CN110133394A - 避雷器在线监测预警系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避雷器在线监测预警系统及其控制方法，监测预警系统包括避雷器，所述避雷器由内到外依次套有电流互感器、隔热套管以及雨尘屏蔽罩，雨尘屏蔽罩的侧壁顶部设置有出线嘴，雨尘屏蔽罩的底部敞口并通过支架与避雷器的底座可拆卸连接；雨尘屏蔽罩的内壁固设所述隔热套管；隔热套管的内壁固设所述电流互感器；电流互感器的输出线圈经整流电路与比较器相连，比较器的输出端控制通电延时继电器的线圈通断电，通电延时继电器的常开开关控制声光报警器通断电。本发明能够减少雨雪、灰尘、阳光照射、短时过电压对避雷器泄漏电流的影响，还能统计电网的雷击信息，当避雷器泄漏电流超标时，能够发出预警信号。

Description

避雷器在线监测预警系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及高压电器设备技术领域，特别是涉及一种避雷器在线监测预警 系统及其控制方法。

背景技术

金属氧化物避雷器(MOA)以其优异的技术性能逐渐取代了其它类型的避雷 器，成为电力系统的换代保护设备。氧化锌避雷器的电阻片长期承受运行电压， 并且有泄漏电流不断流过各个串联的电阻片，这个电流的大小取决于MOA热稳 定和电阻片的老化程度。如果MOA在动作负载下发生劣化，将会使正常对地绝 缘水平降低，泄漏电流增大，导致MOA的热击穿。

因此，对MOA的泄漏电流进行监测预警，提前更换掉老化的避雷器，防止 电网因雷击而发生停电故障。

目前，影响检测避雷器泄漏电流大小的因素较多，避雷器正常使用时其泄 漏电流在50微安以下，当避雷器老化损坏时，其泄漏电流通常会达到几毫安以 上。其中，太阳照射引起的避雷器温度升高、下雨引起的避雷器湿度增大、避 雷器的外表面污移、电网的短时过电压，都会引起避雷器泄漏电流增大，导致 避雷器泄漏电流检测不够准确。

现有技术中缺少一种避雷器在线监测预警系统，减少雨雪、灰尘、阳光照 射、短时过电压对避雷器泄漏电流的影响，当避雷器泄漏电流超标时，能够发 出预警信号，提醒管理人员将避雷器取下来，对其老化程度作进一步检测。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种避雷器在线监 测预警系统及其控制方法，既能减少雨雪、灰尘、阳光照射、短时过电压对避 雷器泄漏电流的影响，还能统计电网的雷击信息，当避雷器泄漏电流超标并持 续一段时间时，能够发出预警信号，方便管理人员对避雷器的老化作进一步检 测。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种避雷器在线监测预警 系统，包括至少三个避雷器，其关键在于，每一个避雷器均设置有预警装置， 所述预警装置包括由内到外依次套设在避雷器外的电流互感器、隔热套管以及 雨尘屏蔽罩，所述雨尘屏蔽罩的侧壁顶部设置有出线嘴，所述避雷器的高压引 线穿出该出线嘴，雨尘屏蔽罩的底部敞口并通过支架与避雷器的底座可拆卸连 接；雨尘屏蔽罩的内壁固设所述隔热套管；隔热套管的内壁固设所述电流互感 器；

电流互感器连接有泄漏电流检测电路和雷击电流检测电路；

泄漏电流检测电路包括第一整流电路，第一整流电路的两个输入端与电流 互感器的第一输出线圈N1相连，第一整流电路的两个输出端与第一模数转换器 的正输入端和负输入端相连；第一模数转换器的正输入端还连接防雷稳压管D6 的负极，防雷稳压管D6的正极连接第一模数转换器的负输入端；

雷击电流检测电路包括第二整流电路，第二整流电路的两个输入端与电流 互感器的第二输出线圈N2相连，第二整流电路的两个输出端与第二模数转换器 的正输入端和负输入端相连；

