CN114264872B - 一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，涉及避雷器监测技术领域。该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，同步采集ABC三相避雷器的全电流数据，并再次通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，开启数字功放电路，由放电间隙多次注入高频率的交流电压，抬高避雷器的地电位，对容性电流施加扰动，并对全电流进行数据采集，然后对多组全电流数据进行傅里叶变换，得出ABC三相避雷器的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，实现对含放电间隙的避雷器全状态带电检测。

Description

一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法

技术领域

本发明涉及避雷器监测技术领域，具体为一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法。

背景技术

避雷器是一种重要的过电压保护电器，其性能的优劣不但对电气设备安全运行起着至关重要的作用，而且对电力系统的经济效益，特别是对高压输电系统建设的经济效益，具有显著的影响。

为减少因避雷器老化、受潮等因素造成的电力事故，需要对避雷器开展不定期的带电检测工作。而目前国内的带电检测工具主要是针对含避雷器在线监测仪的避雷器，对于低压端未连接在线监测仪而是连接放电间隙的避雷器，仍然缺乏有效的检测装置。

传统的测量方法，需要从现场用感应板感应电场，测出电压，但是感应板受干扰较大，测量极其不准确，在实际工作中基本无法使用。再就是从现场的二次柜中接取PT信号，但是存在PT信号接取不方便，误碰，误接的风险，存在较大的安全隐患，同时只接一相pt信号，难以消除避雷器相间电容的干扰，对于输电线路的避雷器，则无法通过二次柜接取pt信号，避雷器长期无法得到有效检测。

现有申请号200810229445.1的发明公开了一种测量无间隙金属氧化物避雷器阻性电流的新方法。

该发明虽然解决了一些问题，但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：

1、该发明对感应电压测量的要求极高，必须在现场无大风、无大雨的情况下得到的数值才能被认定为相对精确的数值；

2、该发明只能得出避雷器的阻性电流。

于是，本申请人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及方法予以研究改良，提供一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，以期达到更具有实用价值性的目的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，解决了目前带电检测工具主要是针对含避雷器在线监测仪的避雷器，对于低压端未连接在线监测仪而是连接放电间隙的避雷器，仍然缺乏有效的检测问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，同步采集ABC三相避雷器的全电流数据，并再次通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，开启数字功放电路，由放电间隙多次注入高频率的交流电压，抬高避雷器的地电位，对容性电流施加扰动，并对全电流进行数据采集，然后对多组全电流数据进行傅里叶变换，得出ABC三相避雷器的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，实现对含放电间隙的避雷器全状态带电检测。具体方案如下：

一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置，包括避雷器带电检测装置和避雷器，所述避雷器带电检测装置包括A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置和显示装置，所述A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置均包括采样电路、单片机主控单元、时钟模块电路、多电压输出电路、数字功放电路、通讯模块；

所述数字功放电路的输出端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，所述数字功放电路的输入端连接多电压输出电路的输出端，所述多电压输出电路的输出端分别与采样电路的输入端、时钟模块电路的输入端、所述单片机主控单元的输入端和通讯模块的输入端相连，所述采样电路的输入端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，所述采样电路的输出端与单片机主控单元的输入端相连，所述单片机主控单元的输出端与通讯模块的输入端和多电压输出电路的的输入端相连，所述时钟模块的输出端与多电压输出电路的输入端和采样电路的输入端相连，所述A相数据采集装置、B相数据采集装置和C相数据采集装置通过通讯模块和时钟模块电路信号连接，其中A相数据采集装置和C相数据采集装置的通讯模块的输出端与B相数据采集装置的通讯模块的输入端信号连接，所述A相数据采集装置和C相数据采集装置的时钟模块电路的输入端与B相数据采集装置的时钟模块电路的输出端信号连接，所述B相数据采集装置的通讯模块的输出端与显示装置信号连接。

优选的，所述通讯模块为蓝牙模块。

优选的，所述时钟模块电路为北斗授时模块电路。

优选的，所述显示装置为手持显示装置。

优选的，所述A相数据采集装置和C相数据采集装置的单片机主控单元用于接收北斗授时模块电路发送的采集信号通过采样电路采集避雷器常态运行数据，并通过多电压输出电路启动数字功放电路注入高频交流电压抬高避雷器地电位同时通过采样电路进行数据采集，并进行数据处理分析，所述B相数据采集装置的单片机主控单元用于发送采集信号进行数据采集处理分析，并通过北斗授时模块采样电路发送同步采集信息给A相数据采集装置和C相数据采集装置进行同步采集。

