感器组件2的输出端连接无线数据接收装置3的输入端，无线数据接收装置3的输出端连接后台服务器及显示终端4的输入端；其中温湿度传感器组件2包括电场屏蔽网罩6、温湿度传感元件5、SHT2x温湿度传感器处理器7、STC11微控制单元8、无线发射模块9及用于对各个模块供电的锂电池10，温湿度传感元件5设置在电场屏蔽网罩6内，电场屏蔽网罩6设置在避雷器内电极13空腔内；所述温湿度传感元件5的输出端通过导线11连接SHT2x温湿度传感器处理器7的输入端，SHT2x温湿度传感器处理器7与STC11微控制单元8相连接，所述STC11微控制单元8的输出端连接无线发射模块9的输入端；所述的温湿度传感元件5包括电容式湿度传感元件和能隙温度传感元件，二者分别通过导线11连接SHT2x温湿度传感器处理器7的输入端。
所述的温湿度传感器组件2有多个，多个温湿度传感器组件2中STC11微控制单元8通过设定唯一ID号多个传感器节点进行识别，可以满足某个多点无线数据采集应用的需求。STC11微控制单元8能耗很低，由锂电池10提供电源，并将SHT2x温湿度传感器处理器7获取的温度及相对湿度的数据通过无线发射模块9传输出去。
电场屏蔽网罩6为金属封闭网状结构。
温湿度传感器组件2中SHT2x温湿度传感器处理器7、STC11微控制单元8、无线发射模块9及用于对各个模块供电的锂电池10完全放置在避雷器外屏蔽罩17内，确保避雷器外部的电场分布不会受到影响。
温湿度传感元件5灵敏度应高，其中湿度的精度不低于±1.8%RH、温度的精度不低于±0.3℃，用于监测到避雷器本体内部温湿度的微弱变化。
所述的温湿度传感元件5放置在每节避雷器的下端内电极内。
热缩管依次穿过避雷器内电极13的金属壁、避雷器FRP预制管14、黏合层15及避雷器复合绝缘外套16时，工艺上应做到非常良好的密封，尤其是穿过黏合层15及避雷器复合绝缘外套16时应使用黏合剂充分黏合不留缝隙。
所述的导线11引出电场屏蔽网罩6集中设置，且外面套设有热缩管12。
本发明从避雷器主要缺陷的源头入手，在避雷器内部设置SHT2x温湿度传感器处理器和无线发射器，从而可以将每节避雷器内部的湿度监测数据通过无线的方式进行送达，结合现有的检测技术进一步加强了对避雷器运行状态的监测，增加了监测方式，增强了设备运维的保障，也使得变电站的运维更加智能化，极大地提高了运维人员工作效率可以实现在带电情况下长期对在运避雷器本体内部湿度及变化情况进行监测，监测数据同时包括避雷器本体内部当时的温度情况，对不同温度情况下的相对湿度进行判断，对于一段时期内湿度明显增加的避雷器结合传统方式进行重点监测，做到有的放矢，可以作为避雷器有效的在线监测手段融入到变电站现有在线监测系统当中；进一步的本发明可以用于科研项目，通过长期的数据积累，研究避雷器本体内部环境温湿度的变化对避雷器阀片或绝缘影响程度的临界值。
附图说明
图1为是本发明的结构图；
图2是本发明的安装结构示意图图。
图中：1、避雷器本体，2、温湿度传感器组件，3、无线数据接收装置，4、后台服务器及显示终端，5、温湿度传感元件，6、电场屏蔽网罩，7、SHT2x温湿度传感器处理器，8、STC11微控制单元，9、无线发射模块，10、锂电池，11、导线，12、热缩管，13、避雷器内电极，14、避雷器FRP预制管，15、黏合层，16、避雷器复合绝缘外套，17、避雷器外屏蔽罩，18、避雷器屏蔽端盖，19、避雷器接线端子，20、避雷器阀片。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明包括温湿度传感器组件2、无线数据接收装置3、后台服务器及显示终端4；所述温湿度传感器组件2的输出端连接无线数据接收装置3的输入端，无线数据接收装置3的输出端连接后台服务器及显示终端4的输入端；其中温湿度传感器组件2包括电场屏蔽网罩6、温湿度传感元件5、SHT2x温湿度传感器处理器7、STC11微控制单元8、无线发射模块9及用于对各个模块供电的锂电池10，温湿度传感元件5设置在电场屏蔽网罩6内，电场屏蔽网罩6设置在避雷器内电极13空腔内；所述温湿度传感元件5的输出端通过导线11连接SHT2x温湿度传感器处理器7的输入端，SHT2x温湿度传感器处理器7与STC11微控制单元8相连接，所述STC11微控制单元8的输出端连接无线发射模块9的输入端；所述的温湿度传感元件5包括一个电容式湿度传感元件和一个标准的能隙温度传感元件，二者分别通过导线11连接SHT2x温湿度传感器处理器7的输入端；将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号，电信号通过导线11引出至SHT2x温湿度传感器处理器7；
