CN117394525A - 绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法，装置包括测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块。磁调制模块电性连接控制模块，磁调制模块用于产生可变频率和幅值的交变磁场。测量模块可测量绝缘子的漏电数据并传输给控制模块，供电模块用来为控制模块供电。控制模块包括控制器，控制器用于获取测量模块测量的绝缘子漏电数据；根据漏电数据计算绝缘子的漏电电阻和漏电功率；若漏电电阻超过电阻阈值和/或漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低绝缘子的漏电电流。通过控制磁调制模块根据绝缘子的漏电数据自适应调整磁场的频率和幅值，进而改变绝缘子的漏电电流，可解决绝缘子漏电保护性能差的问题。

Description

绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法

技术领域

本申请涉及绝缘子漏电保护技术领域，尤其涉及一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法。

背景技术

绝缘子是一种绝缘控件，主要应用于架空输电线路中。为增加爬电距离，高型高压电线连接塔的一端挂设有多个盘状的绝缘体，这些绝缘体就是绝缘子。按照使用的绝缘材料的不同，绝缘子可分为陶瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。绝缘子在架空输电线路中有两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地，因此，绝缘子不能由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效，否则绝缘子就失去其在架空输电线路中的作用，进而损害整条线路的使用和运行寿命。

为了使绝缘子可正常工作，需要监测绝缘子的漏电电流，以对绝缘子进行漏电保护。绝缘子漏电保护方法主要包括过电压保护法和接地保护法等，但这些方法均存在不足之处，不能有效地检测漏电电流，漏电保护的性能差。

发明内容

本申请提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法，以解决绝缘子的漏电保护性能差的问题。

本申请第一方面提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，包括：测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块；

所述磁调制模块包括磁场发生器、磁场检测器、比较器和磁场控制器，所述磁场控制器的一端电性连接所述控制模块，所述磁场控制器的另一端依次电性连接所述磁场发生器、所述磁场检测器、所述比较器；

所述测量模块的一端电性连接绝缘子，所述测量模块的另一端通信连接所述控制模块；

所述供电模块的一端电性连接所述绝缘子，所述供电模块的另一端电性连接所述控制模块；

所述控制模块包括控制器，所述控制器被配置为：

获取所述测量模块测量的所述绝缘子的漏电数据，所述漏电数据包括漏电电流和漏电电压；

根据所述漏电数据计算所述绝缘子的漏电电阻和漏电功率；

若所述漏电电阻超过电阻阈值和/或所述漏电功率超过功率阈值，控制所述磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低所述绝缘子的漏电电流。

可选的，所述控制模块还包括执行器和传感器，所述执行器的两端分别电性连接所述控制器和所述传感器；所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，所述执行器用于选择所述传感器的类型。

可选的，所述供电模块包括获取供电单元和自取电线路分压单元，所述自取电线路分压单元的一端电性连接所述绝缘子，所述自取电线路分压单元的另一端电性连接所述获取供电单元。

可选的，所述自取电线路分压单元包括正弦波分压器和高压分压器，所述正弦波分压器的一端和所述高压分压器的一端分别电性连接所述绝缘子，所述正弦波分压器的另一端和所述高压分压器的另一端分别电性连接所述获取供电单元。

可选的，还包括模数转换模块，所述模数转换模块的两端分别通信连接所述测量模块和所述控制器；所述控制器还被配置为：

控制所述模数转换模块接收所述测量模块发送的所述漏电数据的模拟信号；

控制所述模数转换模块将所述模拟信号转化为数字信号；

接收所述模数转换模块发送的所述数字信号。

可选的，还包括模糊控制模块，所述模糊控制模块电性连接所述控制模块，所述模糊控制模块用于根据所述漏电数据，调整所述磁调制模块磁场的频率和幅值的变化方向和幅度。

可选的，还包括耦合变压器，所述耦合变压器的一端电性连接所述控制模块，所述耦合变压器的另一端磁性连接所述绝缘子。

可选的，还包括直流漏电保护模块和交流漏电保护模块，所述直流漏电保护模块的两端分别电性连接所述控制模块和直流线路；所述交流漏电保护模块的两端分别电性连接所述控制模块和交流线路。

可选的，所述控制模块还被配置为：

获取漏电线路的线路类型；

若所述漏电线路为直流线路，则控制所述直流漏电保护模块开启，以切断所述直流线路；

若所述漏电线路为交流线路，则控制所述交流漏电保护模块开启，以切断所述交流线路。

本申请第二方面提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护控制方法，应用于上述第一方面所提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，所述控制方法包括：

