CN112630569A - 一种避雷器在线监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种避雷器在线监测装置及系统。避雷器在线监测装置，其包括开口电流互感器、控制电路以及射频通信电路，其中，开口电流互感器设置于避雷器的接地线上，控制电路分别与开口电流互感器和射频通信电路电连接，进而控制电路根据由开口电流互感器采集到的接地线上的电流信号判定避雷器是否发生故障以及确定避雷器的雷击次数，并将电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过射频通信电路发送至主机。本发明实施例提供的避雷器在线监测装置为一种无源无线的避雷器在线监测装置，不仅体积偏小安装方便，而且无线通讯成本偏低，更具有实用性。

Description

一种避雷器在线监测装置及系统

技术领域

本发明实施例涉及避雷器技术领域，尤其涉及一种避雷器在线监测装置及系统。

背景技术

避雷器是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害的一种电器，是电网中的一种重要保护设备。而避雷器的在线监测设备是通过监测避雷器泄漏电流的变化来监测投运避雷器的健康状态。

目前，避雷器的在线监测设备多数均是非独立的有线在线监测设备，例如“三拖一”的有线在线监测设备，其在监测三相交流电系统的避雷器泄漏电流时，必须使配置于三相交流电系统中的三个电流互感器均与主机同时工作，不仅不易实现体积小型化而且安装繁难。

发明内容

本发明实施例提供一种避雷器在线监测装置，以实现一种小体积、安装方便且成本低廉的避雷器在线监测装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种避雷器在线监测装置，所述装置包括：开口电流互感器、控制电路以及射频通信电路；

所述开口电流互感器设置于所述避雷器的接地线上，所述开口电流互感器用于采集所述接地线上的电流信号；所述控制电路与所述开口电流互感器电连接，所述射频通信电路与所述控制电路电连接；

所述控制电路用于根据所述电流信号判定所述避雷器是否发生故障以及确定所述避雷器的雷击次数，并将所述电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过所述射频通信电路发送至主机。

可选地，所述控制电路包括信号调理电路和处理器；

所述信号调理电路与所述开口电流互感器电连接；所述信号调理电路用于将所述电流信号转换为电压信号，并对所述电压信号依次进行放大和滤波；

所述处理器与所述信号调理电路电连接，所述处理器与所述射频通信电路电连接；所述处理器用于根据滤波后的所述电压信号对应的全电流信号和故障电流阈值判定所述避雷器是否发生故障，以及根据滤波后的所述电压信号对应的阻性电流信号和雷击电压阈值确定所述避雷器的雷击次数。

可选地，所述处理器包括模数转换电路和谐波分析电路；

所述模数转换电路与所述信号调理电路电连接；所述模数转换电路用于将滤波后的所述电压信号转换为对应的数字信号；

所述谐波分析电路与所述模数转换电路电连接，所述谐波分析电路与所述射频通信电路电连接；所述谐波分析电路用于根据所述数字信号获取所述全电流信号，并根据所述全电流信号和所述故障电流阈值判定所述避雷器是否发生故障，以及根据所述数字信号获取所述阻性电流信号，并根据所述阻性电流信号和所述雷击电压阈值确定所述避雷器的雷击次数。