第二整流电路还与比较器相连，比较器的输出端与可控硅的G极相连，可控 硅的A极连接第一整流电路的正输出端；可控硅的中K极经电阻R20连接第一整流 电路的负输出端；

还包括单片机，单片机设置有第一采集端组，单片机通过第一采集端组与 第一模数转换器的输出端组相连；

单片机还设置有第二采集端组，单片机通过第二采集端组与第二模数转换 器的输出端组相连；

比较器的输出端还连接开关三极管Q1的基极，单片机还设置有计时计数控 制端，该计时计数控制端经开关三极管Q1接地；

单片机设置有输出端组，单片机通过输出端组连接有GPRS模块，单片机通 过GPRS模块与监控电脑无线连接。

上述结构设置的效果为：雨尘屏蔽罩罩在避雷器的外面，可以减少灰尘降 落在避雷器的外面，减小表面污秽对避雷器的泄漏电流影响，同时还能防止雨 雪降落在避雷器的表面，减小避雷器的表面湿度受到雨雪的影响，减小雨雪对 避雷器的泄漏电流的影响；雨尘屏蔽罩还能防止太阳直接照射在避雷器的表面 造成避雷器的温度升高，减小避雷器的温升对泄漏电流的影响；隔热套管由绝 热材料制成，防止雨尘屏蔽罩的热量向避雷器辐射。

本发明通过上述多种措施减小外界环境条件对避雷器的泄漏电流检测的影 响。

雨尘屏蔽罩的底部敞口并通过支架与避雷器的底座可拆卸连接；一是方便 雨尘屏蔽罩内部空气和外界的流通，二是方便拆卸，当需要清理避雷器的表面 或者将避雷器拆卸下来检测时，可以方便拆卸。

电流互感器套在避雷器外，其第一输出线圈N1用于检测避雷器的泄漏电流， 当避雷器老化损坏时，其泄漏电流大增，由几十微安上升到几毫安，经第一整 流电路输出一检测电压信号给第一模数转换器，第一模数转换器将检测电压信 号转换为数字电压信号发送给单片机，单片机将数字电压信号经GPRS模块发送 给监控电脑存储，监控电脑根据数字电压信号、电流互感器的参数、第一整流 电路的参数将其转换为泄漏电流，获取同一电站的多个避雷器的泄漏电流检测 信号求取电流平均值，当电网某一相的避雷器的泄漏电流明显高于电流平均值， 判断为该相的避雷器出现老化，发出预警信号，提醒管理人员，将该避雷器取 下来做进一步检测。

当电网遭受雷击时，为了防止过高的电压信号烧毁第一模数转换器，泄漏 电流检测电路设置有防雷稳压管D6，防雷稳压管D6将雷击产生的高压信号过滤 掉；

本发明还设置有雷击电流检测电路，电流互感器的第二输出线圈N2用于检 测雷击电流，当电网遭受雷击时，第二整流电路将雷击电流转换为雷击电压信 号输出给比较器，比较器的输出端通过可控硅将第一整流电路的正输出端和负 输出端短路，并通过电阻R20将雷击过电压释放掉；保护泄漏电流检测电路的 安全；

比较器的输出端还连接开关三极管Q1的基极，控制三极管Q1的通断，当 避雷器遭受雷击时，比较器的输出端控制开关三极管Q1导通，单片机的计时计 数控制端经开关三极管Q1接地；单片机记录雷击数据一次，并对计时计数控制 端的产生的低电平进行计时，该计时时间即为避雷器的动作时间。

同时，单片机通过第二模数转换器连接第二整流电路，第二模数转换器将 雷击检测电压信号转换为雷击数字电压信号发送给单片机，单片机将雷击数字 电压信号经GPRS模块发送给监控电脑存储，监控电脑根据电流互感器、第二整 流电路的参数将雷击检测电压信号转换为雷击电流，并计算雷击电流峰值。

雨尘屏蔽罩可由陶瓷材料或硅橡胶材料制成。

所述电流互感器的第一输出线圈N1并联有第一谐振电容C21，第二输出线圈 N2并联有第二谐振电容C22。

第一谐振电容C21能够过滤掉高频的谐波电压对泄漏电流的影响，第二谐振 电容C22防止高频的谐波电压产生错误的雷击干扰信号。

还包括与避雷器相对应的相对地电压互感器，相对地电压互感器的电压输 出端组与第三模数转换器的输入端组连接，所述单片机还设置有第三采集端组， 单片机通过第三采集端组与第三模数转换器的输出端组相连，单片机获取避雷 器对应的相电压发送给监控电脑。

某一相或某几相出现电网故障时，其故障电压有时会上升到正常电压的1.9 倍，会导致该相或几相的避雷器的泄漏电流大增，为了消除这种影响，监控电 脑还获取与避雷器相对应的相对地电压互感器的电压检测信号，与所有相电压 的平均值相比较，如果远高于其余相的平均值，则对获取的泄漏电流作出修正。 防止对避雷器出现错误的判断信号。