一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：备用电源通过多电压输出电路生成5V直流电VDD、-5V直流电VEE、3.3V直流电VCC供给装置系统芯片用电；

步骤二：装置系统初始化，将B相数据采集装置设定为主采集装置，A相数据采集装置和C相数据采集装置设定为从采集装置；

步骤三：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过采样电路同步采集然后传送给单片机主控单元；

步骤四：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过多电压输出电路开启数字功放电路向避雷器放电间隙注入高频交流电压，抬高避雷器地电位，同时通过采样电路同步采集后传送给单片机主控单元；

步骤五：单片机主控单元单片机主控单元将两次测得的数据进行傅里叶变换，根据注入的固定干扰电压计算出避雷器运行的各项数据；

步骤六：A相数据采集装置和C相数据采集装置将避雷器的各项数据打包通过蓝牙模块传输给B相数据采集装置，并与B相数据采集装置的数据一起通过蓝牙模块传输给手持显示装置显示出来。

(三)有益效果

本发明提供了一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法。具备以下有益效果：

(1)、该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过分体式设计，将整个避雷器带电检测装置分为A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置和手持显示装置4个部分，避免了传统带电检测装置复杂的接线方式，简化了检测流程，提高了工作效率和带电试验的安全性。

(2)、该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过北斗授时模块电路，应用北斗授时的触发方式控制三相避雷器数据采集装置同步采集，触发延迟小于1微秒，避免了数据延迟不同步而人为引入的数据误差，保证了数据的可靠性和精确度。

(3)、该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过数字功放电路对避雷器放电间隙注入高频交流电压，抬高避雷器地电位，干扰容性电流，进而分离出阻性电流和全电压数据，并通过对全电流数据进行傅里叶变换，得出避雷器运行状态下的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，实现对含放电间隙的避雷器全状态带电检测。

(4)、该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法种ABC三相数据采集装置都有单独的单片机主控单元，而不是传统的三相采集然后汇总到一个单片机主控单元中进行数据处理，这样做的好处是减小了单片机的运算量，增加了数据处理的独立性，加快了数据处理速度，提高了运算准确度，避免数据二次传输造成的误码带来的误差。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的硬件结构框图；

图2为本发明具体实施方式的采样电路原理图；

图3为本发明具体实施方式的多电压输出电路原理图；

图4为本发明具体实施方式的北斗授时模块电路原理图；

图5为本发明具体实施方式的单片机主控单元原理图；

图6为本发明具体实施方式的一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法的流程图。

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。

以下实施例主要应用于变电站带有放电间隙的避雷器或者输电线路的避雷器。

实施例1：实现本发明装置功能的最基本结构

一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置，包括避雷器带电检测装置和避雷器，避雷器带电检测装置包括A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置和显示装置，A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置均包括采样电路、单片机主控单元、时钟模块电路、多电压输出电路、数字功放电路、通讯模块；

数字功放电路的输出端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，数字功放电路的输入端连接多电压输出电路的输出端，多电压输出电路的输出端分别与采样电路的输入端、时钟模块电路的输入端、单片机主控单元的输入端和通讯模块的输入端相连，采样电路的输入端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，采样电路的输出端与单片机主控单元的输入端相连，单片机主控单元的输出端与通讯模块的输入端和多电压输出电路的的输入端相连，时钟模块的输出端与多电压输出电路的输入端和采样电路的输入端相连，A相数据采集装置、B相数据采集装置和C相数据采集装置通过通讯模块和时钟模块电路信号连接，其中A相数据采集装置和C相数据采集装置的通讯模块的输出端与B相数据采集装置的通讯模块的输入端信号连接，A相数据采集装置和C相数据采集装置的时钟模块电路的输入端与B相数据采集装置的时钟模块电路的输出端信号连接，B相数据采集装置的通讯模块的输出端与显示装置信号连接。