可选地，所述信号调理电路包括采样电路、放大电路以及滤波电路；

所述开口电流互感器依次与所述采样电路、所述放大电路以及所述滤波电路电连接，所述滤波电路与所述处理器电连接。

可选地，所述采样电路包括采样电阻、所述放大电路包括放大器以及所述滤波电路包括带通滤波器；

所述开口电流互感器依次与所述采样电阻、所述放大器以及所述带通滤波器电连接，所述带通滤波器与所述处理器电连接。

可选地，还包括供电电路；

所述供电电路分别与所述开口电流互感器、所述控制电路以及所述射频通信电路电连接；所述供电电路用于向所述开口电流互感器、所述控制电路以及所述射频通信电路供电。

可选地，所述供电电路包括太阳能板和电池单元；

所述太阳能板通过晶体管与所述电池单元电连接，所述太阳能板用于向所述电池单元供电。

可选地，所述供电电路还包括充电管理电路；

所述充电管理电路分别与所述电池单元和所述晶体管电连接，所述充电管理电路用于对所述电池单元的电池电压进行监测并根据监测结果控制所述太阳能板向所述电池单元充电。

可选地，所述射频通信电路包括射频接收单元和射频发送单元；

所述射频发送单元与所述控制电路电连接，所述射频发送单元与所述射频接收单元无线通信连接，所述射频接收单元与所述主机电连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种避雷器在线监测系统，所述系统包括主机和上述第一方面所述的避雷器在线监测装置；

所述避雷器在线监测装置设置于设置有所述避雷器的三相交流电线路上，所述避雷器在线监测装置配置为传感器模式；

所述射频接收单元与所述主机串口连接，所述射频接收单元配置为集中器模式。

本发明实施例提供的避雷器在线监测装置，其包括开口电流互感器、控制电路以及射频通信电路，其中，开口电流互感器设置于避雷器的接地线上，控制电路分别与开口电流互感器和射频通信电路电连接，进而控制电路根据由开口电流互感器采集到的接地线上的电流信号判定避雷器是否发生故障以及确定避雷器的雷击次数，并将电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过射频通信电路发送至主机。即，本发明实施例的技术方案通过设置开口电流互感器、控制电路和射频通信电路及其连接关系实现一种对避雷器的电流信号采集、故障判断以及信号传输的在线监测装置，从而该在线监测装置相对于现有技术中的在线监测设备而言，在能够实现对避雷器的电流信号采集、故障判断以及信号传输的基础上，在线监测装置被配置为传感器模式，不仅体积偏小安装方便，而且无线通讯成本偏低，更具有实用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种避雷器在线监测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种避雷器在线监测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种避雷器在线监测装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种避雷器在线监测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图，参考图1，避雷器在线监测装置200包括：开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30；

开口电流互感器10设置于避雷器100的接地线上，开口电流互感器10用于采集所述接地线上的电流信号；控制电路20与开口电流互感器10电连接，射频通信电路30与控制电路20电连接；控制电路20用于根据电流信号判定避雷器100是否发生故障以及确定避雷器100的雷击次数，并将电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过射频通信电路30发送至主机。

具体地，避雷器100可包括但不限于避雷针，避雷器100可以连接在电网导线与地线之间，参见图1，避雷器100的接地线即避雷器100与地线或者大地之间的连接线。避雷器的接地线上的电流信号对应避雷器的泄漏电流，避雷器的泄漏电流可反映出投运避雷器的健康状态，例如泄漏电流越大说明避雷器的健康状态越不佳。

开口电流互感器10用于感应采集避雷100接地线上的电流信号，开口电流互感器10可以通过卡扣卡在避雷器100的接地线上从而与避雷器100的接地线成为一体，简单可拆卸，安装方便，亦可带电操作而不限于仅在停电检修时才进行安装，从而不影响用户的正常用电。

控制电路20与开口电流互感器10直接电连接，控制电路20根据电流信号判定避雷器100是否发生故障。可选地，控制电路20通过判定电流信号对应的电流值与电流阈值的关系从而判定避雷器100是否发生故障。示例性地，控制电路20判断到电流信号对应的电流值等于或者大于电流阈值，则判定避雷器100发生故障，控制电路20判断到电流信号对应的电流值小于电流阈值，则判定避雷器100状态正常。控制电路20根据电流信号确定避雷器100的雷击次数，可选地，控制电路20可通过判定电流信号对应的电压值的满溢次数确定避雷器100的雷击次数，其中电压值的满溢次数即电压值大于和/或等于电压阈值的次数。

控制电路20与射频通信电路30电连接，控制电路20还用于实时将开口电流互感器10所采集的电流信号、以及控制电路20判定的避雷器100的故障结果和确定的避雷器100的雷击次数通过射频通信电路30发送至主机，即实现避雷器在线监测装置200的无线通信功能。