出线嘴为直角弯头，出线嘴的一端与雨尘屏蔽罩的内腔相连通，出线嘴的 另一端竖直向下。

出线嘴可以设置一个或多个，除了方便避雷器的高压引线引出之外，也可 以起到通气作用，出线嘴的另一端竖直向下朝向地面，可以防止雨水经出线嘴 流入雨尘屏蔽罩。

所述支架通过螺栓分别与底座和雨尘屏蔽罩可拆卸连接。

上述连接方式方便拆卸。

所述雨尘屏蔽罩的外壁为伞裙结构。

伞裙结构可以增大高压引线与底座之间的爬电比距，防止雷击时，高压引 线的电流从雨尘屏蔽罩的表面泄漏下来形成闪络。

所述泄漏电流检测电路、雷击电流检测电路、单片机、GPRS模块设置于监 测盒中，电流互感器经连接线与泄漏电流检测电路、雷击电流检测电路相连；

所述监测盒中还设置有蓄电池，监测盒的表面设置有太阳能电池板和风力 发电机，太阳能电池板经太阳能充电电路与蓄电池相连为其充电，风力发电机 经第三整流电路与蓄电池相连为其充电，还包括电磁能量采集线圈，电磁能量 采集线圈经第四整流电路与蓄电池相连为其充电；

蓄电池为单片机、GPRS模块供电。

由于避雷器距地面位置较高，通过连接线接入监测盒中，监测盒安装在方 便人观察的位置。有助于管理人员观察和维修。

本发明监测盒中还设置有蓄电池为单片机、GPRS模块供电；

太阳能电池板获取太阳能经太阳能充电电路与蓄电池相连为其充电，风力 发电机获取风能经第三整流电路与蓄电池相连为其充电，电磁能量采集线圈获 取电站内高压电网产生的电磁能量发出交流电压，电磁能量采集线圈经第四整 流电路与蓄电池相连为其充电。

一种避雷器在线监测预警系统的控制方法，其关键在于，所述监控电脑设 置有泄漏电流监测流程和雷击电流监测流程；

其中泄漏电流监测流程包括如下步骤：

步骤A1：监控电脑依次获取每一个避雷器的泄漏电流检测数据；

泄漏电流检测电路的第一整流电路输出一检测电压信号给第一模数转换 器，第一模数转换器将检测电压信号转换为数字电压信号发送给单片机，单片 机将数字电压信号经GPRS模块发送给监控电脑存储，监控电脑根据数字电压信 号、电流互感器的参数、第一整流电路的参数将其转换为泄漏电流检测数据；

步骤A2：监控电脑计算泄漏电流平均值；

步骤A3：监控电脑依次计算避雷器的泄漏电流检测数据与泄漏电流平均值 的电流差值；

步骤A4：监控电脑判断该电流差值是否大于设定的电流控制阈值，如果否， 转步骤A7；如果是，则判断该避雷器的泄漏电流超标，转步骤A5；

步骤A5：监控电脑统计避雷器泄漏电流超标的持续时间；

步骤A6：监控电脑判断持续时间是否小于设定的时间阈值，如果是，则判 断为电网电压波动；转步骤A7；否则，判断为避雷器产生故障，发出预警提示 信息；转步骤A7；

电网电压会因为操作冲击发生短时的过电压，形成电压波动，该短时电压 波动会引起泄漏电流短是增大，应将其排除；

步骤A7：监控电脑判断是否所有的避雷器检测完毕，如果否，转步骤A3； 如果是，转步骤A1；

通过上述的方法设置，当电网中某一相的避雷器老化损坏时，其泄漏电流 大增，远远超过所有的避雷器的泄漏电流平均值；这时监控电脑发出预警信号， 提醒管理人员将该相的避雷器取下来作进一步检测。

起一种粗测作用；

雷击电流监测流程包括如下步骤：

步骤B1：监控电脑通过计时计数控制端获取雷击电流检测电路的雷击信号；

步骤B2：监控电脑统计雷击次数；并统计避雷器的动作时间，监控电脑通 过第二模数转换器获取采集电压数据；

当电网遭受雷击时，比较器输出控制电压，开关三极管Q1导通，计时计数 控制端接地，由高电平变为低电平，雷击次数增加一次，同时统计该低电平的 持续时间，该持续时间即为避雷器的动作时间；

第二整流电路将电流互感器的第二线圈N2输出的雷击电流检测数据转换为 对应的雷击检测电压信号，经第二模数转换器转换为雷击检测数字电压信号发 送给单片机，单片机将其发送给监控电脑；