数字功放电路用于产生高频率的交流电压注入放电间隙，抬高避雷器的地电位，对避雷器的容性电流施加扰动，并通过采样电路进行采集传送给单片机主控单元进行数据分析，进而分离出阻性电流和全电压数据，并通过对全电流数据进行傅里叶变换，得出避雷器运行状态下的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，实现对含放电间隙的避雷器全状态带电检测。

实施例2：通讯模块的一种选型

与实施例1的区别在于：通讯模块为蓝牙模块。

实施例3：时钟模块电路的一种选型

与实施例1的区别在于：时钟模块电路为北斗授时模块电路。

实施例4：显示装置的一种选型

与实施例1的区别在于：显示装置为手持显示装置。

实施例5：采样电路的具体连接方式

与实施例1的区别在于：采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一瞬态抑制二极管、第二二极管、第三二极管、第四瞬态抑制二极管、第五二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器，第一瞬态抑制二极管D1的一端与第二电阻R2的一端、第一运算放大器U1的第二引脚、避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，第一瞬态抑制二极管D1的另一端与放电间隙的下端、第一电阻R1的一端和地相连，第一电阻R1的另一端与第一运算放大器U1的第三引脚相连，第二电阻R2的另一端与第一运算放大器U1的第六引脚、第四电阻R4的一端和第十电阻R10的一端相连，第一运算放大器U1的第一引脚与第三电位器R3的一端相连，第三电位器R3的另一端与第一运算放大器U1的第八引脚相连，第三电位器R3的调节端与第一运算放大器U1的第七引脚、第二电容C2的一端和VDD相连，第二电容C2的另一端与地相连，第一运算放大器U1的第四引脚与第一电容C1的一端和VEE相连，第一电容C1的另一端与地相连，第四电阻R4的另一端与第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端和第二运算放大器U2的一端相连，第五电阻R5的另一端与第二二极管D2的正极、第七电阻R7的一端相连，第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极、第二运算放大器U2的第六引脚相连，第二运算放大器U2的第一引脚悬空，第二运算放大器U2的第三引脚接地，第二运算放大器U2的第四引脚与第三电容C3的一端相连，第三电容C3的另一端与地相连，第二运算放大器U2的第七引脚与第四电容C4的一端和VDD相连，第四电容C4的另一端接地，第二运算放大器U2的第五引脚和第八引脚悬空，第六电阻R6的另一端与第三二极管D3的阴极和第三运算放大器U3的第三引脚相连，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端和第三运算放大器U3的第二引脚相连，第八电阻R8的另一端与第三运算放大器U3的第六引脚和第九电阻R9的一端相连，第三运算放大器U3的第七引脚与第六电容C6的一端和VDD相连，第六电容C6的另一端接地，第三运算放大器U3的第四引脚与第五电容C5的一端相连，第五电容C5的另一端与第四瞬态抑制二极管D4的一端和地相连，第三运算放大器U3的第一引脚、第五引脚和第八引脚悬空，第九电阻R9的另一端和第四瞬态抑制二极管D4的另一端和单片机主控单元U10的第十三引脚相连，第十电阻R10的另一端与第四运算放大器U4的第二引脚相连，第四运算放大器U4的第三引脚与第十一电阻R11相连，第十一电阻R11的另一端与第七电容C7的一端、第五二极管D5的正极和地相连，第七电容C7的另一端与第四运算放大器U4的第四引脚相连，第四运算放大器U4的第七引脚与第八电容C8的一端和VDD相连，第八电容C8的另一端与地相连，第四运算放大器U4的第六引脚与第十二电阻R12的一端相连，第十二电阻R12的另一端与第五二极管D5的阴极和单片机主控单元U10的第十引脚相连，其中第一运算放大器U1、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的型号为OP27AZ，第四运算放大器U4的型号为OP64AZ。

由第一运算放大器U1构成的阻抗匹配电路来进行采样，维持输入阻抗接近于0，并且输出阻抗也接近于0，将流过避雷器的电流信号转换为低阻电压信号，增强信号采集的抗干扰能力，由第二运算放大器U2和第三运算放大器U3构成的绝对值整流电路实现对正弦交流信号的全波采集，避免数据丢失，同时考虑绝对值整流电路对交流信号进行整流变化之后会丢失相位信息，由第四运算放大器U4构成开环反向放大器将相位信息传输给单片机，由此构成的采样电路实现了对低幅值电流信号的幅值相位实现了全周期采集，避免了人为引入的幅值和相位误差。

