CN112595994A - 一种避雷器泄漏电流测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种避雷器泄漏电流测量装置，能准确的测量避雷器的全电流，阻性电流，动作次数，泄漏电流的3、5、7、9次谐波等主要参数从而为对避雷器的劣化情况进行评估提供数据依据。包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、AD转换电路和MCU电路U2；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路后端依次连接整流电路、采样电路、AD转换电路和MCU电路。本发明在设计上更加简化，降低了产品的成本，生产制造更加简单，现场安装方便，施工难度小，使用方便，市场接受程度更高，因为设计简化，后期维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种避雷器泄漏电流测量装置，用于避雷器运行状态时的工频泄漏电流的测量，通过该电路监测避雷器运行时的泄漏电流，判断避雷器的劣化情况，达到对其寿命评估提供数据的目的。
背景技术
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电力已经成为人们生产和生活中必不可少的能源之一。其中，高压线路作为供电系统最为重要的传输途径，要求高压线路有能力在外部环境恶劣时比如雷雨天气时能稳定的运行，以保证居民用电的安全，这时候避雷器的劣化情况就需要时刻监测以达到对其寿命进行评估。每年因为高压避雷器发生的故障和爆炸造成的损失难以估量，因此对避雷器的劣化情况时刻监测就成为了电力行业的主要任务。现有技术中，避雷器泄漏电流测量装置，存在如下缺陷：
目前，公知避雷器劣化判断是目前电力领域的一大难题，泄漏电流监测是重要手段之一，但泄漏电流的主要难度是电流信号微弱，通常是微安级的电流通过，这对现场检测是一种极大的考验。另外现场环境恶劣，信号容易受干扰。市面上可以实现此类功能的测试设备成本高。
现有的对避雷器的监测主要是靠仪表接入然后靠人工现场观察仪表，耗费大量人力物力。或者通过数据远传的方式来后台监测，但带有数据远传功能的仪表通常由锂电池供电，需要更换电池对人力物力也是极大的浪费。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种避雷器泄漏电流测量装置。
技术方案：一种避雷器泄漏电流测量装置，能准确的测量避雷器的全电流，阻性电流，动作次数，泄漏电流的3、5、7、9次谐波等主要参数从而为对避雷器的劣化情况进行评估提供数据依据。包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、AD转换电路和MCU电路U2；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路后端依次连接整流电路、采样电路、AD转换电路和MCU电路。
所述保护电路Y1包括绝缘保护组件和氧化锌阀片，主要作用是当有雷击等过电压冲击发生时保护电路Y1瞬间导通，冲击电流通过保护电路Y1流入大地。保护电路起到保护装置不受过电压冲击损害的作用。
所述整流电路B1型号为KBL610，主要起到把避雷器的交流泄漏电流整流成直流的作用；所述整流电路B1的输出端接瞬变二极管TVS1，用于保护整流后端的电路。
所述采样电路包括R1和U1,R1为高精度低温漂10欧姆电阻、U1为高精度电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2。
所述MCU电路U2为带内置AD转换电路的STM32L151RCT6单片机。
在避雷器下端接地电缆引出线上串联本装置，让电流流过本装置。正常使用时泄漏电流流过整流电路和采样电路，装置进行正常的工作。当有雷击发生时，雷击产生的大电流通过保护电路流入大地。此装置既能保证避雷器的正常工作，又能对避雷器上的泄漏电流进行采样。
一种避雷器泄漏电流测量装置，利用避雷器运行时的泄漏电流对电容充电，当电容充电到足够装置工作的时候进行放电，装置利用电容储存的电能进行工作。包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路C1、供电电路和MCU电路U2；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、储能电路C1、供电电路和MCU电路U2。所述储能电路C1通过供电电路分别给采样电路和MCU电路供电。
避雷器泄漏电流流过本装置内部整流电路时被整流成直流然后给储能电路电容充电，当电容充电到一定电量时，电容上存储的电量开始给装置里的电路供电（包括采样和MCU电路等）。利用避雷器的泄漏电流来为本装置自供电，不需要电池或外部电源供电，从而大大减少避雷器监测设备的维护成本。
一种避雷器泄漏电流测量装置，包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路C1、供电电路、MCU电路和蓝牙模块；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、储能电路C1、供电电路、MCU电路U2和蓝牙模块。所述储能电路C1通过供电电路分别给采样电路、MCU电路和蓝牙模块供电。
