CN107356807A - 基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于避雷器在线监测技术领域，尤其涉及一种基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，是针对无间隙金属氧化物避雷器的，基于无线同步采样技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置。包括壳体和电阻片，还包括电子式表及机械式表，其中电阻片和电子式表及机械式表安装在壳体内，壳体上设有装置前窗；电子式表及机械式表包括机械式表和电子式表，机械式表和电子式表串联连接，机械式表和电子式表串联后的整体与电阻片并联；机械式表可从装置前窗中显示；壳体下盖设有航空插头。本发明具有结构简单，设计合理，结构先进等优点，能实现各电压等级避雷器阻性电流的在线监测，精确测量避雷器阻性电流，准确掌握避雷器运行状况。

Description

基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置

技术领域

本发明属于避雷器在线监测技术领域，尤其涉及一种基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，是针对无间隙金属氧化物避雷器的，基于无线同步采样技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置。

背景技术

避雷器是一种重要的过电压保护装置，是电力系统安全运行的有力保障。如果避雷器的运行状况不良，保护性能就会下降，从而影响电力系统安全，因此对避雷器运行状况的监测十分必要。

早期的避雷器监测方式是采用机械式电流表和雷击计数表来监测避雷器运行状况，这种方式缺点较多：监测数据误差大并且不能远传，运行人员工作量大，不能及时响应避雷器故障。

为了解决这些问题，国内陆续出现了电子式避雷器在线监测装置，克服了机械式监测装置的缺点，但却不能却而代之，因为检修人员需要利用传统计数表引出测量点，以便使用阻性电流测试仪器，而电子式避雷器在线监测装置无法引出测量点，所以现场大都将机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置同时安装在避雷器本体上。

近期，一体化避雷器在线监测装置的出现将机械式避雷器监测装置与电子式避雷器在线监测装置合二为一，简化了监测装置结构，提高了装置集成度，节约了安装和维护成本，避雷器本体只需安装一台一体化避雷器在线监测装置，就能满足变电站避雷器绝缘状态在线监测的智能化需求，同时又可以满足阻性电流测试仪器的使用。

随着智能电网的大力发展，现场避雷器都加装在线监测装置，装置内部引入PT电压互感器的二次信号，随着在线监测装置在户外环境下运行时间的加长，内部容易受潮或损坏，这样极易引发PT二次故障，导致事故的发生，而不采用电压参考的方式，在线监测装置只能测量出阻性电流变化的趋势，无法得到避雷器阻性电流的真实值。利用阻性电流测量仪器进行测量是可以获得避雷器阻性电流的真实值，但是这项工作耗费人力，危险性，而且可能对PT进行多次操作，有安全隐患。

综上所述，非常有必要进行基于无线同步采样技术的避雷器阻性电流在线监测技术的研究和装置的研制，解决当前避雷器运行状态监测存在的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其目的是为了提供一种结构简单，设计合理，装置结构先进等能够实现各电压等级避雷器阻性电流的在线监测，精确测量避雷器的阻性电流，从而准确掌握避雷器的运行状况的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置。

为了实现上述发明目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，包括壳体和电阻片，还包括电子式表及机械式表，其中：电阻片和电子式表及机械式表安装在壳体内，壳体上设有装置前窗；电子式表及机械式表包括机械式表和电子式表，机械式表和电子式表串联连接，机械式表和电子式表串联后的整体与电阻片并联；机械式表可从装置前窗中显示；壳体1的下盖设有航空插头。

所述电子式表包括：无线通信电路、有线通信电路、中央处理器电路、信号调理电路、存储电路、时钟电路和电源及保护电路；其中无线通信电路、有线通信电路、信号调理电路、存储电路以及时钟电路分别与中央处理器电路连接，电源及保护电路与无线通信电路、有线通信电路、中央处理器电路、信号调理电路、存储电路、时钟电路连接。

所述壳体的材质为铸铝，壳体分为上下两部分，上壳体用于固定机械式表和电子式表；上壳体上设有装置前窗，并由钢化玻璃密封，从装置前窗中显示电流值和雷击次数；下壳体用于安装固定电阻片以及航空插头。

所述电阻片与机械式表和电子式表的联合体并联连接。

所述机械式表和电子式表是串联连接，两个表测量同一个泄漏电流，泄漏电流通过壳体上的接线柱引入到机械式表，再到电子式表，最后通过装置壳体流入大地。

所述信号调理电路能够将微小的避雷器泄漏电流转换成电压信号，并通过滤波、放大等处理将电压信号调理清晰、纯净，再由ADC模数转换器将其转换成数字信号；在避雷器动作时，产生触发信号，用于记录雷击次数。