采样电路中的第一运算放大器U1、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的型号为OP27AZ，第四运算放大器U4的型号为OP64AZ。由第一运算放大器U1构成的阻抗匹配电路来进行采样，维持输入阻抗接近于0，并且输出阻抗也接近于0，将流过避雷器的电流信号转换为低阻电压信号，增强信号采集的抗干扰能力，由第二运算放大器U2和第三运算放大器U3构成的绝对值整流电路实现对正弦交流信号的全波采集，避免数据丢失，同时考虑绝对值整流电路对交流信号进行整流变化之后会丢失相位信息，由第四运算放大器U4构成开环反向放大器将相位信息传输给单片机，由此构成的采样电路实现了对低幅值电流信号的幅值相位实现了全周期采集，避免了人为引入的幅值和相位误差。

实施例6：多电压输出电路的具体连接方式

与实施例1的区别在于：多电压输出电路包括备用电源、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第九电容、第十电解电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电解电容、第十六电容、第十七电解电容、第十八电容、第十九电容、第二十电解电容、第二十一电解电容、第五电源芯片、第六电源芯片、第七电源芯片、第八电源芯片、第一继电器、第一三极管，备用电源的输出端与第六二极管D6的负极、第七二极管D7的正极、第十三电阻R13的一端和第一继电器J1的第一引脚相连，第六二极管D6的正极与第九电容C9的一端、第十电解电容C10的负极、第十四电阻R14的一端、第十一电容C11的一端、第一三极管Q3的发射极、第六电源芯片U6的第二引脚、第十六电容C16的一端、第二十一电阻R21的一端、第十九电容C19的一端、第七电源芯片U7的第一引脚、第十七电解电容C17的负极、第十五电解电容C15的负极、第十九电阻R19的一端、第八二极管D8的正极、第十四电容C14的一端、第十三电容C13的一端、第五电源芯片U5的第七引脚、第十六电阻R16的一端和地相连，第七二极管D7的负极与第九电容C9的另一端、第十电解电容C10的正极、第五电源芯片U5的第二引脚和第十五电阻R15的一端相连，第十五电阻R15的另一端与第五电源芯片U5的第三引脚相连，第五电源芯片U5的第四引脚与第十六电阻R16的另一端相连，第十三电阻R13的另一端与第十四电阻R14的另一端、第十一电容C11的另一端和单片机主控单元U10的第十八引脚相连，第一继电器J1的第二引脚与数字功放电路的输入端相连，第一继电器J1的第三引脚与第一三极管Q1的集电极、第十二极管D10的正极和第十一二极管D11的正极相连，第一三极管Q1的基极与第六电源芯片U6的第四引脚和单片机主控单元U10的第十六引脚相连，第十二极管D10的负极与第十一二极管D11的负极、第九二极管D9的负极、第二十电阻R20的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的另一端和第一继电器J1的第四引脚相连，第九二极管D9的正极与第一电感L1的一端和第六电源芯片U6的第一引脚相连，第一电感L1的另一端与第六电源芯片U6的第五引脚、第十六电容C16的另一端、第二电感L2的一端、第十八电阻R18的一端、第七电源芯片U7的第二引脚、第十五电解电容C15的正极、第二十电解电容C20的正极、第八电源芯片U8的第四引脚相连，第二十电阻R20的另一端与第十八电容C18的另一端、第二十一电阻R21的另一端和第六电源芯片U6的第三引脚相连，第十八电阻R18的另一端与第十九电阻R19的另一端和第五电源芯片U5的第五引脚相连，第二电感L2的另一端与第八二极管D8的负极、第十二电容C12的一端和第五电源芯片U5的第八引脚相连，第十二电容C12的另一端与第五电源芯片U5的第一引脚相连，第五电源芯片U5的第六引脚与第十七电阻R17的一端和第十四电容C14的另一端相连，第十七电阻R17的另一端与第十三电容C13的另一端相连，第二十电解电容C20的负极与第八电源芯片U8的第一引脚和地相连，第八电源芯片U8的第五引脚与第二十一电解电容C21的正极和地相连，第二十一电解电容C21的负极和第八电源芯片U8的第七引脚相连，其中第五电源芯片U5的型号为TPS54360DDAR，第六电源芯片U6的型号为LM27313XMF，第七电源芯片U7的型号为MCP1700T-3302E/MB，第八电源芯片型号为B0505D-1W，第九电容C9的电容值为2.2μF，第十电解电容C10的电容值为47μF，第十一电容C11的电容值为0.1μF，第十二电容C12的电容值为0.1μF，第十三电容C13的电容值为47nF，第十四电容C14的电容值为36pF，第十五电解电容C15的电容值为47μF，第十六电容C16的电容值为4.7μF，第十七电解电容C17的电容值为47μF，第十八电容C18的电容值为180pF，第十九电容C19的电容值为4.7μF，第二十电解电容C20的电容值为47μF，第二十一电解电容C21的电容值为47μF，第十三电阻R13的电阻值为191kΩ，第十四电阻R14的电阻值为10kΩ，第十五电阻R15的电阻值为316kΩ，第十六电阻R16的电阻值为316kΩ，第十七电阻R17的电阻值为7.15kΩ，第十八电阻R18的电阻值为60.4kΩ，第十九电阻R19的电阻值为11.5kΩ，第二十电阻R20的电阻值为110kΩ，第二十一电阻R21的电阻值为11.5kΩ。