由此可见，本实施例提供的避雷器在线监测装置200仅包括一个开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30即可以实现对避雷器100的接地线的电流信号的采集、避雷器100的故障判定以及避雷器100的雷击次数，其不同于现有技术中的“三拖一”的有线在线监测设备必须使配置于三相交流电系统中的三个电流互感器均与主机同时工作，而是可以将避雷器在线监测装置200对三相交流电系统中的每相电单独使用，成本偏低，并且无需有线通信，实现了一种无线避雷器在线监测装置，体积偏小，并且一个开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30构成的避雷器在线监测装置200配置为传感器模式，不限于仅在停电检修时才进行安装，安装方便，实用性高。

可选地，图2是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图，参考图2，控制电路20包括信号调理电路21和处理器22；

信号调理电路21与开口电流互感器10电连接；信号调理电路21用于将电流信号转换为电压信号，并对电压信号依次进行放大和滤波；处理器22与信号调理电路21电连接，处理器22与射频通信电路30电连接；处理器22用于根据滤波后的电压信号对应的全电流信号和故障电流阈值判定避雷器100是否发生故障，以及根据滤波后的电压信号对应的阻性电流信号和雷击电压阈值确定避雷器100的雷击次数。

具体地，避雷器在线监测装置200设置于避雷器100的接地线上；其中开口电流互感器10将感应采集的电流信号输出至信号调理电路21；信号调理电路21将电流信号进行转换，转换为电压信号，进而对电压信号进行放大和滤波。

处理器22根据滤波后的电压信号对应的全电流信号和故障电流阈值判定避雷器100是否发生故障，可选地，处理器22判断到全电流信号对应的全电流值等于或者大于故障电流阈值，则判定避雷器100发生故障，处理器22判断到全电流信号对应的全电流值小于故障电流阈值，则判定避雷器100状态正常；处理器22根据滤波后的电压信号对应的阻性电流信号和雷击电压阈值确定避雷器100的雷击次数，可选地，处理器22根据阻性电流信号对应的电压值等于或者大于雷击电压阈值的次数确定避雷器100的雷击次数，示例性地，阻性电流信号对应的电压值等于及大于雷击电压阈值的次数等于避雷器100的雷击次数。

可选地，图3是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图，参考图3，处理器22包括模数转换电路23和谐波分析电路24；

模数转换电路23与信号调理电路21电连接；模数转换电路23用于将滤波后的电压信号转换为对应的数字信号；

谐波分析电路24与模数转换电路23电连接，谐波分析电路24与射频通信电路30电连接；谐波分析电路24用于根据数字信号获取全电流信号，并根据全电流信号和故障电流阈值判定避雷器100是否发生故障，以及根据数字信号获取阻性电流信号，并根据阻性电流信号和雷击电压阈值确定避雷器100的雷击次数。

具体地，处理器22可包括单片机，模数转换电路23和谐波分析电路24可集成在单片机上，模数转换电路23可包括模数转换器。模数转换电路23将经过信号调理电路21滤波后的电压信号转换为数字信号，进而，谐波分析电路24根据数字信号获取全电流信号，处理器22根据全电流信号和故障电流阈值判定避雷器100是否发生故障，谐波分析电路24根据数字信号获取阻性电流信号，处理器22根据阻性电流信号和雷击电压阈值确定避雷器100的雷击次数。

可选地，图4是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图，参考图4，信号调理电路21包括采样电路25、放大电路26以及滤波电路27；开口电流互感器10依次与采样电路25、放大电路26以及滤波电路27电连接，滤波电路27与处理器22电连接。具体地，采样电路25将开口电流互感器10感测采集到的电流信号转换为电压信号；放大电路26将电压信号进行放大并将放大后的电压信号输出至滤波电路27；滤波电路27将放大后的电压信号进行滤波并将滤波后的电压信号输出至处理器22。

