CN118089849A - 一种过电压保护器工作状态智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过电压保护器工作状态智能管理系统，其包括：四个检测支路和数据处理单元；四个检测支路包括第一检测支路、第二检测支路、第三检测支路和第四检测支路；第一检测支路由依次串联连接的A线屏蔽层、保护器一和第一uA穿芯漏电流检测传感器构成；第二检测支路由依次串联连接的B线屏蔽层、保护器二和温湿度传感器构成；第三检测支路由依次串联连接的C线屏蔽层、保护器三和第二uA穿芯漏电流检测传感器构成；第四检测支路由依次串联连接的PE线和KA穿芯浪涌电流检测传感器构成。本发明能够对过电压保护器的工作状态进行有效监控，同时也能有效判断出与过电压保护器连接的电缆的屏蔽层是否损坏。
Description
技术领域
本发明涉及过电压保护器技术领域，特别是一种过电压保护器工作状态智能管理系统。
背景技术
电力限压器的劣化直接反映在直流试验的泄漏电流增加，也反映在交流阻性电流分量增大，三次谐波分量的增大也能间接地反映电力限压器电阻片的劣化趋势。相比而言，直流泄漏电流反映电阻片劣化最为直接和灵敏，被作为电力限压器状态的最终状态量，国家标准有明确的限值。随着近年来地区雷电活动增强，在多重雷击或者多次回击等严酷工况下，电力限压器电阻片的累积能量吸收可能超出其通流容量，或者给正常电阻片带来不可逆的劣化累积效应，尤其对于运行年限较长的电力限压器这个问题更加严峻。
近年来，为减少输电线路过电压而造成断路器跳闸，高电压等级输电线路电力限压器发挥了巨大的作用，得到了广泛的应用，MOA电力限压器性能的好坏直接影响电力系统安全运行。因MOA电力限压器长期在工频高电压的作用下，会逐渐老化，在运行中可能发生击穿损坏，保护特性下降，则将会产生极其严重的后果，为保障MOA电力限压器安全运行，必须对MOA电力限压器进行严格的监测。
目前，监测MOA电力限压器方法采用电站型电力限压器监测器实现在线监测，然而由于线路地处偏远，并且电力限压器监测器均安装在杆塔高处，覌察电力限压器参数或抄表要上杆塔、工作劳动强度大、且需申请停电，不利于输电线路的经济和安全运行。因此，必须采用一种“在线、实时、远传、智能、可靠”的监测方式。线缆屏蔽层过电压测试和保护器自生的漏电流测试目前市面上还没有这样的产品出现。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种过电压保护器工作状态智能管理系统。
本发明公开了一种过电压保护器工作状态智能管理系统，其包括：四个检测支路和数据处理单元；四个检测支路分别与数据处理单元连接；四个检测支路包括第一检测支路、第二检测支路、第三检测支路和第四检测支路；第一检测支路由依次串联连接的A线屏蔽层、保护器一和第一uA穿芯漏电流检测传感器构成；第二检测支路由依次串联连接的B线屏蔽层、保护器二和温湿度传感器构成；第三检测支路由依次串联连接的C线屏蔽层、保护器三和第二uA穿芯漏电流检测传感器构成；第四检测支路由依次串联连接的PE线和KA穿芯浪涌电流检测传感器构成；
第一uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器一失效前的漏电流，并将该漏电流发送至数据处理单元；
温湿度传感器用于采集保护器一、保护器二和保护器三所处工作环境中的温度和湿度；并将该温度和湿度发送至数据处理单元；
第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器二和保护器三失效前的漏电流；并将该漏电流发送至数据处理单元；
KA穿芯浪涌电流检测传感器用于探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；并将该浪涌电流发送至数据处理单元；
数据处理单元，用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号；模拟信号包括漏电流、温度和湿度以及浪涌电流。
进一步地，所述第一uA穿芯漏电流检测传感器或所述第二uA穿芯漏电流检测传感器利用其含有的高导磁探测与其连接的保护器失效前的漏电流；
当智能管理系统运行时，其实时检测第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器输出的信号；当四个检测支路绝缘情况正常时，流过第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器的电流均相等，方向相反，即相位差120°。
进一步地，当智能管理系统的四个检测支路中存在接地时，第一uA穿芯漏电流传感器有差流流过，第一uA穿芯漏电流传感器的输出不为零；因此通过检测各检测支路中的传感器的输出信号，就可判断接地支路。
进一步地，所述KA穿芯浪涌电流检测传感器利用其含有的罗氏线圈探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；
所述温湿度传感器用于检测保护器一、保护器二和保护器三内部的温湿度变化，并将采集得到的温度和湿度信号转换成与温度和湿度成线性关系的电流信号或电压信号输出；
所述第一uA穿芯漏电流检测传感器或所述第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采用钳形表的回路测试原理，检测保护器一、保护器二和保护器三的PE线的工作状态。
进一步地，所述第一uA穿芯漏电流检测传感器、所述温湿度传感器、所述第二uA穿芯漏电流检测传感器和所述KA穿芯浪涌电流检测传感器均通过PE线与数据处理单元连接。
进一步地，当浪涌电流过大，导致保护器的漏电流变大时，若漏电流大于门限值，则可判断电缆屏蔽层损坏。