步骤B3：监控电脑对采集电压数据按比例换算成雷击电流，获取雷击电流 峰值。

监控电脑对雷击电压数据根据电流互感器的参数，以及第二整流电路的参 数按比例换算成雷击电流；获取雷击电流峰值。

便于对避雷器遭受的雷击次数、雷击时间以及雷击电流峰值进行统计存储。

优选的，所述步骤A1中，监控电脑依次获取相对地电压互感器的相电压； 对相电压计算相电压平均值，计算相对地电压互感器的相电压与相电压平均值 的电压差值，计算电压差值和相电压平均值的比例；对相应的避雷器的泄漏电 流检测数据按比例修正。修正值可以预先设定。

当某一相或某几相出现电网故障时，其故障电压有时会上升到正常电压的 1.9倍，会导致该相或几相的避雷器的泄漏电流大增，为了消除这种影响，监控 电脑还获取与避雷器相对应的相对地电压互感器的电压检测信号，与所有相电 压的平均值相比较，如果远高于其余相的平均值，则对获取的泄漏电流作出修 正。防止对避雷器出现错误的判断信号。

显著效果:本发明提供了一种避雷器在线监测预警系统及其控制方法，既能 减少雨雪、灰尘、阳光照射、短时过电压对避雷器泄漏电流的影响，还能统计 电网的雷击信息，当避雷器泄漏电流超标并持续一段时间时，能够发出预警信 号，方便管理人员对避雷器的老化作进一步检测。

附图说明

图1为本发明实施例的监测预警系统的原理框图；

图2为雨尘屏蔽罩的结构图；

图3为图2的A向视图；

图4为本发明的电路结构图；

图5为本发明电源结构示意图；

图6为本发明的泄漏电流监测流程图。

图7为本发明的雷击电流监测流程图。

图8为雨尘屏蔽罩的立体外形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图8所示，一种避雷器在线监测预警系统，包括至少三个避雷器(1)， 其关键在于，每一个避雷器(1)均设置有预警装置(10)，所述预警装置(10) 包括由内到外依次套设在避雷器(1)外的电流互感器(2)、隔热套管(3)以 及雨尘屏蔽罩(4)，所述雨尘屏蔽罩(4)的侧壁顶部设置有出线嘴(41)，所 述避雷器(1)的高压引线(11)穿出该出线嘴(41)，雨尘屏蔽罩(4)的底部 敞口并通过支架(5)与避雷器(1)的底座(12)可拆卸连接；雨尘屏蔽罩(4) 的内壁固设所述隔热套管(3)；隔热套管(3)的内壁固设所述电流互感器(2)；

如图4所示，电流互感器(2)连接有泄漏电流检测电路和雷击电流检测电 路；

泄漏电流检测电路包括第一整流电路，第一整流电路的两个输入端与电流 互感器(2)的第一输出线圈N1相连，第一整流电路的两个输出端与第一模数转 换器(81)的正输入端和负输入端相连；第一模数转换器(81)的正输入端还 连接防雷稳压管D6的负极，防雷稳压管D6的正极连接第一模数转换器(81)的 负输入端；

雷击电流检测电路包括第二整流电路，第二整流电路的两个输入端与电流 互感器(2)的第二输出线圈N2相连，第二整流电路的两个输出端与第二模数转 换器(82)的正输入端和负输入端相连；

第二整流电路还与比较器相连，比较器的输出端与可控硅的G极相连，可控 硅的A极连接第一整流电路的正输出端；可控硅的中K极经电阻R20连接第一整流 电路的负输出端；

还包括单片机(8)，单片机(8)设置有第一采集端组，单片机(8)通过 第一采集端组与第一模数转换器(81)的输出端组相连；

单片机(8)还设置有第二采集端组，单片机(8)通过第二采集端组与第 二模数转换器(82)的输出端组相连；

比较器的输出端还连接开关三极管Q1的基极，单片机(8)还设置有计时计 数控制端，该计时计数控制端经开关三极管Q1接地；

单片机(8)设置有输出端组，单片机(8)通过输出端组连接有GPRS模块 (83)，单片机(8)通过GPRS模块(83)与监控电脑(9)无线连接。

避雷器(1)的高压引线(11)连接高压电线，避雷器(1)的底座(12) 接地或经导线接地。

其中电流互感器(2)的第一输出线圈N1匝数较多，用于检测微弱的泄漏电 流，灵敏度较高；第二输出线圈N2匝数较小，用于检测雷击电流，平时输出信 号极低。泄漏电流检测电路与雷击电流检测电路分别用于检测泄漏电流和雷击 电流采样。