所述保护电路Y1包括绝缘保护组件和氧化锌阀片，主要作用是当有雷击等冲击大电流发生时保护电路Y1瞬间短路，冲击电流通过保护电路Y1流入大地。保护电路Y1起到保护装置内部电路不受大电流冲击损害的作用。
所述整流电路B1为电桥，主要起到把避雷器的交流泄漏电流整流成直流的作用。所述整流电路B1的输出端接瞬变二极管TVS1，用于保护整流后端的电路。
所述储能电路C1起到把泄漏电流储存起来的作用，供电电路包括U11和C2，U11为稳压模块，C2为滤波电容。
所述采样电路包括R1和U1，R1为高精度低温漂10欧姆电阻，U1为高精度电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2带有AD功能的管脚；MCU电路U2通过蓝牙模块发送信号给外部设备。
在避雷器下端接地电缆引出线上串联本装置，让电流流过本装置。正常使用时泄漏电流流过整流电路、采样电路、储能电路和供电电路，供电电路输出稳定的VCC电压给采样电路、MCU电路和蓝牙模块，进行正常的工作。当有雷击发生时，雷击产生的大电流通过保护电路流入大地。此装置既能保证避雷器的正常工作，又能对避雷器上的泄漏电流进行采样。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种避雷器泄漏电流测量装置，在设计上更加简化，降低了产品的成本，生产制造更加简单，现场安装方便，施工难度小，使用方便，市场接受程度更高，因为设计简化，后期维护方便。
附图说明
图1是本发明实施例1的框架原理图；
图2是本发明实施例1的电路原理图；
图3是本发明实施例2的电路原理图；
图4是本发明实施例3的框架原理图；
图5是本发明实施例的MCU电路芯片引脚图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
如图1和2所示，一种避雷器泄漏电流测量装置，包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、AD转换电路、MCU电路U2。保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路后端依次连接整流电路、采样电路、AD转换电路和MCU电路。保护电路Y1的输出端接整流电路B1，整流电路B1型号为KBL610，整流电路B1的输出端接TVS1为瞬变二极管，保护整流后端的电路；TVS1的一端接地，另一端接运算放大器U1的VP引脚；采样电路包括R1和U1,R1为高精度低温漂10欧姆电阻、U1为高精度电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2。R1的一端接运算放大器U1的VP引脚，另一端接地；U1的OUT引脚接AD转换电路。AD转换电路内置在MCU电路U2——STM32L151RCT6单片机中。
本装置正常工作时，避雷器的泄漏电流经过整流电路B1整流成直流电流，直流电流流过采样电阻R1产生微弱的电压信号，R1电阻上微弱的电压信号经过运算放大器U1放大后输出给AD转换电路。AD转换电路把模拟电压信号转变成数字电压信号，发送给MCU电路U2。当有雷击发生时，雷击电流通过保护电路Y1直接流入大地，不对保护电路后端的电路造成损害。
实施例2：
如图3所示，一种避雷器泄漏电流测量装置，包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路电容C1、供电电路和MCU电路U2；保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、电容C1、供电电路和MCU电路U2。供电电路包括U11和C2，U11为稳压模块，C2为滤波电容。
采样电路包括R1和U1，R1为高精度低温漂10欧姆电阻、U1为高精度电流运算放大器INA180，保护电路Y1的输出端接整流电路B1，整流电路B1分别接U1的VP端、瞬变二极管TVS1和R1的一端，R1的另一端、U1的VN端和U11的Vin端均接C1的一端，TVS1和电容C1的另一端均接地；U11的Vout端接C2的一端，C2的另一端均接地。U1的OUT引脚接AD转换电路。AD转换电路内置在MCU电路U2——STM32L151RCT6单片机中。
在避雷器下端引出线上串联本装置让电流流过本装置，正常使用时避雷器泄漏电流流过整流电路B1并给储能电路C1进行充电，当储能电容上C1的电量足够装置内部的MCU等电路正常工作时，电容C1上存储的电量通过稳压芯片U11输出稳定的VCC电源给装置里的电路供电（包括采样和MCU电路等）。电容C2（供电电路中的滤波电容）起到VCC电源滤波的作用。当装置内部MCU等电路耗尽储能电容C1上的电量时，这时候储能电容C1重新开始充电。当有雷击发生时，雷击产生的大电流通过保护电路Y1流入大地。此装置利用避雷器的泄漏电流来为本装置自供电，不需要电池或外部电源供电，从而大大减少避雷器监测设备的维护成本。既能保证避雷器的正常工作，又能对避雷器上的泄漏电流进行采样。
实施例3：