温湿度传感元件5整个被包裹在一个电场屏蔽网罩6中，电场屏蔽网罩6起到屏蔽作用，防止温湿度传感元件5受到避雷器本体内部的电场影响。
导线11引出电场屏蔽网罩6会集中在一个热缩管12中，热缩管将依次穿过避雷器内电极13的金属壁、避雷器FRP预制管玻璃纤维增强热固性树脂14、黏合层（有机硅密封胶和黏合剂）15及避雷器复合绝缘外套（热硫化硅橡胶）16后，与SHT2x温湿度传感器处理器7相连。
SHT2x温湿度传感器处理器7采用回流焊的双列扁平无引脚DFN无铅封装，底面3mm×3mm，高度1.1 mm，具有超小型的体积，SHT2x温湿度传感器处理器7配有一个4C代CMOSens芯片、内置放大器、A／D转换器、OTP内存和数字处理单元，能同时检测温度和湿度，高湿环境下的稳定性良好。SHT2x温湿度传感器处理器7数据传输操作较为简单，每一个传感器都经过校准和测试，在芯片内存储了电子识别码，可以通过输入命令读出这些识别码。
所述的温湿度传感器组件2有多个，多个温湿度传感器组件2中STC11微控制单元8通过设定唯一ID号多个传感器节点进行识别，可以满足某个多点无线数据采集应用的需求。STC11微控制单元8能耗很低，由锂电池10提供电源，并将SHT2x温湿度传感器处理器7获取的温度及相对湿度的数据通过无线发射模块9传输出去。
电场屏蔽网罩6为金属封闭网状结构，其体积可置于避雷器内电极13空腔内，温湿度传感元件5整个被包裹在一个电场屏蔽网罩6中，电场屏蔽网罩6起到屏蔽作用，防止温湿度传感元件5受到避雷器本体内部的电场影响。
温湿度传感器组件2的外置部分即温湿度传感器组件2中SHT2x温湿度传感器处理器7、STC11微控制单元8、无线发射模块9及用于对各个模块供电的锂电池10完全放置在避雷器外屏蔽罩17内，确保避雷器外部的电场分布不会受到影响。具体的可以放置到避雷器屏蔽端盖18和避雷器接线端子19之间，无线信号被无线数据接收装置3接收到后传输到后台服务器及显示终端4，最终实现运维人员对避雷器本体内部温湿度的监测目的。
温湿度传感元件5灵敏度应很高（湿度不低于±1.8%RH、温度不低于±0.3℃），可以监测到避雷器本体内部温湿度的微弱变化。温湿度传感元件5建议放置在每节避雷器的下端内电极内，因为避雷器内下端电场分布比上端较为均匀，更有利于电场屏蔽网罩6的屏蔽效果，潮气凝结一般在每节的下端也较为严重，更有利于温湿度传感元件5的监测。
热缩管依次穿过避雷器内电极13的金属壁、避雷器FRP预制管（玻璃纤维增强热固性树脂）14、黏合层（有机硅密封胶和黏合剂）15及避雷器复合绝缘外套（热硫化硅橡胶）16时，工艺上应做到非常良好的密封，尤其是穿过黏合层15及避雷器复合绝缘外套16时应使用黏合剂充分黏合不留缝隙。
通过内置部分及外置部分分体式结构及数据无线传输的方式实现对避雷器本体内部温湿度的监测。无线信号被无线数据接收装置3接收到后传输到后台服务器及显示终端4，最终实现运维人员对避雷器本体内部温湿度的监测目的上述具体实施方式用来说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。