上述结构设置的效果为：雨尘屏蔽罩(4)罩在避雷器(1)的外面，可以 减少灰尘降落在避雷器(1)的外面，减小表面污秽对避雷器(1)的泄漏电流 影响，同时还能防止雨雪降落在避雷器(1)的表面，减小避雷器(1)的表面 湿度受到雨雪的影响，减小雨雪对避雷器(1)的泄漏电流的影响；雨尘屏蔽罩 (4)还能防止太阳直接照射在避雷器(1)的表面造成避雷器(1)的温度升高， 减小避雷器(1)的温升对泄漏电流的影响；隔热套管(3)由绝热材料制成， 防止雨尘屏蔽罩(4)的热量向避雷器(1)辐射。

本发明通过上述多种措施减小外界环境条件对避雷器(1)的泄漏电流检测 的影响。

雨尘屏蔽罩(4)的底部敞口并通过支架(5)与避雷器(1)的底座(12) 可拆卸连接；一是方便雨尘屏蔽罩(4)内部空气和外界的流通，二是方便拆卸， 当需要清理避雷器(1)的表面或者将避雷器(1)拆卸下来检测时，可以方便 拆卸。

电流互感器(2)套在避雷器(1)外，其第一输出线圈N1用于检测避雷器 (1)的泄漏电流，当避雷器(1)老化损坏时，其泄漏电流大增，由几十微安 上升到几毫安，经第一整流电路输出一检测电压信号给第一模数转换器(81)， 第一模数转换器(81)将检测电压信号转换为数字电压信号发送给单片机(8)， 单片机(8)将数字电压信号经GPRS模块(83)发送给监控电脑(9)存储，监 控电脑(9)根据数字电压信号、电流互感器(2)的参数、第一整流电路的参 数将其转换为泄漏电流，获取同一电站的多个避雷器(1)的泄漏电流检测信号 求取电流平均值，当电网某一相的避雷器(1)的泄漏电流明显高于电流平均值， 判断为该相的避雷器(1)出现老化，发出预警信号，提醒管理人员，将该避雷 器(1)取下来做进一步检测。

当电网遭受雷击时，为了防止过高的电压信号烧毁第一模数转换器(81)， 泄漏电流检测电路设置有防雷稳压管D6，防雷稳压管D6将雷击产生的高压信号 过滤掉；

本发明还设置有雷击电流检测电路，电流互感器(2)的第二输出线圈N2 用于检测雷击电流，当电网遭受雷击时，第二整流电路将雷击电流转换为雷击 电压信号输出给比较器，比较器的输出端通过可控硅将第一整流电路的正输出 端和负输出端短路，并通过电阻R20将雷击过电压释放掉；保护泄漏电流检测 电路的安全；

比较器的输出端还连接开关三极管Q1的基极，控制三极管Q1的通断，当 避雷器(1)遭受雷击时，比较器的输出端控制开关三极管Q1导通，单片机(8) 的计时计数控制端经开关三极管Q1接地；单片机(8)记录雷击数据一次，并 对计时计数控制端的产生的低电平进行计时，该计时时间即为避雷器(1)的动 作时间。

同时，单片机(8)通过第二模数转换器(82)连接第二整流电路，第二模 数转换器(82)将雷击检测电压信号转换为雷击数字电压信号发送给单片机(8)， 单片机(8)将雷击数字电压信号经GPRS模块(83)发送给监控电脑(9)存储， 监控电脑(9)根据电流互感器(2)、第二整流电路的参数将雷击检测电压信号 转换为雷击电流，并计算雷击电流峰值。

雨尘屏蔽罩(4)可由陶瓷材料或硅橡胶材料制成。

所述电流互感器(2)的第一输出线圈N1并联有第一谐振电容C21，第二输 出线圈N2并联有第二谐振电容C22。

第一谐振电容C21能够过滤掉高频的谐波电压对泄漏电流的影响，第二谐振 电容C22防止高频的谐波电压产生错误的雷击干扰信号。

还包括与避雷器(1)相对应的相对地电压互感器(75)，相对地电压互感 器(75)的电压输出端组与第三模数转换器(84)的输入端组连接，所述单片 机(8)还设置有第三采集端组，单片机(8)通过第三采集端组与第三模数转 换器(84)的输出端组相连，单片机(8)获取避雷器(1)对应的相电压发送 给监控电脑(9)。

某一相或某几相出现电网故障时，其故障电压有时会上升到正常电压的1.9 倍，会导致该相或几相的避雷器(1)的泄漏电流大增，为了消除这种影响，监 控电脑(9)还获取与避雷器(1)相对应的相对地电压互感器(75)的电压检 测信号，与所有相电压的平均值相比较，如果远高于其余相的平均值，则对获 取的泄漏电流作出修正。防止对避雷器(1)出现错误的判断信号。