如图4所示，一种避雷器泄漏电流测量装置，包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路C1（电容C1）、供电电路、MCU电路和蓝牙模块；保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、储能电路C1、供电电路、MCU电路U2和蓝牙模块。
保护电路Y1包括绝缘保护组件和氧化锌阀片，主要作用是当有雷击等冲击大电流发生时保护电路Y1瞬间短路，冲击电流通过保护电路Y1流入大地。保护电路Y1起到保护装置内部电路不受大电流冲击损害的作用。
整流电路B1为电桥，主要起到把避雷器的交流泄漏电流整流成直流的作用。所述整流电路B1的输出端接瞬变二极管TVS1，用于保护整流后端的电路。
储能电路C1起到把泄漏电流储存起来的作用，供电电路包括U11和C2，U11为稳压模块，C2为滤波电容。
采样电路包括R1和U3，R1为高精度低温漂10欧姆电阻、U1为高精度电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2带有AD功能的管脚；MCU电路U2通过蓝牙模块发送信号给外部设备。
在避雷器下端接地电缆引出线上串联本装置，让电流流过本装置，具体电路连接关系如图3所示。正常使用时泄漏电流流过整流电路、采样电路、储能电路和供电电路，供电电路输出稳定的VCC电压给采样电路、MCU电路和蓝牙模块，进行正常的工作。当有雷击发生时，雷击产生的大电流通过保护电路流入大地。此装置既能保证避雷器的正常工作，又能对避雷器上的泄漏电流进行采样。
本装置正常工作时，避雷器的泄漏电流经过整流电路B1整流成直流电流，直流电流流过采样电阻R1产生微弱的电压信号，R1电阻后端接有储能电容，储能电容C1后端接有供电电路U11，U11为本装置提供稳定的电压VCC。R1电阻上微弱的电压信号经过运算放大器U1放大后输出信号AD给MCU电路的带模数转换功能的管脚。MCU电路U2通过蓝牙模块发送信号给外部设备。
MCU电路的芯片引脚图如图5所示。
Claims (10)
1.一种避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、AD转换电路和MCU电路U2；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路后端依次连接整流电路、采样电路、AD转换电路和MCU电路。
2.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述整流电路B1型号为KBL610，；所述整流电路B1的输出端接瞬变二极管TVS1。
3.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述采样电路包括R1和U1，R1为10欧姆电阻、U1为电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2。
4.根据权利要求1所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述MCU电路U2为带内置AD转换电路的STM32L151RCT6单片机。
5.一种避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路C1、供电电路和MCU电路U2；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、储能电路C1、供电电路和MCU电路U2；所述储能电路C1通过供电电路分别给采样电路和MCU电路供电。
6.一种避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：包括保护电路Y1、整流电路B1、采样电路、储能电路C1、供电电路、MCU电路和蓝牙模块；所述保护电路Y1接入避雷器接地线中，保护电路Y1后端依次连接整流电路B1、采样电路、AD转换电路、储能电路C1、供电电路、MCU电路U2和蓝牙模块；所述储能电路C1通过供电电路分别给采样电路、MCU电路和蓝牙模块供电。
7.根据权利要求6所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述保护电路Y1包括绝缘保护组件和氧化锌阀片。
8.根据权利要求6所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述整流电路B1为电桥；所述整流电路B1的输出端接瞬变二极管TVS1。
9.根据权利要求6所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述储能电路为电容C1；所述供电电路包括U11和C2，U11为稳压模块，C2为滤波电容。
10.根据权利要求6所述的避雷器泄漏电流测量装置，其特征在于：所述采样电路包括R1和U1，R1为10欧姆电阻，U1为电流运算放大器INA180，U1将采样的模拟信号输出给AD转换电路，AD转换电路将模拟电压信号转成数字信号发送给MCU电路U2带有AD功能的管脚；MCU电路U2通过蓝牙模块发送信号给外部设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210402 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |