CN111122958A - 一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，涉及避雷器远程监测技术领域，包括后台系统、前端系统和辅助电源系统，所述后台系统与前端系统为双向电连接，所述前段系统的输入端电连接有辅助电源系统，所述后台系统包括网络服务器，通过设置后台系统、前端系统和辅助电源系统，该系统具有远距离无线传输、免维护、无需更换电池、数据管理方便等特点，可实现输电线路雷电计数的远程信息传送与监测，避免了登塔查看机械式雷击计数器，极大的提高了输电线路的运维检修效率，同时大大减轻了输电线路运行维护人员的劳动强度，节省了大量人力和物力资源，节约了线路运行维护成本。

Description

一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统

技术领域

本发明涉及避雷器远程监测技术领域，具体为一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统。

背景技术

架空输电线路地处旷野，自然和地理条件十分复杂，输电线路和杆塔容易遭受雷击，从而引起大面积的停电事故，给国民经济和人民生活带来重大损失，合理的雷电防护系统设计是实现防雷减灾的一种重要途径：

在实际运行中，无间隙的避雷器计数器在运行电压下会有阻性电流通过，其电阻阀片上会产生热量，从而使电阻阀片温度升高，同时，由于环境条件的影响，避雷器的阀片会受潮及劣化，从而使正常工作条件下通过电阻片的阻性泄露电流增加或瓷套闪络电压降低，一旦系统中有过电压产生，通过避雷器内阀片的电流就会迅速增大，而损坏的阀片热容量承受能力有限，将会使避雷器产生热崩溃，甚至使避雷器爆炸，从而使避雷器失去保护作用，但是随着一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的应用，可用手机实时对避雷器遭受雷击后的动作次数进行远程监控，及时掌握避雷器遭受雷击后的工作状态，同时对避雷器遭受雷击的线路区段进行精确定位到某个杆塔，及时对避雷器的工作状态及动作情况进行了解。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，包括后台系统、前端系统和辅助电源系统，所述后台系统与前端系统为双向电连接，所述前段系统的输入端电连接有辅助电源系统；

所述后台系统包括网络服务器、PC端监控中心和手机终端，所述网络服务器与PC端监控中心为双向电连接，所述网络服务器与手机终端为双向电连接；

所述前端系统包括避雷器计数器和雷击信号采集模块，所述避雷器计数器的输出端电连接有雷击信号采集模块，所述雷击信号采集模块包括取样电路、整流电路、限幅电路、光电隔离电路、单片机和4G无线模块，所述取样电路的输入端与避雷器计数器的输出端电连接，所述取样电路的输出端电连接有整流电路，所述整流电路的输出端电连接有限幅电路，所述限幅电路的输出端电连接有光电隔离，所述光电隔离的输出端电连接有单片机，所述单片机的输出端电连接有4G无线模块，所述4G无线模块与网络服务器为双向电连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助电源系统包括光伏发电模块、锂离子蓄电池和驱动变换器模块，所述光伏发电模块的输出端电连接有锂离子蓄电池，所述锂离子蓄电池的输出端电连接有驱动变换器模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光伏发电模块，锂离子蓄电池和驱动变换器模块组合系统，且整个电源系统可以达到连续20天以上阴雨天气可靠、不间断供电。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光电隔离为光电耦合器，且光电耦合器的型号为LTV-244，通过电阻分压和整流，使串接在计数器回路中光电耦合器触动一次，通过隔离，另一端与单片机的输入端口连接，单片机记录避雷器动作一次，在记录动作次数的同时记录单片机系统的当前时间，及避雷器的动作时间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述单片机的信号为MSP430F122，MSP430系列单片机是一个16位、具有精简指令集、超低功耗的混合型信号处理器，所述单片机采集光电隔离输出的脉冲，通过处理，将脉冲个数数据通过串口输送给4G无线模块，从而完成采集过程。

作为本发明的一种优选技术方案，所述网络服务器的数据库采用可SQLServer数据库，它完全能够满足数据长期安全的保存，也能满足客户机对其的查询，日常的数据由现场采集部分的单片机通过4G无线模块定时发送，所述网络服务器接收并经过验证，确认无误后，采用ADO技术将其送入数据库。

作为本发明的一种优选技术方案，所述PC端监控中心采用VC编程，完成上位机软件，上位机具有实时监控功能，所述PC端监控中心的工作人员可以通过系统传来的数据、图形，实时监控某一远程监控点的状态，并可操作数据库，实现数据的读写与保存，完成对某一监控点某个时间段的数据及历史记录的调用，所述手机终端采用安卓或者IOS编程，具有和PC上位机同样的功能。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，具备以下有益效果：

1、该智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，通过设置后台系统、前端系统和辅助电源系统，该系统具有远距离无线传输、免维护、无需更换电池、数据管理方便的特点，可实现输电线路雷电计数的远程信息传送与监测，避免了登塔查看机械式雷击计数器，极大的提高了输电线路的运维检修效率，同时大大减轻了输电线路运行维护人员的劳动强度，节省了大量人力和物力资源，节约了线路运行维护成本。

2、该智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，通过设置后台系统、前端系统和辅助电源系统，常规的检测方式需要人员定时到线路进行，且输电线路都在地质条件比较恶劣的地方，还有在天气条件比较恶劣的情况，工人很疲劳，在实际工作中，发生人身事故的险情在系统内时有发生，通过该系统的应用减少了发生人身事故的机率，方便了使用者的使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的系统示意图；

图2为本发明提出的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的避雷器计数器原理接线图；

图3为本发明提出的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的雷击信号采集电路原理图；

图4为本发明提出的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的手机终端和PC端监控中心操作界面示意图；

图5为本发明提出的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统的系统总体示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-5，一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，包括后台系统、前端系统和辅助电源系统，所述后台系统与前端系统为双向电连接，所述前段系统的输入端电连接有辅助电源系统；

所述后台系统包括网络服务器、PC端监控中心和手机终端，所述网络服务器与PC端监控中心为双向电连接，所述网络服务器与手机终端为双向电连接；

所述前端系统包括避雷器计数器和雷击信号采集模块，所述避雷器计数器的输出端电连接有雷击信号采集模块，计数器的基本结构为双阀片式结构，当避雷器动作时，放电电流流过阀片R1，在R1上的压降经阀片R2给电容器C1充电，然后C1再对电磁式计数器的电感线圈L放电，使其计数一次，改变R1及R2的阻值，可以使计数器具有不同的灵敏度，避雷器计数器全称为线路避雷器状态在线监测装置，当通过线路避雷器的大电流峰值超过设定的值时，置于在线监测装置的表盘计数器指针动作，进行计数，巡视人员可通过计数器指针的指示数值判断该避雷器的工作状态，同时还装有与常规避雷器类似的小冲击电流即可计数的计数器，以掌握通过线路避雷器的雷电次数，本装置利用雷电流直接驱动计数器，无需外加电源，用本装置可实现线路避雷器的状态监测，小电流计数器动作，监测避雷器总的动作次数，大电流计数器动作，显示数反映通过避雷器雷电流中大电流所占的次数。次数显示在表盘上，在杆塔下面可以用望远镜观察到该示数，当避雷器通过的大电流计数大于或等于18次，避雷器应预试，线路避雷器状态在线监测装置在带电和不带电两种情况下都能实现安装，不同的是，在带电情况下，应该先将避雷器低压电极跟杆塔横担短接，再进行安装，以防高电压带来危险，所述雷击信号采集模块包括取样电路、整流电路、限幅电路、光电隔离电路、单片机和4G无线模块，所述取样电路的输入端与避雷器计数器的输出端电连接，所述取样电路的输出端电连接有整流电路，所述整流电路的输出端电连接有限幅电路，所述限幅电路的输出端电连接有光电隔离，所述光电隔离的输出端电连接有单片机，所述单片机的输出端电连接有4G无线模块，所述4G无线模块与网络服务器为双向电连接，通过设置后台系统、前端系统和辅助电源系统，该系统具有远距离无线传输、免维护、无需更换电池、数据管理方便等特点，可实现输电线路雷电计数的远程信息传送与监测，避免了登塔查看机械式雷击计数器，极大的提高了输电线路的运维检修效率，同时大大减轻了输电线路运行维护人员的劳动强度，节省了大量人力和物力资源，节约了线路运行维护成本。