获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据，所述漏电数据包括漏电电流和漏电电压；

根据所述漏电数据计算所述绝缘子的漏电电阻和漏电功率；

若所述漏电电阻超过电阻阈值和/或所述漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低所述绝缘子的漏电电流。

由上述技术方案可知，本申请提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法，所述装置包括：测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块。测量模块、磁调制模块、供电模块分别电性连接控制模块。磁调制模块用于产生可变频率和幅值的交变磁场，测量模块用来测量绝缘子的漏电数据并传输给控制模块，供电模块用来为控制模块供电。控制模块包括控制器，控制器用于获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据；根据漏电数据计算绝缘子的漏电电阻和漏电功率；若漏电电阻超过电阻阈值和/或漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低绝缘子的漏电电流。通过控制磁调制模块根据绝缘子的漏电数据自适应调整磁场的频率和幅值，进而改变绝缘子的漏电电流，可解决绝缘子漏电保护性能差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置的结构示意图；

图2为本申请提供的磁调制模块的结构示意图；

图3为本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

为了使绝缘子可正常工作，需要监测绝缘子的漏电电流，以对绝缘子进行漏电保护。绝缘子漏电保护方法主要包括过电压保护法和接地保护法等，但这些方法均存在不足之处，不能有效地检测漏电电流，漏电保护的性能差。

为解决绝缘子漏电保护性能差的问题，本申请部分实施例提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，参见图1，图1为本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置的结构示意图，本申请实施例提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置包括：测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块。测量模块的一端连接电性连接绝缘子，测量模块的另一端通信连接控制模块；供电模块的一端电性连接绝缘子，供电模块的另一端电性连接控制模块；磁调制模块电性连接控制模块。

测量模块用于测量绝缘子的漏电数据，漏电数据包括漏电电流和漏电电压，在一些实施例中，测量模块包括电流传感器和电压传感器，利用电流传感器和电压传感器可测量绝缘子的漏电电流和漏电电压。需要说明的是，测量模块获取的漏电电流和漏电电压均为模拟信号。在一些实施例中，还可在测量模块中设置传感器，来测量绝缘子的电压、温度和湿度等物理量，以更好的监测绝缘子的状态。

参见图2，图2为本申请提供的磁调制模块的结构示意图，磁调制模块包括磁场发生器、磁场检测器、比较器和磁场控制器。磁场控制器的一端电性连接控制模块，磁场控制器的另一端依次电性连接磁场发生器、磁场检测器和比较器。磁场发生器用于产生可变频率和幅值的交变磁场，并作用于绝缘子；在一些实施例中，磁场发生器可为脉冲磁场发生器。磁场检测器用于检测磁场发生器产生的磁场频率和幅值，并将其转换为相应的电信号；比较器用于将磁场检测器输出的电信号与设定的参考信号进行比较，并输出差值信号；磁场控制器用于根据比较器输出的差值信号，控制磁场发生器调节磁场频率和幅值，磁场的频率和幅值，即为磁调制参数。

调整磁场的频率和幅值可以改变绝缘子的等效阻抗，从而改变其对漏电电流的响应，当绝缘子存在漏电时，其等效阻抗会降低，导致漏电电流增大，此时，通过增加磁场的频率和幅值，可以增加绝缘子的等效阻抗，从而减小漏电电流。当绝缘子不存在漏电时，其等效阻抗会增大，导致漏电电流减小，此时，通过减小磁场的频率和幅值，可以减小绝缘子的等效阻抗，从而增大漏电电流。通过改变磁场的频率和幅值，可以使绝缘子的漏电保护性能更优。

由于磁调制模块与控制模块相连，控制模块可控制磁调制模块根据绝缘子的漏电数据，通过实时调节磁场的频率和幅值，从而改变绝缘子的等效阻抗，使其保持在合理的范围内，避免绝缘子产生过大或过小的漏电电流，以提高漏电保护性能，进而可保护绝缘子，降低绝缘子失效的概率。

控制模块包括控制器、执行器和传感器，执行器的两端分别电性连接控制器和传感器。控制器用于获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据，并根据漏电数据计算绝缘子的漏电电阻和漏电功率；以及，将计算后得到的漏电电阻和漏电功率与设定的阈值进行比较，若漏电电阻超过电阻阈值和/或漏电功率超过功率阈值，则绝缘子存在漏电情况，控制器控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低绝缘子的漏电电流。

在一些实施例中，传感器包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，温度传感器、湿度传感器和压力传感器分别用来监测外界环境的温度、湿度和压力，以更好的保护绝缘子。执行器用于根据不同的物理量选择不同的传感器类型，以使控制器可获取不同类型的传感器数据。