通过该多电压输出电路，第五电源芯片U5可以将备用电源输出的直流电转换成+5V直流电VDD，第八电源芯片U8将+5V直流电VDD转换成-5V直流电VEE，第七电源芯片U7将+5V直流电VDD转换成+3.3V直流电VCC，提供给装置系统芯片和单片机主控单元用电，并且单片机主控单元可以实时监测备用电源电量，同时单片机主控单元通过发送脉冲信号控制第六电源芯片U6将+5V直流电转换成+12V直流电并使第一继电器J1由常闭节点转换到常开节点，将备用电源的直流电转换为高频脉冲信号启动数字功放电路对放电间隙注入高频交流电，达到抬高避雷器地电位，干扰容性电流的目的。

实施例7：北斗授时模块电路的具体连接方式

在实施例3的基础上，北斗授时模块电路包括第九北斗芯片、第一射频连接器、第二射频连接器、第三电感、第四电感、第五电感、第二十二电容、第二十三电容、第二十四电容、第二十五电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十一电容，第一射频连接器P1的一端与第二十二电容C22的一端和第四电感L4的一端相连，第四电感L4的另一端与第二十三电容C23的一端和第九北斗芯片U9的第十六引脚相连，第二十三电容C23的另一端与第二十二电容C22的另一端、第一射频连接器P1的另一端和地相连，第二射频连接器P2的一端与第三电感L3的一端和第二十四电容C24的一端相连，第三电感L3的另一端与第二十五电容C25的一端和第九北斗芯片U9的第十七引脚相连，第二十五电容C25的另一端与第二十四电容C24的另一端、第二射频连接器P2的另一端和地相连，第二十六电容C26的一端与第二十七电容C27的一端、第二十八电容C28的一端、第二十九电容C29的一端、第九北斗芯片U9的第十三引脚、第九北斗芯片U9的第十二引脚、第九北斗芯片U9的第十一引脚、第九北斗芯片U9的第十引脚、第九北斗芯片U9的第五引脚、第九北斗芯片U9的第四引脚、第九北斗芯片U9的第三十一引脚、第九北斗芯片U9的第二十七引脚、第九北斗芯片U9的第十四引脚、第九北斗芯片U9的第十五引脚、第九北斗芯片U9的第十八引脚、第九北斗芯片U9的第十九引脚、第九北斗芯片U9的第二十引脚、第九北斗芯片U9的第二十一引脚、第九北斗芯片U9的第二十二引脚、第九北斗芯片U9的第二十四引脚、第三十电容C30的一端、第三十一电容C31的一端和地相连，第三十电容C30的另一端与第三十一电容C31的另一端、第九北斗芯片U9的第一引脚和VCC相连，第二十六电容C26的另一端与第二十七电容C27的另一端、第二十八电容C28的另一端和第五电感L5的一端、第九北斗芯片U9的第九引脚和第九北斗芯片U9的第八引脚相连，第五电感L5的另一端与第二十九电容C29的另一端和VDD相连，第九北斗芯片U9的第二十三引脚与单片机主控单元U10的第二十引脚相连，第九北斗芯片U9的第二十五引脚、第九北斗芯片U9的第二十六引脚、第九北斗芯片U9的第二十八引脚、第九北斗芯片U9的第二引脚、第九北斗芯片U9的第三引脚、第九北斗芯片U9的第六引脚和第九北斗芯片U9的第七引脚悬空，第九北斗芯片U9的第二十九引脚与单片机主控单元U10的第十九引脚相连，第九北斗芯片U9的第三十引脚与单片机主控单元U10的第三十九引脚相连，其中第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24和第二十五电容C25的电容值均为2.2pF，第二十六电容C26的电容值为1nF,第二十七电容C27的电容值为0.1μF，第二十八电容C28和第二十九电容C29的电容值均为2.2μF，第三十电容C30的电容值为1nF，第三十一电容C31的电容值为0.1μF，第五电感L5的电感值为4.7μH，北斗芯片U9的型号为CAM-M8。