进一步地，所述数据处理单元包括单片机，单片机用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号。
进一步地，还包括与数据处理单元连接的通讯模块；通迅模块用于接收数据处理单元发送的数字信号。
进一步地，所述通讯模块的发送端用于将数据处理单元中的单片机发送的单片机的标准引脚的电压的电平信号转换成一对平衡差分信号，以适应RS-485总线的通信要求；通讯模块利用RS-485总线作为数据通信线路，能够实现与远程服务器设备的数据传输。
进一步地，还包括与通讯模块连接的云平台通讯模块；云平台通迅模块中的云平台显示器用于显示接收到的通讯模块发送的数字信号。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1、本发明利用高导磁可以探测到电力限压器失效前的漏电流，提前报警，避免电力限压器劣化时导致燃烧爆炸；
2、本发明能够对过电压保护器的工作状态进行有效监控，同时也能有效判断出与过电压保护器连接的电缆的屏蔽层是否损坏；本发明检测漏电流为uA级，浪涌测试最大范围大于20KA级，工作原理简单且可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种过电压保护器工作状态智能管理系统构成示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
参见图1，本发明提供了一种过电压保护器工作状态智能管理系统的实施例，其包括：四个检测支路和数据处理单元；四个检测支路分别与数据处理单元连接；四个检测支路包括第一检测支路、第二检测支路、第三检测支路和第四检测支路；第一检测支路由依次串联连接的A线屏蔽层、保护器一和第一uA穿芯漏电流检测传感器构成；第二检测支路由依次串联连接的B线屏蔽层、保护器二和温湿度传感器构成；第三检测支路由依次串联连接的C线屏蔽层、保护器三和第二uA穿芯漏电流检测传感器构成；第四检测支路由依次串联连接的PE线和KA穿芯浪涌电流检测传感器构成；
第一uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器一失效前的漏电流，并将该漏电流发送至数据处理单元；
温湿度传感器用于采集保护器一、保护器二和保护器三所处工作环境中的温度和湿度；并将该温度和湿度发送至数据处理单元；
第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器二和保护器三失效前的漏电流；并将该漏电流发送至数据处理单元；
KA穿芯浪涌电流检测传感器用于探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；并将该浪涌电流发送至数据处理单元；
数据处理单元，用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号；模拟信号包括漏电流、温度和湿度以及浪涌电流。
具体地，数据采集处理将接收到漏电流和浪涌电流模拟弱信号进行整流滤波，之后通过数据采集处理中的放大电路将整流滤波后的信号输出为0.2-3V的稳定的直流信号，通过ADC转换为数字信号；还可得出将接收到的模拟信号转换为所要显示数据的对应关系的公式。
数据处理单元具有体积小、功耗低、传输速率快、使用灵活方便等特点，微控制器MSP430的超低功耗技术在众多单片机中独树一帜，因此，选用该控制器作为本次设计的主控制器，实现数据采集以及存储等功能。
本实施例中，第一uA穿芯漏电流检测传感器或第二uA穿芯漏电流检测传感器利用其含有的高导磁探测与其连接的保护器失效前的漏电流；
当智能管理系统运行时，其实时检测第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器输出的信号；当四个检测支路绝缘情况正常时，流过第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器的电流均相等，方向相反，即相位差120°。
本实施例中，当智能管理系统的四个检测支路中存在接地时，第一uA穿芯漏电流传感器有差流流过，第一uA穿芯漏电流传感器的输出不为零；因此通过检测各检测支路中的传感器的输出信号，就可判断接地支路。
本实施例中，KA穿芯浪涌电流检测传感器利用其含有的罗氏线圈探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；
温湿度传感器用于检测保护器一、保护器二和保护器三内部的温湿度变化，并将采集得到的温度和湿度信号转换成与温度和湿度成线性关系的电流信号或电压信号输出；也可以直接通过数据处理单元中的主控芯片进行485或232等接口输出。
根据与被测介质的接触方式，接触式温湿度传感器的测温元件应与被测介质有良好的热接触，通过热传导和对流原理达到热平衡。
第一uA穿芯漏电流检测传感器或第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采用钳形表的回路测试原理，检测保护器一、保护器二和保护器三的PE线的工作状态。
具体地，KA穿芯浪涌电流检测传感器是不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。
本实施例中，第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器均通过PE线与数据处理单元连接。
本实施例中，当浪涌电流过大，导致保护器的漏电流变大时，若漏电流大于门限值，则可判断电缆屏蔽层损坏。
本实施例中，数据处理单元包括单片机，单片机用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号。