可选地，采样电路25包括采样电阻、放大电路26包括放大器以及滤波电路27包括带通滤波器；开口电流互感器10依次与采样电阻、放大器以及带通滤波器电连接，带通滤波器与处理器22电连接。具体地，可以是采样电阻将电流互感器感应采集到的电流信号转换为电压信号，放大器对电压信号进行放大，带通滤波器将放大后的电压信号进行滤波。

可选地，图5是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测装置的结构示意图，参考图5，避雷器在线监测装置200还包括供电电路40；供电电路40分别与开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30电连接；供电电路40用于向开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30供电。具体地，供电电路40向开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30供电以保证开口电流互感器10、控制电路20以及射频通信电路30的正常工作，进而保证避雷器在线监测装置200正常工作。

可选地，参考图5，供电电路40包括太阳能板41和电池单元42；太阳能板41通过晶体管与电池单元42电连接，太阳能板41用于向电池单元42供电。具体地，本实施例提供的避雷器在线监测装置200中设置有太阳能板41和电池单元42，电池单元42可包括锂电池，这样，太阳能板41对锂电池充电，锂电池对避雷器在线监测装置200供电，从而实现了一种无源避雷器在线监测装置，相较于现有技术中的在线监测设备均需外部供电因为功耗大进而体积也大，本实施例提供的无源避雷器在线监测装置利用太阳能取电，无需外部供电，功耗偏低且进一步缩小了体积。可选地，太阳能板41可通过一个二极管向电池单元42充电。

可选地，参考图5，供电电路40还包括充电管理电路43；充电管理电路43分别与电池单元42和晶体管电连接，充电管理电路43用于对电池单元42的电池电压进行监测并根据监测结果控制太阳能板41向电池单元42充电。具体地，充电管理电路43对电池单元42的充放电进行监测和管理，防止电池单元42过放或者过充，从而保证电池单元42的使用寿命，进而保证避雷器在线监测装置200的使用寿命。

可选地，射频通信电路30包括射频接收单元和射频发送单元；射频发送单元与控制电路20电连接，射频发送单元与射频接收单元无线通信连接，射频接收单元与主机电连接。具体地，射频发送单元设置于避雷器在线监测装置200中，即设置于避雷器100侧，以使得控制电路20通过射频发送单元将电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过射频通信电路30发送至主机；射频接收单元与射频发送单元之间无线通信，射频接收单元与主机连接，即设置于主机侧，从而主机通过射频接收单元接收控制电路20发送的电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数。

综上所述，本发明实施例提供的避雷器在线监测装置，通过设置开口电流互感器10，使得避雷器在线监测装置200安装方便且小体积，通过设置太阳能板41和电池单元42，使得避雷器在线监测装置200功耗小成本偏低，通过设置控制电路20进一步减小了体积降低了成本，通过设置射频通信电路30实现了无线通信，即本实施例提供的避雷器在线监测装置200为一种无源无线的避雷器在线监测装置。

本发明实施例还提供一种避雷器在线监测系统，图6是本发明实施例提供的一种避雷器在线监测系统的结构示意图，如图6所示，系统包括主机300和上述任一技术方案的避雷器在线监测装置；避雷器在线监测装置200设置于设置有避雷器100的三相交流电线路上，避雷器在线监测装置200配置为传感器模式；射频接收单元D与主机300串口连接，射频接收单元D配置为集中器模式。

具体地，每个避雷器在线监测装置200均包括射频发送单元A，主机300可以是电脑或者终端，射频接收单元D配置为集中器模式，从而射频接收单元D可通过USB转串口设备与主机300连接，主机300可将接收到的电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数进行存储。避雷器在线监测装置200配置为无源无线的传感器模式，对避雷器100的接地线上的电流信号进行采集，并作出避雷器100的故障和雷击次数的判断，当然，避雷器在线监测装置200也可以将采集到的电流信号直接通过射频发送单元A发送至主机300使主机作出避雷器100的故障和雷击次数的判断。其中，如图6所示，三相交流电线路上的每相电线路上可以设置一个避雷器在线监测装置200，各相电线路上的避雷器在线监测装置200独立工作，即单独与主机300通信进行工作，互不干涉，相较于现有技术中的“三拖一”的有线在线监测设备，功耗低，体积小，安装方便，成本低廉。