出线嘴(41)为直角弯头，出线嘴(41)的一端与雨尘屏蔽罩(4)的内腔 相连通，出线嘴(41)的另一端竖直向下。

出线嘴(41)可以设置一个或多个，除了方便避雷器(1)的高压引线(11) 引出之外，也可以起到通气作用，出线嘴(41)的另一端竖直向下朝向地面， 可以防止雨水经出线嘴(41)流入雨尘屏蔽罩(4)。

所述支架(5)通过螺栓分别与底座(12)和雨尘屏蔽罩(4)可拆卸连接。

上述连接方式方便拆卸。

支架(5)包括一个圆环，在圆环内固连有一个呈星形布置的连接支架，圆 环和连接支架上都设置有安装孔，螺栓穿过圆环上的安装孔与雨尘屏蔽罩(4) 的底部固连；螺栓穿过连接支架上的安装孔与避雷器(1)的底座固连。

所述雨尘屏蔽罩(4)的外壁为伞裙结构。

伞裙结构可以增大高压引线(11)与底座(12)之间的爬电比距，防止雷 击时，高压引线(11)的电流从雨尘屏蔽罩(4)的表面泄漏下来形成闪络。

所述泄漏电流检测电路、雷击电流检测电路、单片机(8)、GPRS模块(83) 设置于监测盒(7)中，电流互感器(2)经连接线(21)与泄漏电流检测电路、 雷击电流检测电路相连；

所述监测盒(7)中还设置有蓄电池(71)，监测盒(7)的表面设置有太阳 能电池板(72)和风力发电机(73)，太阳能电池板(72)经太阳能充电电路(721) 与蓄电池(71)相连为其充电，风力发电机(73)经第三整流电路(731)与蓄 电池(71)相连为其充电，还包括电磁能量采集线圈(74)，电磁能量采集线圈 (74)经第四整流电路(741)与蓄电池(71)相连为其充电；

蓄电池(71)为单片机(8)、GPRS模块(83)供电。

由于避雷器(1)距地面位置较高，通过连接线(21)接入监测盒(7)中， 监测盒(7)安装在方便人观察的位置。有助于管理人员观察和维修。

本发明监测盒(7)中还设置有蓄电池(71)为单片机(8)、GPRS模块(83) 供电；

太阳能电池板(72)获取太阳能经太阳能充电电路(721)与蓄电池(71) 相连为其充电，风力发电机(73)获取风能经第三整流电路(731)与蓄电池(71) 相连为其充电，电磁能量采集线圈(74)获取电站内高压电网产生的电磁能量 发出交流电压，电磁能量采集线圈(74)经第四整流电路(741)与蓄电池(71) 相连为其充电。

如图6和图7所示，一种避雷器在线监测预警系统的控制方法，其关键在 于，所述监控电脑(9)设置有泄漏电流监测流程和雷击电流监测流程；

其中泄漏电流监测流程包括如下步骤：

步骤A1：监控电脑(9)依次获取每一个避雷器(1)的泄漏电流检测数据；

泄漏电流检测电路的第一整流电路输出一检测电压信号给第一模数转换器(81)，第一模数转换器(81)将检测电压信号转换为数字电压信号发送给单片 机(8)，单片机(8)将数字电压信号经GPRS模块(83)发送给监控电脑(9) 存储，监控电脑(9)根据数字电压信号、电流互感器(2)的参数、第一整流 电路的参数将其转换为泄漏电流检测数据；

步骤A2：监控电脑(9)计算泄漏电流平均值；

步骤A3：监控电脑(9)依次计算避雷器(1)的泄漏电流检测数据与泄漏 电流平均值的电流差值；

步骤A4：监控电脑(9)判断该电流差值是否大于设定的电流控制阈值，如 果否，转步骤A7；如果是，则判断该避雷器(1)的泄漏电流超标，转步骤A5；

步骤A5：监控电脑(9)统计避雷器(1)泄漏电流超标的持续时间；

步骤A6：监控电脑(9)判断持续时间是否小于设定的时间阈值，如果是， 则判断为电网电压波动；转步骤A7；否则，判断为避雷器(1)产生故障，发出 预警提示信息；转步骤A7；

电网电压会因为操作冲击发生短时的过电压，形成电压波动，该短时电压 波动会引起泄漏电流短是增大，应将其排除；

步骤A7：监控电脑(9)判断是否所有的避雷器(1)检测完毕，如果否， 转步骤A3；如果是，转步骤A1；

起一种粗测作用；

雷击电流监测流程包括如下步骤：

步骤B1：监控电脑(9)通过计时计数控制端获取雷击电流检测电路的雷击 信号；

步骤B2：监控电脑(9)统计雷击次数；并统计避雷器(1)的动作时间， 监控电脑(9)通过第二模数转换器(82)获取采集电压数据；

当电网遭受雷击时，比较器输出控制电压，开关三极管Q1导通，计时计数 控制端接地，由高电平变为低电平，雷击次数增加一次，同时统计该低电平的 持续时间，该持续时间即为避雷器(1)的动作时间；

第二整流电路将电流互感器的第二线圈N2输出的雷击电流检测数据转换为 对应的雷击检测电压信号，经第二模数转换器(82)转换为雷击检测数字电压 信号发送给单片机(8)，单片机(8)将其发送给监控电脑(9)；

步骤B3：监控电脑(9)对采集电压数据按比例换算成雷击电流，获取雷击 电流峰值。

监控电脑(9)对雷击电压数据根据电流互感器(2)的参数，以及第二整 流电路的参数按比例换算成雷击电流；获取雷击电流峰值。

便于对避雷器(1)遭受的雷击次数、雷击时间以及雷击电流峰值进行统计 存储。

所述的避雷器在线监测预警系统的控制方法，其关键在于，所述步骤A1中， 监控电脑(9)依次获取相对地电压互感器(75)的相电压；对相电压计算相电 压平均值，计算相对地电压互感器(75)的相电压与相电压平均值的电压差值， 计算电压差值和相电压平均值的比例；对相应的避雷器(1)的泄漏电流检测数 据按比例修正。修正值可以预先设定。

当某一相或某几相出现电网故障时，其故障电压有时会上升到正常电压的 1.9倍，会导致该相或几相的避雷器(1)的泄漏电流大增，为了消除这种影响， 监控电脑(9)还获取与避雷器(1)相对应的相对地电压互感器(75)的电压 检测信号，与所有相电压的平均值相比较，如果远高于其余相的平均值，则对 获取的泄漏电流作出修正。防止对避雷器(1)出现错误的判断信号。

电流互感器(2)即图4的中L，为母线式电流互感器，第一整流电路和第二 整流电路为桥式整流电路分别将避雷器(1)的泄漏电流、雷击电流转变为检测 电压信号，方便转换传输。

比较器采用LM358集成运放，其同相输出端连接第二整流电路的输出端用于 检测避雷器(1)的雷击电流，反相输入端连接有参比电路，参比电路用于产生 一比较电压阈值。

隔热套管(3)由绝热材料制成。隔热套管(3)由玻璃纤维管制成，不导 电，与雨尘屏蔽罩(4)通过环氧树脂粘接，其内表面也可以设置环状的伞裙， 增大爬电比距。

优选地，电流互感器(2)的输出线圈N1经放大电路连接第一整流电路。

优选地，电流互感器(2)上方的隔热套管(3)、雨尘屏蔽罩(4)还设置 有电线过孔。避雷器(1)的接地线经电线过孔、支架5在电流互感器(2)上 缠绕多匝，图略。

优选地，电流互感器(2)的输出线圈N1并联有泄荷避雷器，该泄荷避雷 器防止雷击时电流互感器(2)的输出线圈N1产生的高电压烧毁整流电路，图 略。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领 域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若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，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种避雷器在线监测预警系统，包括至少三个避雷器(1)，其特征在于，每一个避雷器(1)均设置有预警装置(10)，所述预警装置(10)包括由内到外依次套设在避雷器(1)外的电流互感器(2)、隔热套管(3)以及雨尘屏蔽罩(4)，所述雨尘屏蔽罩(4)的侧壁顶部设置有出线嘴(41)，所述避雷器(1)的高压引线(11)穿出该出线嘴(41)，雨尘屏蔽罩(4)的底部敞口并通过支架(5)与避雷器(1)的底座(12)可拆卸连接；雨尘屏蔽罩(4)的内壁固设所述隔热套管(3)；隔热套管(3)的内壁固设所述电流互感器(2)；

电流互感器(2)连接有泄漏电流检测电路和雷击电流检测电路；

泄漏电流检测电路包括第一整流电路，第一整流电路的两个输入端与电流互感器(2)的第一输出线圈N1相连，第一整流电路的两个输出端与第一模数转换器(81)的正输入端和负输入端相连；第一模数转换器(81)的正输入端还连接防雷稳压管D6的负极，防雷稳压管D6的正极连接第一模数转换器(81)的负输入端；