通过该北斗收拾模块电路可以实现三相避雷器数据采集装置同步采集，触发延迟小于1微秒，避免了数据延迟不同步而人为引入的数据误差，保证了数据的可靠性和精确度。

实施例8：单片机主控单元电路的具体连接方式

与实施例1的区别在于：单片机主控单元的电路包括第一晶振、第三十二电容、第二十二电阻，第一晶振O1的第一引脚与单片机主控单元U10的第五引脚相连，第一晶振O1的第二引脚与单片机主控单元U10的第六引脚相连，第一晶振O1的第三引脚与单片机主控单元U10的第四十四引脚、第三十二电容C32的一端和地相连，第三十二电容C32的另一端与第二十二电阻R22的一端相连，第二十二电阻R22的另一端与单片机主控单元U10的第七引脚相连，单片机主控单元U10的第一引脚与单片机主控单元U10的第二十四引脚、单片机主控单元U10的第三十六引脚、单片机主控单元U10的第四十八引脚、单片机主控单元U10的第九引脚和VCC相连，单片机主控单元U10的第二十三引脚与单片机主控单元U10的第三十五引脚、单片机主控单元U10的第四十七引脚、单片机主控单元U10的第八引脚和地相连，单片机主控单元型号为STM32F103C8T6。

通过该单片机主控单元可以发送采集信号给三相避雷器数据采集装置的北斗授时模块电路控制三相数据采集装置的采样电路同步采样，并同步触发数字功放电路同步注入高频交流电给放电间隙干扰容性电流再进行采集，单片机主控单元将采集到了数据进行分析处理得出避雷器运行状态下的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，同时将这些数据通过蓝牙模块传输到手持显示装置上显示出来，实现对含放电间隙的避雷器的全状态带电检测。

实施例9：数据采集装置与单片机主控单元间的连接传输方式

A相数据采集装置和C相数据采集装置的单片机主控单元用于接收北斗授时模块电路发送的采集信号通过采样电路采集避雷器常态运行数据，并通过多电压输出电路启动数字功放电路注入高频交流电压抬高避雷器地电位同时通过采样电路进行数据采集，并进行数据处理分析，B相数据采集装置的单片机主控单元用于发送采集信号进行数据采集处理分析，并通过北斗授时模块采样电路发送同步采集信息给A相数据采集装置和C相数据采集装置进行同步采集。

实施例10：应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法

在实施例1～9中任意一个实施例的基础上：

步骤一：备用电源通过多电压输出电路生成5V直流电VDD、-5V直流电VEE、3.3V直流电VCC供给装置系统芯片用电；

步骤二：装置系统初始化，将B相数据采集装置设定为主采集装置，A相数据采集装置和C相数据采集装置设定为从采集装置；

步骤三：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过采样电路同步采集然后传送给单片机主控单元；

步骤四：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过多电压输出电路开启数字功放电路向避雷器放电间隙注入高频交流电压，抬高避雷器地电位，同时通过采样电路同步采集后传送给单片机主控单元；

步骤五：单片机主控单元单片机主控单元将两次测得的数据进行傅里叶变换，根据注入的固定干扰电压计算出避雷器运行的各项数据；

步骤六：A相数据采集装置和C相数据采集装置将避雷器的各项数据打包通过蓝牙模块传输给B相数据采集装置，并与B相数据采集装置的数据一起通过蓝牙模块传输给手持显示装置显示出来。