具体的，参阅图1，所述辅助电源系统包括光伏发电模块、锂离子蓄电池和驱动变换器模块，所述光伏发电模块的输出端电连接有锂离子蓄电池，所述锂离子蓄电池的输出端电连接有驱动变换器模块，光伏发电模块采集太阳能给高容量锂离子蓄电池，锂离子蓄电池将断续不稳定的电能存储起来，驱动变换器模块利用蓄电池输出稳定连续的电能，供雷击信号采集模块利用。

具体的，参阅图1，所述光伏发电模块，锂离子蓄电池和驱动变换器模块组合系统，且整个电源系统可以达到连续20天以上阴雨天气可靠、不间断供电。

具体的，参阅图3，所述光电隔离为光电耦合器，且光电耦合器的型号为LTV-244，通过电阻分压和整流，使串接在计数器回路中光电耦合器触动一次，通过隔离，另一端与单片机的输入端口连接，单片机记录避雷器动作一次，在记录动作次数的同时记录单片机系统的当前时间，及避雷器的动作时间，当避雷器流过冲击电流时，计数器计数一次，记录避雷器的动作时间非常重要，它可以确定电力系统受雷击的时间或系统开关动作的时间。

具体的，参阅图1和图4，所述单片机的信号为MSP430F122，MSP430系列单片机是一个16位、具有精简指令集、超低功耗的混合型信号处理器，所述单片机采集光电隔离输出的脉冲，通过处理，将脉冲个数数据通过串口输送给4G无线模块，从而完成采集过程，4G无线模块全称为4G全网通无线数据传输模块，4G无线模块接收光电隔离部分传输的信号，采用TCP/IP传输协议，将数据传输到网络服务器，网络服务器将信号再传送给PC端监控中心和手机终端，完成整个通信过程，4G无线模块主要由基带控制器、射频模块、供电模块、连接器（应用接口）、SRAM、天线接口、测试网络其部分组成，实现电源连接、指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输，4G无线模块具有随时随地接入Internet，终端用户可永远在线，向用户提供更高的接入速率和更短的接入时间，可提供按时间、流量、内容等更加灵活的计费方法。

具体的，参阅图1和图4，所述网络服务器的数据库采用可SQLServer数据库，它完全能够满足数据长期安全的保存，也能满足客户机对其的查询，日常的数据由现场采集部分的单片机通过4G无线模块定时发送，所述网络服务器接收并经过验证，确认无误后，采用ADO技术将其送入数据库，网络服务器局域固定地址，负责与现场采集部分相连接的4G无线模块进行无线通信，查询信息所存放的数据位于网络服务器，供PC端监控中心和手机终端查询，查询指令在PC端监控中心和手机终端发出，网络服务器起到一个存贮转发的过程。

具体的，参阅图1和图4，所述PC端监控中心采用VC编程，完成上位机软件，上位机具有实时监控功能，所述PC端监控中心的工作人员可以通过系统传来的数据、图形，实时监控某一远程监控点的状态，并可操作数据库，实现数据的读写与保存，完成对某一监控点某个时间段的数据及历史记录的调用，所述手机终端采用安卓或者IOS编程，具有和PC上位机同样的功能，操作界面友好，方便各种层次的用户都可以很好的使用本系统，点击操作界面上的按钮可完成全部操作，操作无需了解系统的运行状况，一切皆在后台运行，系统的智能化程度高，主控计算机可以对采集的数据进行判断，当数据超出预先设置的范围，可以提示操作员注意，减少了险情发生的可能性，后台能够准确记录、积累被监测避雷器的动作次数，并给出该避雷器所处输电走廊遭受雷击的情况，由此绘制该输电走廊雷击分布预测，为高雷击输电走廊区段的线路、杆塔提高耐雷水平、降低雷击跳闸率提供参考。