供电模块包括获取供电单元和自取电线路分压单元，自取电线路分压单元的一端电性连接绝缘子，自取电线路分压单元用于获取绝缘子的交流电压，自取电线路分压单元利用分压原理可从绝缘子的交流电压中提取一定比例的电压信号，可为获取供电单元提供交流输入信号。自取电线路分压单元包括正弦波分压器和高压分压器，正弦波分压器的一端和高压分压器的一端分别电性连接绝缘子，正弦波分压器的另一端和高压分压器的另一端分别电性连接获取供电单元。正弦波分压器用于获取绝缘子的交流电压，并传输给获取供电单元。高压分压器用于测量绝缘子的交流电压，以监测绝缘子的工作状态和性能，并为获取供电单元提供交流输入信号，进而可提高绝缘子的安全运行状态和使用寿命。

由于控制模块需要直流电源，因此需要通过获取电供电模块将交流电压进行转换。自取电线路分压单元的另一端电性连接获取供电单元，获取供电单元通过整流、滤波、稳压等处理，可将交流信号转换为直流信号，用于为控制模块提供稳定的直流电源。

绝缘子安装在户外高压线路上，因此模拟信号会受到环境噪声的干扰，需要进行处理以提高信号的质量和可靠性。在一些实施例中，再次参见图1，本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置还包括模数转换模块，模数转换模块的两端分别通信连接测量模块和控制器。模数转换模块可对测量的漏电数据进行处理，模数转换模块接收测量模块测量的漏电数据，将漏电电流和漏电电压的模拟信号转化为数字信号，并将处理后的结果反馈给控制系统。

模数转换模块进行的处理包括放大、滤波、采样、量化和编码，可去除模拟信号中的噪声和干扰，以便于控制模块中的控制器进行分析和判断。因此，控制器还用于：控制模数转换模块接收测量模块发送的漏电数据的模拟信号；控制模数转换模块将模拟信号转化为数字信号；接收模数转换模块发送的数字信号。

在一些实施例中，还包括模糊控制模块，模糊控制模块电性连接控制模块，模糊控制模块包括模糊控制器、隶属度函数生成器、模糊规则库、模糊推理机和反模糊化器。模糊控制器用于接收控制模块输出的控制命令，并将其转换为模糊集合。隶属度函数生成器用于根据不同的输入变量和输出变量生成相应的隶属度函数。模糊规则库用于存储人工设定或学习得到的模糊规则，模糊推理机用于根据输入变量、隶属度函数和模糊规则进行模糊推理，并得到输出变量的模糊集合。反模糊化器用于将输出变量的模糊集合转换为确定值，并输出给磁调制模块。

模糊控制模块用于根据漏电数据，调整磁调制模块磁场的频率和幅值的变化方向和幅度。模糊控制模块具有控制参数，模糊控制模块的控制参数是控制模块根据绝缘子的漏电数据输出给磁调制模块的指令或信号，用于调节磁调制参数，即磁场的频率和幅值。控制参数决定磁调制参数的变化方向和幅度，控制参数有多种，例如，控制参数可以是一个模拟信号，表示磁场频率和幅值的变化量；控制参数也可以是一个数字信号，表示磁场频率和幅值的目标值；还可以是一个逻辑信号，表示磁场频率和幅值的增加或减小的方向。

在一些实施例中，还包括耦合变压器，耦合变压器的一端电性连接控制模块，耦合变压器的另一端通过磁耦合的方式连接绝缘子。耦合变压器利用磁感应原理将交流信号从一次线圈传递到二次线圈，可隔离高压和低压，并提高输出信号的质量。耦合变压器用于将从绝缘子的交流电压中提取的能量传递给控制模块，可进一步为控制模块供电。

再次参见图1，本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置还包括直流漏电保护模块和交流漏电保护模块，直流漏电保护模块的两端分别电性连接控制模块和直流线路；交流漏电保护模块的两端分别电性连接控制模块和交流线路。需要说明的是，直流线路和交流线路均是与绝缘子相连的线路。

在一些实施例中，测量模块还与直流线路以及交流线路电性连接，测量模块测量直流线路或交流线路上的漏电功率并传输给控制模块，控制模块将测量到的漏电功率与设定的阈值进行比较，如果超过阈值，则直流线路或交流线路存在漏电。因此，控制模块还被配置为：获取漏电线路的线路类型；若漏电线路为直流线路，则控制直流漏电保护模块开启，以切断直流线路；若漏电线路为交流线路，则控制交流漏电保护模块开启，以切断交流线路。

还包括可视化终端和报警模块，可视化终端和报警模块分别与控制模块电性连接。通过可视化终端可使作业人员随时远程查看漏电数据，以及绝缘子的状态和外界环境情况，可进一步方便作业人员监测绝缘子。报警模块在漏电时可进行报警，有助于提醒作业人员及时对绝缘子进行检修维护，增加使用的安全性。