综上所述，该应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置及控制方法，通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，同步采集ABC三相避雷器的全电流数据，并再次通过北斗授时模块电路进行精准授时触发，开启数字功放电路，由放电间隙多次注入高频率的交流电压，抬高避雷器的地电位，对容性电流施加扰动，并对全电流进行数据采集，然后对多组全电流数据进行傅里叶变换，得出ABC三相避雷器的全电压、全电流、阻性电流、三次谐波、五次谐波、七次谐波、功率以及相角差等避雷器运行数据，实现对含放电间隙的避雷器全状态带电检测。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

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 (3)

1.一种应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法，用于含放电间隙的避雷器带电的检测，包括避雷器带电检测装置，其特征在于：所述避雷器带电检测装置包括A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置和显示装置，所述A相数据采集装置、B相数据采集装置、C相数据采集装置均包括采样电路、单片机主控单元、时钟模块电路、多电压输出电路、数字功放电路、通讯模块；

所述数字功放电路的输出端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，所述数字功放电路的输入端连接多电压输出电路的输出端，所述多电压输出电路的输出端分别与采样电路的输入端、时钟模块电路的输入端、所述单片机主控单元的输入端和通讯模块的输入端相连，所述采样电路的输入端与避雷器的低压端和放电间隙的上端相连，所述采样电路的输出端与单片机主控单元的输入端相连，所述单片机主控单元的输出端与通讯模块的输入端和多电压输出电路的输入端相连，所述时钟模块的输出端与多电压输出电路的输入端和采样电路的输入端相连，所述A相数据采集装置和B相数据采集装置的时钟模块电路之间连接，所述B相数据采集装置和C相数据采集装置的时钟模块电路之间连接，所述A相数据采集装置和B相数据采集装置的通讯模块之间连接，所述B相数据采集装置和C相数据采集装置的通讯模块之间连接，其中A相数据采集装置和C相数据采集装置的通讯模块的输出端与B相数据采集装置的通讯模块的输入端信号连接，所述A相数据采集装置和C相数据采集装置的时钟模块电路的输入端与B相数据采集装置的时钟模块电路的输出端信号连接，所述B相数据采集装置的通讯模块的输出端与显示装置信号连接；

所述时钟模块电路为北斗授时模块电路；

所述A相数据采集装置和C相数据采集装置的单片机主控单元用于接收北斗授时模块电路发送的采集信号通过采样电路采集避雷器常态运行数据，并通过多电压输出电路启动数字功放电路注入高频交流电压抬高避雷器地电位同时通过采样电路进行数据采集，并进行数据处理分析，所述B相数据采集装置的单片机主控单元用于发送采集信号进行数据采集处理分析，并通过北斗授时模块采样电路发送同步采集信息给A相数据采集装置和C相数据采集装置进行同步采集；

所述控制方法包括如下步骤：

步骤一：备用电源通过多电压输出电路生成5V直流电VDD、-5V直流电VEE、3.3V直流电VCC供给装置系统芯片用电；

步骤二：装置系统初始化，将B相数据采集装置设定为主采集装置，A相数据采集装置和C相数据采集装置设定为从采集装置；

步骤三：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过采样电路同步采集然后传送给单片机主控单元；

步骤四：B相数据采集装置内的单片机主控单元通过北斗授时模块电路向A相数据采集装置和C相数据采集装置发送数据触发采集信号，并通过多电压输出电路开启数字功放电路向避雷器放电间隙注入高频交流电压，抬高避雷器地电位，同时通过采样电路同步采集后传送给单片机主控单元；

步骤五：单片机主控单元将两次测得的数据进行傅里叶变换，根据注入的固定干扰电压计算出避雷器运行的各项数据；

步骤六：A相数据采集装置和C相数据采集装置将避雷器的各项数据打包通过蓝牙模块传输给B相数据采集装置，并与B相数据采集装置的数据一起通过蓝牙模块传输给手持显示装置显示出来。

2.根据权利要求1所述的应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法，其特征在于：所述通讯模块为蓝牙模块。

3.根据权利要求1所述的应用于含放电间隙的避雷器带电检测装置的控制方法，其特征在于：所述显示装置为手持显示装置。

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