雷击电流检测电路包括第二整流电路，第二整流电路的两个输入端与电流互感器(2)的第二输出线圈N2相连，第二整流电路的两个输出端与第二模数转换器(82)的正输入端和负输入端相连；

第二整流电路还与比较器相连，比较器的输出端与可控硅的G极相连，可控硅的A极连接第一整流电路的正输出端；可控硅的中K极经电阻R20连接第一整流电路的负输出端；

还包括单片机(8)，单片机(8)设置有第一采集端组，单片机(8)通过第一采集端组与第一模数转换器(81)的输出端组相连；

单片机(8)还设置有第二采集端组，单片机(8)通过第二采集端组与第二模数转换器(82)的输出端组相连；

比较器的输出端还连接开关三极管Q1的基极，单片机(8)还设置有计时计数控制端，该计时计数控制端经开关三极管Q1接地；

单片机(8)设置有输出端组，单片机(8)通过输出端组连接有GPRS模块(83)，单片机(8)通过GPRS模块(83)与监控电脑(9)无线连接。

2.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，所述电流互感器(2)的第一输出线圈N1并联有第一谐振电容C21，第二输出线圈N2并联有第二谐振电容C22。

3.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，还包括与避雷器(1)相对应的相对地电压互感器(75)，相对地电压互感器(75)的电压输出端组与第三模数转换器(84)的输入端组连接，所述单片机(8)还设置有第三采集端组，单片机(8)通过第三采集端组与第三模数转换器(84)的输出端组相连，单片机(8)获取避雷器(1)对应的相电压发送给监控电脑(9)。

4.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，出线嘴(41)为直角弯头，出线嘴(41)的一端与雨尘屏蔽罩(4)的内腔相连通，出线嘴(41)的另一端竖直向下。

5.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，所述支架(5)通过螺栓分别与底座(12)和雨尘屏蔽罩(4)可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，所述雨尘屏蔽罩(4)的外壁为伞裙结构。

7.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统，其特征在于，所述泄漏电流检测电路、雷击电流检测电路、单片机(8)、GPRS模块(83)设置于监测盒(7)中，电流互感器(2)经连接线(21)与泄漏电流检测电路、雷击电流检测电路相连；

所述监测盒(7)中还设置有蓄电池(71)，监测盒(7)的表面设置有太阳能电池板(72)和风力发电机(73)，太阳能电池板(72)经太阳能充电电路(721)与蓄电池(71)相连为其充电，风力发电机(73)经第三整流电路(731)与蓄电池(71)相连为其充电，还包括电磁能量采集线圈(74)，电磁能量采集线圈(74)经第四整流电路(741)与蓄电池(71)相连为其充电；

蓄电池(71)为单片机(8)、GPRS模块(83)供电。

8.根据权利要求1所述的避雷器在线监测预警系统的控制方法，其特征在于，所述监控电脑(9)设置有泄漏电流监测流程和雷击电流监测流程；

其中泄漏电流监测流程包括如下步骤：

步骤A1：监控电脑(9)依次获取每一个避雷器(1)的泄漏电流检测数据；

步骤A2：监控电脑(9)计算泄漏电流平均值；

步骤A3：监控电脑(9)依次计算避雷器(1)的泄漏电流检测数据与泄漏电流平均值的电流差值；

步骤A4：监控电脑(9)判断该电流差值是否大于设定的电流控制阈值，如果否，转步骤A7；如果是，则判断该避雷器(1)的泄漏电流超标，转步骤A5；

步骤A5：监控电脑(9)统计避雷器(1)泄漏电流超标的持续时间；

步骤A6：监控电脑(9)判断持续时间是否小于设定的时间阈值，如果是，则判断为电网电压波动；转步骤A7；否则，判断为避雷器(1)产生故障，发出预警提示信息；转步骤A7；

步骤A7：监控电脑(9)判断是否所有的避雷器(1)检测完毕，如果否，转步骤A3；如果是，转步骤A1。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A1中，监控电脑(9)依次获取相对地电压互感器(75)的相电压；对相电压计算相电压平均值，计算相对地电压互感器(75)的相电压与相电压平均值的电压差值，计算电压差值和相电压平均值的比例；对避雷器(1)的泄漏电流检测数据按比例修正。

10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，雷击电流监测流程包括如下步骤：

步骤B1：监控电脑(9)通过计时计数控制端获取雷击电流检测电路的雷击信号；

步骤B2：监控电脑(9)统计雷击次数；并统计避雷器(1)的动作时间，监控电脑(9)通过第二模数转换器(82)获取采集电压数据；

步骤B3：监控电脑对采集电压数据按比例换算成雷击电流，获取雷击电流峰值。