所述中央处理器电路接收ADC转换后的数字信号，采用CFFT复数快速傅里叶变换、FFT快速傅里叶变换及FFT衍生算法等多种算法等主流算法计算全电流、阻性电流、基波电流、三次谐波含量、五次谐波含量、7次谐波含量、相位、频率等参数；当避雷器动作时，中央处理器电路会收到触发信号，对雷击次数记录一次；以上参数均需要加盖时间戳，时间由时钟电路提供；最终的计算结果按照用户设置的时间间隔定时存储在本发明的存储电路中，同时也可通过无线通信电路或有线通信电路发送出去，电源及保护电路给整套装置供电。

本发明具有如下优点及有益效果：

本发明装置具有结构简单，设计合理，装置结构先进等优点，能够实现各电压等级避雷器阻性电流的在线监测，精确测量避雷器的阻性电流，从而能够准确掌握避雷器的运行状况。本发明集合了三种主流的阻性电流测量方法：投影法、相对法、谐波法，三种方法各有优势，可以独立使用，也可以配合使用，用户可根据自己的需求并结合变电站内的实际情况，灵活选取适合的阻性电流测量方法，本发明基本能满足所有用户使用。具有无线通信和有线通信两种通信方式，无线通信可用于实现无线同步采样，有线通信方式遵循智能变电站I0通信接口协议，兼容现有的避雷器在线监测装置，通信方式灵活可变。采用一体化结构设计，装置稳定性更高，更易于安装、维护，同时也简化了避雷器本体上监测装置的结构。基于无线同步采样技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置适用于各电压等级避雷器的在线监测，其应用前景广阔，达到的效果是：①阻性电流测量方法丰富，各种方法可独立应用也可配合应用，能满足各种应用需求；②具有无线通信和有线通信两种通信方式，通信接口灵活；③一体化结构设计，装置稳定性，安装、维护方便；④高实现远程监视与故障预测；⑤加快避雷器工况判断的速度和精度；⑥减少监测费用。避雷器远程在线监测具有较大经济效益和社会意义。本发明符合智能变电站发展要求，为避雷器在线监测提供新方法。

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细的说明，但不受本实施例所限。

附图说明

图1是本明的装置结构框图；

图2是本发明中子式表及机械式表的电路结构框图。

图中：壳体1，电阻片2，电子式表及机械式表3，机械式表4，电子式表5，无线通信电路6，有线通信电路7，中央处理器电路8，信号调理电路9，存储电路10，时钟电路11，电源及保护电路12。

具体实施方式

本发明是一种基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，如图1所示，图1为本发明的工作原理示意图。本发明装置由壳体1，电阻片2，机械式表4，电子式表5组成，其中：电阻片2和电子式表及机械式表3安装在壳体1内部。壳体1的上盖上设有装置前窗；所述电子式表及机械式表3包括：机械式表4和电子式表5。机械式表4可从装置前窗中显示；壳体1的下盖设有航空插头。

如图2所示，图2是本发明中子式表及机械式表的电路结构框图。电子式表5包括：无线通信电路6，有线通信电路7，中央处理器电路8，信号调理电路9，存储电路10，时钟电路11，电源及保护电路12。无线通信电路6、有线通信电路7、信号调理电路9、存储电路10以及时钟电路11，分别与中央处理器电路8连接，电源及保护电路12与无线通信电路6、有线通信电路7、中央处理器电路8、信号调理电路9、存储电路10、时钟电路11连接，为所列模块提供电源及防护。

壳体1的材质为铸铝，壳体1分为上下两部分，上壳体用于固定机械式表4和电子式表5；上壳体上设有装置前窗，并由钢化玻璃密封，可从装置前窗中显示电流值和雷击次数；下壳体用于安装固定电阻片2以及航空插头。

所述电阻片2具有过电压抑制作用，电阻片2与机械式表4和电子式表5的联合体并联连接，起到保护机械式表和电子式表的作用。当线路上没有过电压时，避雷器不动作，电阻片处于高阻抗状态，流经电阻片的泄漏电流很小可以忽略不计，可以认为避雷器泄漏电流全部从机械式表和电子式表流过；当线路上有过电压时，电阻片瞬间呈现低阻抗状态，泄放电流并钳制电压，只有少量的泄漏电流从机械式表和电子式表流过，此时机械式表和电子式表同步记录一次雷击动作。

所述机械式表4和电子式表5是串联关系，两个表测量同一个泄漏电流，泄漏电流通过壳体上的接线柱引入到机械式表，再到电子式表，最后通过装置壳体流入大地。机械式表和电子式表串联后的整体与电阻片并联。

所述信号调理电路9具有两部分功能，其一是将微小的避雷器泄漏电流转换成电压信号，并通过滤波、放大等处理将电压信号调理清晰、纯净，再由ADC模数转换器将其转换成数字信号；其二是在避雷器动作时，产生触发信号，用于记录雷击次数。

所述中央处理器电路8接收ADC转换后的数字信号，采用CFFT复数快速傅里叶变换、FFT快速傅里叶变换及FFT衍生算法等多种算法等主流算法计算全电流、阻性电流、基波电流、三次谐波含量、五次谐波含量、7次谐波含量、相位、频率等参数；当避雷器动作时，中央处理器电路会收到触发信号，对雷击次数记录一次。以上参数均需要加盖时间戳，时间由时钟电路提供。最终的计算结果会按照用户设置的时间间隔定时存储在本发明的存储电路中，同时也可通过无线通信电路或有线通信电路发送出去。电源及保护电路给整套装置供电。

本发明阻性电流测量方法丰富，通信接口灵活，结构先进。本发明能够在线监测避雷器全电流、阻性电流、基波电流、三次谐波含量、五次谐波含量、7次谐波含量、相位、频率、雷击动作次数及动作发生的时间等参数，监测数据可以通过装置自身的I0通信接口，采用MODBUS-RTU协议，标准RS485通信接口，通信参数可灵活配置，直接上传至后台，也可以通过无线通信传输至同步采样控制器，再由同步采样控制器间接上传至后台。本发明采用一体化结构设计，将机械式避雷器监测装置与电子式避雷器在线监测装置合二为一，现场人员可通过装置窗口内的电流表、计数表更加直观的读取避雷器泄漏电流与动作次数。带有时间戳的监测数据可以在装置内部存储一年以上。当装置所监测的避雷器电流值超过用户设定值时，将输出报警信号，及时发现避雷器老化或受潮问题，防止故障的发生。

本发明是一种针对无间隙金属氧化物避雷器的，基于无线同步采样技术的，集三种主流的阻性电流测量方法：投影法、相对法及谐波法一体的一体化结构设计。兼容智能变电站I0通信接口的一体化避雷器阻性电流在线监测装置及其使用方法。具有无线通信和有线通信两种通信方式，无线通信可用于实现无线同步采样，有线通信方式遵循智能变电站I0通信接口协议，兼容现有的避雷器在线监测装置，通信方式灵活可变。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，包括壳体（1）和电阻片（2），其特征是：还包括电子式表及机械式表（3），其中：电阻片（2）和电子式表及机械式表（3）安装在壳体（1）内，壳体（1）上设有装置前窗；电子式表及机械式表（3）包括机械式表（4）和电子式表（5），机械式表（4）和电子式表（5）串联连接，机械式表和电子式表串联后的整体与电阻片（2）并联；机械式表（4）可从装置前窗中显示；壳体（1）的下盖设有航空插头。

2.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述电子式表（5）包括：无线通信电路（6）、有线通信电路（7）、中央处理器电路（8）、信号调理电路（9）、存储电路（10）、时钟电路（11）和电源及保护电路（12）；其中无线通信电路（6）、有线通信电路（7）、信号调理电路（9）、存储电路（10）以及时钟电路（11）分别与中央处理器电路（8）连接，电源及保护电路（12）与无线通信电路（6）、有线通信电路（7）、中央处理器电路（8）、信号调理电路（9）、存储电路（10）、时钟电路（11）连接。

3.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述壳体（1）的材质为铸铝，壳体（1）分为上下两部分，上壳体用于固定机械式表（4）和电子式表（5）；上壳体上设有装置前窗，并由钢化玻璃密封，从装置前窗中显示电流值和雷击次数；下壳体用于安装固定电阻片（2）以及航空插头。

4.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述电阻片（2）与机械式表（4）和电子式表（5）的联合体并联连接。

5.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述机械式表（4）和电子式表（5）是串联连接，两个表测量同一个泄漏电流，泄漏电流通过壳体上的接线柱引入到机械式表，再到电子式表，最后通过装置壳体流入大地。

6.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述信号调理电路（9）能够将微小的避雷器泄漏电流转换成电压信号，并通过滤波、放大等处理将电压信号调理清晰、纯净，再由ADC模数转换器将其转换成数字信号；在避雷器动作时，产生触发信号，用于记录雷击次数。

7.根据权要求1所述的基于无线同步技术的一体化避雷器阻性电流在线监测装置，其特征是：所述中央处理器电路（8）接收ADC转换后的数字信号，采用CFFT复数快速傅里叶变换、FFT快速傅里叶变换及FFT衍生算法等多种算法等主流算法计算全电流、阻性电流、基波电流、三次谐波含量、五次谐波含量、7次谐波含量、相位、频率等参数；当避雷器动作时，中央处理器电路会收到触发信号，对雷击次数记录一次；以上参数均需要加盖时间戳，时间由时钟电路提供；最终的计算结果按照用户设置的时间间隔定时存储在本发明的存储电路中，同时也可通过无线通信电路或有线通信电路发送出去，电源及保护电路给整套装置供电。