CN201199252Y - 无线多通道避雷器在线监测装置 - Google Patents

无线多通道避雷器在线监测装置 Download PDF

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CN201199252Y CNU2008200280888U CN200820028088U CN201199252Y CN 201199252 Y CN201199252 Y CN 201199252Y CN U2008200280888 U CNU2008200280888 U CN U2008200280888U CN 200820028088 U CN200820028088 U CN 200820028088U CN 201199252 Y CN201199252 Y CN 201199252Y
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Abstract

本实用新型公开的无线多通道避雷器在线监测装置，包括数据处理板，数据处理板分别与信号调理及多路转换开关电路、无线数传模块和避雷器动作次数监测信号调理板相接，信号调理及多路转换开关电路还与避雷器动作次数监测信号调理板相接。本实用新型不仅能同时进行多个避雷器的实测数据与历史数据记录和报警，并且采用无线方式传输数据，无需敷设通信电缆，系统安装调试方便，可用于野外架空线路避雷器的远程在线监测。

Description

无线多通道避雷器在线监测装置
技术领域
本实用新型属于避雷器监测技术领域，具体涉及一种无线多通道避雷器的在线监测装置。
背景技术
在电力系统中，避雷器用量巨多，为了保证电力系统安全运行，必须对运行中的避雷器进行定期检查和试验。目前使用的氧化锌避雷器泄漏电流测试仪，采用微处理器为控制核心，实现了对阻性电流的测量。但是现有的监测装置主要存在以下不足：一是现在避雷器监测装置多采用分布式监测，一套监测设备所能监测避雷器数量少，导致监测设备需求量大，系统总体成本高；二是数据传输采用有线传输方式，电缆敷设量大，不便用于野外架空线路避雷器的监测。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种无线多通道避雷器在线监测装置，不仅能同时进行多个避雷器的实测数据与历史数据记录和报警，并且采用无线方式传输数据，无需敷设通信电缆，系统安装调试方便，可用于野外架空线路避雷器的远程在线监测。
本实用新型所采用的技术方案是，无线多通道避雷器在线监测装置，包括数据处理板，数据处理板分别与信号调理及多路转换开关电路、无线数传模块和避雷器动作次数监测信号调理板相接，信号调理及多路转换开关电路还与避雷器动作次数监测信号调理板相接。
作为上述技术方案的进一步描述，信号调理及多路转换开关电路由多路转换开关电路和信号调理电路组成。
其中的多路转换开关电路包括DSP，DSP的四路DO输出与对应的开关转换芯片CD4067的地址位相接，DSP的另外两路DO输出与译码器LS139的地址位相接。
其中的信号调理电路，包括巴特沃兹滤波电路和反向放大电路，巴特沃兹滤波电路中的第一电阻和第二电阻的旁路依次与第三电阻、第四电阻，以及四运放集成电路LM324的第一运放的同相端相接，第三电阻和第四电阻的旁路依次与第二电容、四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接，第四电阻和四运放集成电路LM324的第一运放的同相端的旁路依次与第一电容、大地相接，四运放集成电路LM324的第一运放的反相端和四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接；第九电阻依次与第十电阻、第十一电阻，以及四运放集成电路LM324的第二运放的同相端相接，第十电阻和第十一电阻的旁路依次与第四电容、四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接，第十一电阻和四运放集成电路LM324的第二运放的同相端的旁路依次与第三电容、大地相接，四运放集成电路LM324的第二运放的反相端和四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接；反向放大电路中的第五电阻与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端相接，第五电阻与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端的旁路分别与第六电阻、第七电阻、四运放集成电路LM324的第三运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第三运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第三运放的同相端依次与第八电阻、大地相接；第十二电阻与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端相接，第十二电阻与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端的旁路分别与第十三电阻、第十四电阻、四运放集成电路LM324的第四运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第四运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第四运放的同相端依次与第十五电阻、大地相接。
作为上述技术方案的更进一步描述，避雷器动作次数监测信号调理板中的+5V电源依次与第十六电阻、第十七电阻以及大地相接，第十六电阻与第十七电阻的旁路依次与第十九电阻、LM139比较器相接，第十八电阻与LM139比较器相接，LM139比较器输出的一路与数据处理板的DSP捕获口相接，另一路依次与非门74LS00、由两块54LS148编码器组成的16-4编码系统以及DSP的DI输入口相接。
本实用新型同现有的在线监测装置相比较有如下特点：
1.监测效率高，能同时对多条线路多组避雷器运行状态进行在线监测，能有效降低避雷器监测系统的总体造价；
2.采用无线数据传输方式，电缆敷设量小，系统安装方便；并可安装在野外架空输电线路上，对野外架空线路避雷器进行远程在线监测；系统支持远程参数配置，有利于操作人员安全，减轻工作人员劳动强度，降低系统设备成本。
附图说明
图1是避雷器泄漏电流信号采集原理图；
图2是本实用新型的无线多通道避雷器在线监测装置结构示意图；
图3是本实用新型的采样信号调理及多路转换开关电路结构示意图；
图4是本实用新型的避雷器动作次数监测信号调理板结构示意图。
图中，1、金属氧化物型避雷器MOA，2、一匝穿芯式无源交流泄漏电流传感器，3、采样电阻，4、信号调理及多路转换开关电路，5、数据处理板，6、无线数传模块，7、避雷器动作次数监测信号调理板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