本发明实施例提供的避雷器在线监测系统与上述任一技术方案中的避雷器在线监测装置属于相同的发明构思，两者能够实现相同的技术效果，重复内容此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种避雷器在线监测装置，其特征在于，包括：开口电流互感器、控制电路以及射频通信电路；

所述开口电流互感器设置于所述避雷器的接地线上，所述开口电流互感器用于采集所述接地线上的电流信号；所述控制电路与所述开口电流互感器电连接，所述射频通信电路与所述控制电路电连接；

所述控制电路用于根据所述电流信号判定所述避雷器是否发生故障以及确定所述避雷器的雷击次数，并将所述电流信号、故障判定结果以及确定的雷击次数通过所述射频通信电路发送至主机。

2.根据权利要求要求1所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述控制电路包括信号调理电路和处理器；

所述信号调理电路与所述开口电流互感器电连接；所述信号调理电路用于将所述电流信号转换为电压信号，并对所述电压信号依次进行放大和滤波；

所述处理器与所述信号调理电路电连接，所述处理器与所述射频通信电路电连接；所述处理器用于根据滤波后的所述电压信号对应的全电流信号和故障电流阈值判定所述避雷器是否发生故障，以及根据滤波后的所述电压信号对应的阻性电流信号和雷击电压阈值确定所述避雷器的雷击次数。

3.根据权利要求要求2所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述处理器包括模数转换电路和谐波分析电路；

所述模数转换电路与所述信号调理电路电连接；所述模数转换电路用于将滤波后的所述电压信号转换为对应的数字信号；

所述谐波分析电路与所述模数转换电路电连接，所述谐波分析电路与所述射频通信电路电连接；所述谐波分析电路用于根据所述数字信号获取所述全电流信号，并根据所述全电流信号和所述故障电流阈值判定所述避雷器是否发生故障，以及根据所述数字信号获取所述阻性电流信号，并根据所述阻性电流信号和所述雷击电压阈值确定所述避雷器的雷击次数。

4.根据权利要求要求2所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述信号调理电路包括采样电路、放大电路以及滤波电路；

所述开口电流互感器依次与所述采样电路、所述放大电路以及所述滤波电路电连接，所述滤波电路与所述处理器电连接。

5.根据权利要求要求4所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述采样电路包括采样电阻、所述放大电路包括放大器以及所述滤波电路包括带通滤波器；

所述开口电流互感器依次与所述采样电阻、所述放大器以及所述带通滤波器电连接，所述带通滤波器与所述处理器电连接。

6.根据权利要求要求1所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，还包括供电电路；

所述供电电路分别与所述开口电流互感器、所述控制电路以及所述射频通信电路电连接；所述供电电路用于向所述开口电流互感器、所述控制电路以及所述射频通信电路供电。

7.根据权利要求要求6所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述供电电路包括太阳能板和电池单元；

所述太阳能板通过晶体管与所述电池单元电连接，所述太阳能板用于向所述电池单元供电。

8.根据权利要求要求7所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述供电电路还包括充电管理电路；

所述充电管理电路分别与所述电池单元和所述晶体管电连接，所述充电管理电路用于对所述电池单元的电池电压进行监测并根据监测结果控制所述太阳能板向所述电池单元充电。

9.根据权利要求要求1所述的避雷器在线监测装置，其特征在于，所述射频通信电路包括射频接收单元和射频发送单元；

所述射频发送单元与所述控制电路电连接，所述射频发送单元与所述射频接收单元无线通信连接，所述射频接收单元与所述主机电连接。

10.一种避雷器在线监测系统，其特征在于，所述系统包括主机和如权利要求1-9任一项所述的避雷器在线监测装置；

所述避雷器在线监测装置设置于设置有所述避雷器的三相交流电线路上，所述避雷器在线监测装置配置为传感器模式；

所述射频接收单元与所述主机串口连接，所述射频接收单元配置为集中器模式。

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