CN109387695A - 一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置 - Google Patents

一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置。该装置包括顺次相连接的罗氏线圈传感器、保护电路、滤波电路、多级电压比较电路、控制电路，其中罗氏线圈传感器实时采集避雷器接地线上的电流信号并输出电压信号至保护电路；保护电路保护控制电路免受过电压的损坏；滤波电路滤除干扰信号；多级电压比较电路利用多个电压比较器，将不同级别的电压基准与罗氏线圈传感器输出的电压信号进行比较，作为判断避雷器过电压级别的依据；控制电路判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别，记录过电压级别和发生时间，累计过电压动作次数，并预测避雷器的使用寿命。本发明能够准确记录避雷器遭受雷击的相关信息，保障避雷器安全稳定运行，减轻人工巡检和维护的工作量。

Description

一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置
技术领域
本发明涉及电力设备监测装置的技术领域，尤其涉及一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置。
背景技术
避雷器是电力系统重要的保护设备，现如今的避雷器广泛采用金属氧化锌避雷器，非线性电阻是其重要部件之一，避雷器两端施加低电压时，呈现的阻值大，作为限压元件，吸收浪涌电压或脉冲电压的能量，在施加高电压时，呈现的阻值小，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。
避雷器经历的雷击过电压和操作过电压冲击的累计次数和每次过电压的级别直接决定着避雷器本身的性能好坏和使用寿命，同时避雷器每次经历过电压动作的时间对于离线分析避雷器性能好坏以及过电压在时间上的分布情况也具有重要的参考价值。因此，避雷器过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻实现对避雷器监测的三个重要指标。
当前对避雷器过电压动作的累计次数、每次过电压发生时间的获取，主要通过传统的机械式表头显示动作次数，通过人工巡视抄表记录的方式实现，且不能获取每次过电压的级别。这样对过电压动作相关信息的获取不够及时和完善，同时大大增加了人工巡视的工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置，以准确可靠的获取并记录避雷器过电压动作的累计次数、每次过电压的级别和发生时刻，实时就地显示并及时传送相关信息至现场工作人员，在判断避雷器预计寿命将至时立刻报警。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置，包括顺次相连接的罗氏线圈传感器、保护电路、滤波电路、多级电压比较电路、控制电路，其中：
所述罗氏线圈传感器，实时采集避雷器接地线上的电流信号，将电流信号转换为电压信号并输出至保护电路；
所述保护电路，在避雷器过电压动作时，保护控制电路免受过电压带来的损坏；
所述滤波电路，滤除干扰信号；
所述多级电压比较电路，利用多个电压比较器，分别设置不同级别的电压基准，将不同级别的电压基准与罗氏线圈传感器输出的电压信号进行比较，多个电压比较器分别输出各自的比较结果，将该比较结果作为判断避雷器过电压级别的依据；
所述控制电路，根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别，在避雷器过电压动作时记录过电压级别和发生时间，累计过电压动作次数，并存储、显示和远传；同时，根据避雷器经受的过电压级别与累计次数，预测避雷器的使用寿命。
进一步地，所述罗氏线圈传感器为均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，实现对电流信号的测量，通过硬件积分，输出对应的电压信号。
进一步地，所述保护电路采用三只压敏电阻和TVS瞬态抑制管并联，实现对后级控制电路的保护。
进一步地，所述滤波电路采用两级RC滤波，截止频率为250KHz。
进一步地，所述多级电压比较电路包括四个电压比较器，各个电压比较器的电压门槛值分别为10V、20V、25V、30V。
进一步地，所述控制电路包括单片机，以及单片机外围设置的数码管、蜂鸣器、GPRS通信模块、掉电存储器、RTC时钟，其中单片机根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别；单片机提取出过电压动作的累计次数，驱动数码管，显示过电压动作的累计次数；单片机预测出避雷器使用寿命，当避雷器使用寿命将至时，驱动蜂鸣器报警；RTC时钟向单片机提供实时的时刻信息，用于单片机记录每次过电压的发生时刻；掉电存储器用于存储过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻，且保证掉电时数据不丢失；GPRS通信模块用于定期向工作人员发送过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)能够准确可靠地获取避雷器过电压动作的累计次数、每次过电压的级别和发生时间等相关信息，可永久存储、就地显示、实时远传、及时报警；(2)保障避雷器安全稳定运行，同时减轻了人工巡检和维护的工作量。
附图说明
图1是本发明避雷器雷击动作记录与远传报警装置的结构示意图。
图2是本发明保护电路、滤波电路和多级电压比较电路的原理图。
图3是本发明单片机判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明避雷器雷击动作记录与远传报警装置，包括顺次相连接的罗氏线圈传感器、保护电路、滤波电路、多级电压比较电路、控制电路，其中：
所述罗氏线圈传感器，实时采集避雷器接地线上的电流信号，将电流信号转换为电压信号并输出至保护电路；
所述保护电路，在避雷器过电压动作时，保护控制电路免受过电压带来的损坏；
所述滤波电路，滤除干扰信号；
所述多级电压比较电路，利用多个电压比较器，分别设置不同级别的电压基准，将不同级别的电压基准与罗氏线圈传感器输出的电压信号进行比较，多个电压比较器分别输出各自的比较结果，将该比较结果作为判断避雷器过电压级别的依据；
所述控制电路，根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别，在避雷器过电压动作时记录过电压级别和发生时间，累计过电压动作次数，并存储、显示和远传；同时，根据避雷器经受的过电压级别与累计次数，预测避雷器的使用寿命。
进一步地，所述罗氏线圈传感器为均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，可以实现对电流信号尤其是大电流信号的测量，通过硬件积分，输出对应的电压信号。
进一步地，所述保护电路采用三只压敏电阻和TVS瞬态抑制管并联，实现对后级控制电路的保护。
进一步地，所述滤波电路采用两级RC滤波，截止频率为250KHz。滤波电路将外界的快速瞬变等干扰信号从电压信号当中分离开来，以免干扰信号混入，造成过电压动作记录与远传报警装置的动作记录结果不准确。
进一步地，所述多级电压比较电路包括四个电压比较器，各个电压比较器的电压门槛值分别为10V、20V、25V、30V。所述多级电压比较电路利用多个电压比较器，分别设置不同等级的电压基准，一旦避雷器遭受过电压动作，避雷器导通流过大电流，所述罗氏线圈输出对应的电压信号，多个电压比较器分别将该电压信号与各自的电压基准比较，将比较结果以数字脉冲的形式传送给所述单片机，所述单片机接收所有的比较结果，即可判断过电压的级别。
进一步地，所述控制电路包括单片机，以及单片机外围设置的数码管、蜂鸣器、GPRS通信模块、掉电存储器、RTC时钟，其中单片机根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别；单片机提取出过电压动作的累计次数，驱动数码管，显示过电压动作的累计次数；单片机预测出避雷器使用寿命，当避雷器使用寿命将至时，驱动蜂鸣器报警；RTC时钟向单片机提供实时的时刻信息，用于单片机记录每次过电压的发生时刻；掉电存储器用于存储过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻，且保证掉电时数据不丢失；GPRS通信模块用于定期向工作人员发送过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻。
本发明能够准确记录避雷器遭受雷击过电压和操作过电压时动作的累计次数、每次过电压的级别与过电压动作发生的时刻，并可实现数据存储、显示、远传和报警的功能。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例1
图1为本发明避雷器过电压动作记录与远传报警装置的结构图，避雷器遭受过电压动作导通时，避雷器上流过大电流，罗氏线圈传感器将避雷器接地线上的电流转换为电压信号，保护电路使单片机免受过电压可能带来的损坏，滤波电路滤除快速瞬变等干扰信号，多级电压比较电路通过设置多个电压基准，判断罗氏线圈传感器输出的电压信号的级别并输出比较结果，单片机获取比较结果，提取出避雷器过电压动作的累计次数、每次过电压的级别和发生时间，控制其周围电路实现对避雷器动作信息的存储、显示、远传和报警。