避雷器泄漏电流信号采集原理为：利用一匝穿芯式无源交流泄漏电流传感器2套在金属氧化物型避雷器MOA1的末屏接地线上，并通过采样电阻3获取泄漏电流对应的模拟信号，如图1所示。
本实用新型的无线多通道避雷器在线监测装置的结构如图2所示，包括数据处理板5，数据处理板5分别与信号调理及多路转换开关电路4、无线数传模块6和避雷器动作次数监测信号调理板7相接，信号调理及多路转换开关电路4的另一端与避雷器动作次数监测信号调理板7的另一端相接。
多路避雷器泄漏电流信号经由采样电阻3取入后，与电压互感器二次侧信号一起进入信号调理及多路转换开关电路4，对多路泄漏电流和线路电压输入信号进行通道选择，并将输入信号幅值调理到数据处理板5可以接受的范围之内后，将泄漏电流模拟采样信号分别送入数据处理板5和避雷器动作次数监测信号调理板7。送入数据处理板5的泄漏电流和线路电压模拟采样信号经A/D转换和数字采集后，进行数字谐波分析，分析出对应避雷器的泄漏电流的阻性基波电流和阻性三次谐波电流的幅值，以及介质损耗角实时值。送入避雷器动作次数监测信号调理板7的采样信号，若幅值超过雷击整定阈值，则避雷器动作次数监测信号调理板7将产生阶跃脉冲信号和通道编码电平信号送入数据处理板5的数字I/O接口，通过数据处理板5的软件进行信号捕获和地址译码，实现该通道避雷器动作次数的累计。数据处理板5计算并保存的避雷器泄漏电流、介质损耗角实时值以及动作次数等参数按照一定的通信协议，经无线数传模块6将数据发送至上位机，从而实现多条线路多个避雷器的无线远程在线监测。
本实用新型的采样信号调理及多路转换开关电路的工作原理如图3所示，多路转换开关电路包括DSP，DSP的四路DO输出与对应的开关转换芯片CD4067的地址位相接，DSP的另外两路DO输出与译码器LS139的地址位相接。
开关转换芯片CD4067具有通道高速选通能力，利用此特性对多条线路避雷器进行高速分时监测，从而达到一台仪器对多组避雷器进行监测的目的。开关转换芯片CD4067的选通控制主要由DSP完成，DSP的四路DO输出接入开关转换芯片CD4067的地址位，两路DO输出接入译码器LS139的地址位，由译码器LS139的输出高低电平来控制4块开关转换芯片CD4067其中一块的使能，当选通芯片被使能后，再通过DSP的四路DO输出来控制选通芯片的信号输出通道，被选通的信号经信号调理电路进入AD采样。
信号调理电路主要由巴特沃兹滤波电路和反向放大电路两部分组成，其中，巴特沃兹滤波电路中的第一电阻R1和第二电阻R2的旁路依次与第三电阻R3、第四电阻R4，以及四运放集成电路LM324的第一运放的同相端相接，第三电阻R3和第四电阻R4的旁路依次与第二电容C2、四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接，第四电阻R4和四运放集成电路LM324的第一运放的同相端的旁路依次与第一电容C1、大地相接，四运放集成电路LM324的第一运放的反相端和四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接；第九电阻R9依次与第十电阻R10、第十一电阻R11，以及四运放集成电路LM324的第二运放的同相端相接，第十电阻R10和第十一电阻R11的旁路依次与第四电容C4、四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接，第十一电阻R11和四运放集成电路LM324的第二运放的同相端的旁路依次与第三电容C3、大地相接，四运放集成电路LM324的第二运放的反相端和四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接。用于滤去采样信号中的5次及5次以上的谐波信号。
反向放大电路中的第五电阻R5与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端相接，第五电阻R5与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端的旁路分别与第六电阻R6、第七电阻R7、四运放集成电路LM324的第三运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第三运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第三运放的同相端依次与第八电阻R8、大地相接；第十二电阻R12与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端相接，第十二电阻R12与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端的旁路分别与第十三电阻R13、第十四电阻R14、四运放集成电路LM324的第四运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第四运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第四运放的同相端依次与第十五电阻R15、大地相接。用于将信号调理到数据处理板A/D转换芯片可以接受的幅值范围内。
本实用新型的避雷器动作次数监测信号调理板的结构如图4所示，中的+5V电源依次与第十六电阻R16、第十七电阻R17以及大地相接，第十六电阻R16与第十七电阻R17的旁路依次与第十九电阻R19、LM139比较器相接，第十八电阻R18与LM139比较器相接，LM139比较器输出的一路与数据处理板的DSP捕获口相接，另一路依次与非门74LS00、由两块54LS148编码器组成的16-4编码系统以及DSP的DI输入口相接。
由第十八电阻R18和第十九电阻R19调理出LM139比较器的阈值电压，此阈值设定为多次雷击情况下流经避雷器的泄漏电流最小统计值。LM139比较器的输出一路进数据处理板的DSP捕获口，另一路经与非门74LS00后进入54LS148编码器进行编码。由两块54LS148编码器组成的16-4编码系统最终输出4位编码A、B、C、D进入DSP的DI输入口。这样，当未发生雷击，即泄漏电流采样信号幅值小于LM139比较器的阈值电压时，LM139比较器输出为低电平，经过与非门后变为高电平，54LS148编码器的所有输入都是高电平，4位编码输出为HHHH，且由于LM139比较器的输出一直为低电平，DSP的捕获口捕捉不到信号的上升沿或下降沿，不会触发捕获中断。当某一路避雷器发生雷击，即泄漏电流采样信号幅值大于LM139比较器的阈值电压时，LM139比较器将输出一高电平，经过与非门后变为低电平输入54LS148编码器，并得到对应避雷器编号的唯一4位编码。而由于LM139比较器的输出有电平上的反转，DSP的捕获口将捕获到信号的上升沿或下降沿并触发捕获中断，在捕获中断服务程序中读取相应的DI输入值，也就是避雷器编号4位编码值，从而判断出是哪一个避雷器发生雷击，并记录该避雷器的雷击累计次数。