本发明的工作原理及使用流程：在使用时，光伏发电模块采集太阳能给高容量锂离子蓄电池，锂离子蓄电池将断续不稳定的电能存储起来，驱动变换器模块利用蓄电池输出稳定连续的电能，供雷击信号采集模块利用，当避雷器流过冲击电流时，计数器计数一次，通过电阻分压和整流，使串接在计数器回路中光电耦合器触动一次，通过隔离，另一端与单片机的输入端口连接，单片机记录避雷器动作一次，在记录动作次数的同时记录单片机系统的当前时间，及避雷器的动作时间，单片机采集光电隔离输出的脉冲，通过处理，将脉冲个数数据通过串口输送给4G无线模块，4G无线模块接收光电隔离部分传输的信号，采用TCP/IP传输协议，将数据传输到网络服务器，网络服务器接收并经过验证，确认无误后，采用ADO技术将其送入数据库，网络服务器局域固定地址，负责与现场采集部分相连接的4G无线模块进行无线通信，查询信息所存放的数据位于网络服务器，供PC端监控中心和手机终端查询，查询指令在PC端监控中心和手机终端发出，通过上述完成对该装置操作。

综上所述，该智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，通过设置后台系统、前端系统和辅助电源系统，该系统具有远距离无线传输、免维护、无需更换电池、数据管理方便等特点，可实现输电线路雷电计数的远程信息传送与监测，避免了登塔查看机械式雷击计数器，极大的提高了输电线路的运维检修效率，同时大大减轻了输电线路运行维护人员的劳动强度，节省了大量人力和物力资源，节约了线路运行维护成本。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，包括后台系统、前端系统和辅助电源系统，其特征在于：所述后台系统与前端系统为双向电连接，所述前段系统的输入端电连接有辅助电源系统；

所述后台系统包括网络服务器、PC端监控中心和手机终端，所述网络服务器与PC端监控中心为双向电连接，所述网络服务器与手机终端为双向电连接；

所述前端系统包括避雷器计数器和雷击信号采集模块，所述避雷器计数器的输出端电连接有雷击信号采集模块，所述雷击信号采集模块包括取样电路、整流电路、限幅电路、光电隔离电路、单片机和4G无线模块，所述取样电路的输入端与避雷器计数器的输出端电连接，所述取样电路的输出端电连接有整流电路，所述整流电路的输出端电连接有限幅电路，所述限幅电路的输出端电连接有光电隔离，所述光电隔离的输出端电连接有单片机，所述单片机的输出端电连接有4G无线模块，所述4G无线模块与网络服务器为双向电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述辅助电源系统包括光伏发电模块、锂离子蓄电池和驱动变换器模块，所述光伏发电模块的输出端电连接有锂离子蓄电池，所述锂离子蓄电池的输出端电连接有驱动变换器模块。

3.根据权利要求2所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述光伏发电模块，锂离子蓄电池和驱动变换器模块组合系统，且整个电源系统可以达到连续20天以上阴雨天气可靠、不间断供电。

4.根据权利要求1所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述光电隔离为光电耦合器，且光电耦合器的型号为LTV-244，通过电阻分压和整流，使串接在计数器回路中光电耦合器触动一次，通过隔离，另一端与单片机的输入端口连接，单片机记录避雷器动作一次，在记录动作次数的同时记录单片机系统的当前时间，及避雷器的动作时间。

5.根据权利要求1所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述避雷器的型号为HY5WS-17/50，所述计数器的型号为JSY-10/800，所述单片机的信号为MSP430F122，MSP430系列单片机是一个16位、具有精简指令集、超低功耗的混合型信号处理器，所述单片机采集光电隔离输出的脉冲，通过处理，将脉冲个数数据通过串口输送给4G无线模块，从而完成采集过程。

6.根据权利要求1所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述网络服务器的数据库采用可SQLServer数据库，它完全能够满足数据长期安全的保存，也能满足客户机对其的查询，日常的数据由现场采集部分的单片机通过4G无线模块定时发送，所述网络服务器接收并经过验证，确认无误后，采用ADO技术将其送入数据库。

7.根据权利要求1所述的一种智能输电线路避雷器动作远程监测精确定位系统，其特征在于：所述PC端监控中心采用VC编程，完成上位机软件，上位机具有实时监控功能，所述PC端监控中心的工作人员可以通过系统传来的数据、图形，实时监控某一远程监控点的状态，并可操作数据库，实现数据的读写与保存，完成对某一监控点某个时间段的数据及历史记录的调用，所述手机终端采用安卓或者IOS编程，具有和PC上位机同样的功能。

Images