本发明可以实现在带电情况下长期对在运避雷器本体内部湿度及变化情况进行监测，监测数据同时包括避雷器本体内部当时的温度情况，对不同温度情况下的相对湿度进行判断，对于一段时期内湿度明显增加的避雷器结合传统方式进行重点监测，做到有的放矢，可以作为避雷器有效的在线监测手段融入到变电站现有在线监测系统当中；也可以用于科研目的，通过长期的数据积累，研究避雷器本体内部环境温湿度的变化对避雷器阀片20或绝缘影响程度的临界值；该装置结构小巧，其湿度传感器部分可以安装在避雷器本体下端内电极空腔处，数据采集及无线传输模块等外置部分可以安置在避雷器节间均压罩内，对避雷器的内外电场分布影响较弱；该装置可以将每节避雷器内部的湿度监测数据通过无线的方式进行送达，能极大地提高运维人员的工作效率。本装置从避雷器主要缺陷的源头入手，结合现有的检测技术进一步加强了对避雷器运行状态的监测，增加了监测方式，增强了设备运维的保障，也使得变电站的运维更加智能化，极大地提高了运维人员工作效率；本装置可以应用于所有电压等级的避雷器，应用范围广，具有很好的市场前景和应用价值。

Claims (8)

1.一种避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：包括温湿度传感器组件（2）、无线数据接收装置（3）、后台服务器及显示终端（4）；所述温湿度传感器组件（2）的输出端连接无线数据接收装置（3）的输入端，无线数据接收装置（3）的输出端连接后台服务器及显示终端（4）的输入端；其中温湿度传感器组件（2）包括电场屏蔽网罩（6）、温湿度传感元件（5）、SHT2x温湿度传感器处理器（7）、STC11微控制单元（8）、无线发射模块（9）及用于对各个模块供电的锂电池（10），温湿度传感元件（5）设置在电场屏蔽网罩（6）内，电场屏蔽网罩（6）设置在避雷器内电极（13）空腔内；所述温湿度传感元件（5）的输出端通过导线（11）连接SHT2x温湿度传感器处理器（7）的输入端，SHT2x温湿度传感器处理器（7）与STC11微控制单元（8）相连接，所述STC11微控制单元（8）的输出端连接无线发射模块（9）的输入端；所述的温湿度传感元件（5）包括电容式湿度传感元件和能隙温度传感元件，二者分别通过导线（11）连接SHT2x温湿度传感器处理器（7）的输入端。
2.根据权利要求1所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：所述的温湿度传感器组件（2）有多个，多个温湿度传感器组件（2）中STC11微控制单元（8）通过设定唯一ID号多个传感器节点进行识别，可以满足某个多点无线数据采集应用的需求。
3.根据权利要求2所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：电场屏蔽网罩（6）为金属封闭网状结构。
4.根据权利要求3所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：温湿度传感器组件（2）中SHT2x温湿度传感器处理器（7）、STC11微控制单元（8）、无线发射模块（9）及用于对各个模块供电的锂电池（10）完全放置在避雷器外屏蔽罩（17）内，确保避雷器外部的电场分布不会受到影响。
5.根据权利要求4所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：温湿度传感元件（5）灵敏度应高，其中湿度的精度不低于±1.8%RH、温度的精度不低于±0.3℃，用于监测到避雷器本体内部温湿度的微弱变化。
6.根据权利要求5所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：所述的温湿度传感元件（5）放置在每节避雷器的下端内电极内。
7.根据权利要求6所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：热缩管依次穿过避雷器内电极（13）的金属壁、避雷器FRP预制管（14）、黏合层（15）及避雷器复合绝缘外套（16）时，工艺上应做到非常良好的密封，尤其是穿过黏合层（15）及避雷器复合绝缘外套（16）时应使用黏合剂充分黏合不留缝隙。
8.根据权利要求7所述的避雷器本体内部温湿度监测装置，其特征在于：所述的导线（11）引出电场屏蔽网罩（6）集中设置，且外面套设有热缩管（12）。
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