Claims (5)

1.一种无线多通道避雷器在线监测装置，其特征在于，包括数据处理板(5)，数据处理板(5)分别与信号调理及多路转换开关电路(4)、无线数传模块(6)和避雷器动作次数监测信号调理板(7)相接，信号调理及多路转换开关电路(4)还与避雷器动作次数监测信号调理板(7)相接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的信号调理及多路转换开关电路(4)由多路转换开关电路和信号调理电路组成。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的多路转换开关电路包括DSP，DSP的四路DO输出与对应的开关转换芯片CD4067的地址位相接，DSP的另外两路DO输出与译码器LS139的地址位相接。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的信号调理电路包括巴特沃兹滤波电路和反向放大电路，所述的巴特沃兹滤波电路中的第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的旁路依次与第三电阻(R3)、第四电阻(R4)，以及四运放集成电路LM324的第一运放的同相端相接，第三电阻(R3)和第四电阻(R4)的旁路依次与第二电容(C2)、四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接，第四电阻(R4)和四运放集成电路LM324的第一运放的同相端的旁路依次与第一电容(C1)、大地相接，四运放集成电路LM324的第一运放的反相端和四运放集成电路LM324的第一运放的输出端相接；第九电阻(R9)依次与第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)，以及四运放集成电路LM324的第二运放的同相端相接，第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)的旁路依次与第四电容(C4)、四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接，第十一电阻(R11)和四运放集成电路LM324的第二运放的同相端的旁路依次与第三电容(C3)、大地相接，四运放集成电路LM324的第二运放的反相端和四运放集成电路LM324的第二运放的输出端相接；所述的反向放大电路中的第五电阻(R5)与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端相接，第五电阻(R5)与四运放集成电路LM324的第三运放的反相端的旁路分别与第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、四运放集成电路LM324的第三运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第三运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第三运放的同相端依次与第八电阻(R8)、大地相接；第十二电阻(R12)与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端相接，第十二电阻(R12)与四运放集成电路LM324的第四运放的反相端的旁路分别与第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、四运放集成电路LM324的第四运放的输出端相接，四运放集成电路LM324的第四运放的输出端与数据处理板A/D转换芯片相接，四运放集成电路LM324的第四运放的同相端依次与第十五电阻(R15)、大地相接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述避雷器动作次数监测信号调理板(7)中的+5V电源依次与第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)以及大地相接，第十六电阻(R16)与第十七电阻(R17)的旁路依次与第十九电阻(R19)、LM139比较器相接，第十八电阻(R18)与LM139比较器相接，LM139比较器输出的一路与数据处理板的DSP捕获口相接，另一路依次与非门74LS00、由两块54LS148编码器组成的16-4编码系统以及DSP的DI输入口相接。
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