图2为本发明保护电路、滤波电路和多级电压比较电路的原理图，罗氏线圈采集避雷器接地线上的电流，输出对应的电压信号，先经保护电路和滤波电路处理，这里的保护电路选用三只压敏电阻S20K20，动作电压大致在33V左右，选用的TVS瞬态抑制管P6KE36A，击穿电压35V左右可有效地保护后端的多级电压保护器和单片机及周围电路免受避雷器过电压动作过程中的浪涌脉冲破坏；滤波电路采用两级RC滤波，截止频率在250KHz左右。电压信号接入多级电压比较电路，这里用四路差动比较器LM139实现，设置的电压基准分别为30V、25V、20V和10V，四个比较结果为数字脉冲信号，接入单片机IO口。
图3为本发明单片机内部软件流程图，单片机获取四个比较结果，根据结果判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别，即获取避雷器经受的过电压级别，在避雷器过电压动作时记录过电压级别和发生时间，累计过电压动作次数，并存储、显示和远传。同时，单片机根据避雷器经受的过电压级别与累计次数，综合评价，预测避雷器的预计使用寿命，预测的基本原则为经受的过电压越大，次数越多，其预计使用寿命越短，当预计使用寿命低于算法内的整定值时，即认为避雷器的预计使用寿命将至，立即通过蜂鸣器报警。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，包括顺次相连接的罗氏线圈传感器、保护电路、滤波电路、多级电压比较电路、控制电路，其中：
所述罗氏线圈传感器，实时采集避雷器接地线上的电流信号，将电流信号转换为电压信号并输出至保护电路；
所述保护电路，在避雷器过电压动作时，保护控制电路免受过电压带来的损坏；
所述滤波电路，滤除干扰信号；
所述多级电压比较电路，利用多个电压比较器，分别设置不同级别的电压基准，将不同级别的电压基准与罗氏线圈传感器输出的电压信号进行比较，多个电压比较器分别输出各自的比较结果，将该比较结果作为判断避雷器过电压级别的依据；
所述控制电路，根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别，在避雷器过电压动作时记录过电压级别和发生时间，累计过电压动作次数，并存储、显示和远传；同时，根据避雷器经受的过电压级别与累计次数，预测避雷器的使用寿命。
2.根据权利要求1所述的避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，所述罗氏线圈传感器为均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，实现对电流信号的测量，通过硬件积分，输出对应的电压信号。
3.根据权利要求1所述的避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，所述保护电路采用三只压敏电阻和TVS瞬态抑制管并联，实现对后级控制电路的保护。
4.根据权利要求1所述的避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，所述滤波电路采用两级RC滤波，截止频率为250KHz。
5.根据权利要求1所述的避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，所述多级电压比较电路包括四个电压比较器，各个电压比较器的电压门槛值分别为10V、20V、25V、30V。
6.根据权利要求1所述的避雷器雷击动作记录与远传报警装置，其特征在于，所述控制电路包括单片机，以及单片机外围设置的数码管、蜂鸣器、GPRS通信模块、掉电存储器、RTC时钟，其中单片机根据多级电压比较电路输出的比较结果，判断避雷器是否经受过电压及经受的过电压级别；单片机提取出过电压动作的累计次数，驱动数码管，显示过电压动作的累计次数；单片机预测出避雷器使用寿命，当避雷器使用寿命将至时，驱动蜂鸣器报警；RTC时钟向单片机提供实时的时刻信息，用于单片机记录每次过电压的发生时刻；掉电存储器用于存储过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻，且保证掉电时数据不丢失；GPRS通信模块用于定期向工作人员发送过电压动作的累计次数、每次过电压的级别与发生时刻。
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