本实施例中，还包括与数据处理单元连接的通讯模块；通迅模块用于接收数据处理单元发送的数字信号。
本实施例中，通讯模块的发送端用于将数据处理单元中的单片机发送的单片机的标准引脚的电压的电平信号转换成一对平衡差分信号，以适应RS-485总线的通信要求；通讯模块利用RS-485总线作为数据通信线路，能够实现与远程服务器设备的数据传输。
此外，通讯模块的模拟量信号采集：RS485模块能够将远程现场的模拟量信号(RS485模块的功能)采集至计算机(远程显示的数据库的计算机)，提高数据处理的灵活性和实时性；通讯模块的智能化功能：RS485模块具备智能化功能，提高通信的可靠性和反应速度。
数据处理单元中的单片机通过通讯模块将所需显示的数据发送给云平台通讯模块中的云平台显示器。
本实施例中，还包括与通讯模块连接的云平台通讯模块；云平台通迅模块中的云平台显示器用于显示接收到的通讯模块发送的数字信号。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，包括：四个检测支路和数据处理单元；四个检测支路分别与数据处理单元连接；四个检测支路包括第一检测支路、第二检测支路、第三检测支路和第四检测支路；第一检测支路由依次串联连接的A线屏蔽层、保护器一和第一uA穿芯漏电流检测传感器构成；第二检测支路由依次串联连接的B线屏蔽层、保护器二和温湿度传感器构成；第三检测支路由依次串联连接的C线屏蔽层、保护器三和第二uA穿芯漏电流检测传感器构成；第四检测支路由依次串联连接的PE线和KA穿芯浪涌电流检测传感器构成；
第一uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器一失效前的漏电流，并将该漏电流发送至数据处理单元；
温湿度传感器用于采集保护器一、保护器二和保护器三所处工作环境中的温度和湿度；并将该温度和湿度发送至数据处理单元；
第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采集保护器二和保护器三失效前的漏电流；并将该漏电流发送至数据处理单元；
KA穿芯浪涌电流检测传感器用于探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；并将该浪涌电流发送至数据处理单元；
数据处理单元，用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号；模拟信号包括漏电流、温度和湿度以及浪涌电流。
2.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，所述第一uA穿芯漏电流检测传感器或所述第二uA穿芯漏电流检测传感器利用其含有的高导磁探测与其连接的保护器失效前的漏电流；
当智能管理系统运行时，其实时检测第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器输出的信号；当四个检测支路绝缘情况正常时，流过第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿心传感器的电流均相等，方向相反，即相位差120°。
3.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，当智能管理系统的四个检测支路中存在接地时，第一uA穿芯漏电流传感器有差流流过，第一uA穿芯漏电流传感器的输出不为零；因此通过检测各检测支路中的传感器的输出信号，就可判断接地支路。
4.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，所述KA穿芯浪涌电流检测传感器利用其含有的罗氏线圈探测流过保护器一、保护器二和保护器三的浪涌电流；
所述温湿度传感器用于检测保护器一、保护器二和保护器三内部的温湿度变化，并将采集得到的温度和湿度信号转换成与温度和湿度成线性关系的电流信号或电压信号输出；
所述第一uA穿芯漏电流检测传感器或所述第二uA穿芯漏电流检测传感器用于采用钳形表的回路测试原理，检测保护器一、保护器二和保护器三的PE线的工作状态。
5.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，所述第一uA穿芯漏电流检测传感器、所述温湿度传感器、所述第二uA穿芯漏电流检测传感器和所述KA穿芯浪涌电流检测传感器均通过PE线与数据处理单元连接。
6.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，当浪涌电流过大，导致保护器的漏电流变大时，若漏电流大于门限值，则可判断电缆屏蔽层损坏。
7.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，所述数据处理单元包括单片机，单片机用于将第一uA穿芯漏电流检测传感器、温湿度传感器、第二uA穿芯漏电流检测传感器和KA穿芯浪涌电流检测传感器发送的模拟信号转换为数字信号。
8.根据权利要求1所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，还包括与数据处理单元连接的通讯模块；通迅模块用于接收数据处理单元发送的数字信号。
9.根据权利要求8所述的过电压保护器工作状态智能管理系统，其特征在于，所述通讯模块的发送端用于将数据处理单元中的单片机发送的单片机的标准引脚的电压的电平信号转换成一对平衡差分信号，以适应RS-485总线的通信要求；通讯模块利用RS-485总线作为数据通信线路，能够实现与远程服务器设备的数据传输。
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