本申请部分实施例还提供一种绝缘子自适应磁调制交直流漏电保护控制方法，应用于上述实施例所提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，参见图3，图3为本申请提供的绝缘子自适应磁调制漏电保护控制方法的流程图，所述控制方法包括：

S10：获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据；

S20：根据漏电数据计算绝缘子的漏电电阻和漏电功率；

S30：若漏电电阻超过电阻阈值和/或漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低绝缘子的漏电电流。

由上述实施例可知，本申请实施例提供一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置及控制方法，所述装置包括：测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块。测量模块、磁调制模块、供电模块分别电性连接控制模块。磁调制模块用于产生可变频率和幅值的交变磁场，测量模块用来测量绝缘子的漏电数据并传输给控制模块，供电模块用来为控制模块供电。控制模块包括控制器，控制器用于获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据；根据漏电数据计算绝缘子的漏电电阻和漏电功率；若漏电电阻超过电阻阈值和/或漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低绝缘子的漏电电流。通过控制磁调制模块根据绝缘子的漏电数据自适应调整磁场的频率和幅值，进而改变绝缘子的漏电电流，可解决绝缘子漏电保护性能差的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，包括：测量模块、控制模块、磁调制模块和供电模块；

所述磁调制模块包括磁场发生器、磁场检测器、比较器和磁场控制器，所述磁场控制器的一端电性连接所述控制模块，所述磁场控制器的另一端依次电性连接所述磁场发生器、所述磁场检测器、所述比较器；

所述测量模块的一端电性连接绝缘子，所述测量模块的另一端通信连接所述控制模块；

所述供电模块的一端电性连接所述绝缘子，所述供电模块的另一端电性连接所述控制模块；

所述控制模块包括控制器，所述控制器被配置为：

获取所述测量模块测量的所述绝缘子的漏电数据，所述漏电数据包括漏电电流和漏电电压；

根据所述漏电数据计算所述绝缘子的漏电电阻和漏电功率；

若所述漏电电阻超过电阻阈值和/或所述漏电功率超过功率阈值，控制所述磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低所述绝缘子的漏电电流。

2.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，所述控制模块还包括执行器和传感器，所述执行器的两端分别电性连接所述控制器和所述传感器；所述传感器包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器，所述执行器用于选择所述传感器的类型。

3.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，所述供电模块包括获取供电单元和自取电线路分压单元，所述自取电线路分压单元的一端电性连接所述绝缘子，所述自取电线路分压单元的另一端电性连接所述获取供电单元。

4.根据权利要求3所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，所述自取电线路分压单元包括正弦波分压器和高压分压器，所述正弦波分压器的一端和所述高压分压器的一端分别电性连接所述绝缘子，所述正弦波分压器的另一端和所述高压分压器的另一端分别电性连接所述获取供电单元。

5.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，还包括模数转换模块，所述模数转换模块的两端分别通信连接所述测量模块和所述控制器；所述控制器还被配置为：

控制所述模数转换模块接收所述测量模块发送的所述漏电数据的模拟信号；

控制所述模数转换模块将所述模拟信号转化为数字信号；

接收所述模数转换模块发送的所述数字信号。

6.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，还包括模糊控制模块，所述模糊控制模块电性连接所述控制模块，所述模糊控制模块用于根据所述漏电数据，调整所述磁调制模块磁场的频率和幅值的变化方向和幅度。

7.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，还包括耦合变压器，所述耦合变压器的一端电性连接所述控制模块，所述耦合变压器的另一端磁性连接所述绝缘子。

8.根据权利要求1所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，还包括直流漏电保护模块和交流漏电保护模块，所述直流漏电保护模块的两端分别电性连接所述控制模块和直流线路；所述交流漏电保护模块的两端分别电性连接所述控制模块和交流线路。

9.根据权利要求8所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为：

获取漏电线路的线路类型；

若所述漏电线路为直流线路，则控制所述直流漏电保护模块开启，以切断所述直流线路；

若所述漏电线路为交流线路，则控制所述交流漏电保护模块开启，以切断所述交流线路。

10.一种绝缘子自适应磁调制交直流漏电保护控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的绝缘子自适应磁调制漏电保护装置，所述控制方法包括：

获取测量模块测量的绝缘子的漏电数据，所述漏电数据包括漏电电流和漏电电压；

根据所述漏电数据计算所述绝缘子的漏电电阻和漏电功率；

若所述漏电电阻超过电阻阈值和/或所述漏电功率超过功率阈值，控制磁调制模块增加磁场的频率和幅值，以降低所述绝缘子的漏电电流。