CN201886114U - 一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端，包括依次连接的电流采样模块、采样信号处理模块、A/D转换模块、C51单片机处理模块以及ZigBee模块，C51单片机处理模块上还连接有电源模块。本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端，实现了对变电站绝缘子泄漏电流大小的实时监测，在终端通过C51单片机对采集的信号进行分析处理，并将处理后的数据通过ZigBee无线网络发送到监控中心，监控中心根据报警信号的提示并依据周围环境的具体情况，对绝缘子污秽程度作出评定，及时派人进行清扫，使绝缘子污秽的“定期清扫”转变为“状态清扫”，实现人力、物力、财力的节省。

Description

一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端

技术领域

本实用新型属于电性能监测技术领域，具体涉及一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端。

背景技术

绝缘子在变电站中起到使装置中不同电位的载流导体之间互相绝缘的作用，因此，绝缘子应具有足够的绝缘强度。但由于绝缘子的工作环境比较恶劣，空气中的尘埃、带电粒子以及雨水落在绝缘子上，在绝缘子的表面形成了一层污秽，这样原本绝缘的绝缘子由于表面的污秽，使绝缘子的绝缘强度降低。当绝缘子表面的污湿状态到达一定的程度就会发生污闪，引起变电站的故障。据统计，在电力系统总事故数种，污闪事故次数仅次于雷害，位居第二，而污闪事故所造成的损失却是雷击事故的10倍。污闪事故对我国的电力系统产生破坏，造成了很大的经济损失。随着工农业的发展和输电电压的升高以及电网分布总量的不断提高，污闪问题日趋严重。为防止污闪事故的发生，需对绝缘子的污秽程度作出可靠检测，以便对绝缘子的绝缘水平以及及时采取防污闪措施提供依据。

目前在电力系统中的防污措施主要有：通过增加绝缘子串的数目以增加爬电距离；采用有机合成等新材质构成的绝缘子；涂RTV有机涂料；采取人工定期清扫。上述方法在防止污闪事故的发生中起到了一定的作用，但从技术性与经济性的角度看，均存在大量人力、物力，财力的浪费，并且缺乏对绝缘子污秽程度的实时监测，对防止污闪事故的发生并不能起到很好的作用。

当绝缘子表面的污秽程度增大时，绝缘子的绝缘强度随之下降，绝缘子上的泄漏电流也随之增加。我们可以通过监测绝缘子泄漏电流的大小，判断绝缘子的污秽程度。利用此种方法能实时监测绝缘子的污秽程度，使绝缘子污秽的“定期清扫”转变为“状态清扫”，实现人力、物力、财力的节省。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端，对绝缘子的泄露电流作出实时监测，解决了现有防污方法需要花费大量的人力、物力、财力以及防止污闪事故的效果不十分理想的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端，包括依次连接的电流采样模块，采样信号处理模块，A/D转换模块、C51单片机处理模块以及ZigBee模块，C51单片机处理模块上还连接有电源模块。

本实用新型的特点还在于，

其中的电流采样模块，用于实时的采集泄漏电流信号。

其中的采样信号处理模块，用于将采样得到的电流信号放大、整流滤波以及将电流信号转换为电压信号。

其中的A/D转换模块，用于将采集得到的模拟信号转换为数字信号。

其中的电源模块，用于为监测终端的各模块供电

其中的C51单片机处理模块，用于计算，存储，控制，报警。

其中的ZigBee模块，用于无线传输分析得到的数据。

本实用新型的有益效果是，

(1)采用专门设计的用于采样的电流互感器，可以比较精确的检测绝缘子泄漏电流。

(2)采用C51单片机处理模块，将优化的处理程序写入单片机中，可以在绝缘子终端处直接对采集的数据进行分析处理，避免了采集的模拟信号在传输到监控中心的过程中受到变电站电磁场严重干扰的问题。另外，用C51监测并控制整个终端各模块的工作状态，提高了监测终端工作的稳定性与可靠性。

(3)采用ZigBee无线通信技术实现各个监测终端与控制中心之间的互连通信。ZigBee网络具有使用方便、工作可靠、功耗低、价格低的特点。使用ZigBee无线网络进行数据的传输，不受物理空间的限制，更解决了信号通过有线媒介传输时易受变电站电磁场严重干扰的问题。

附图说明

图1是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的结构示意图；

图2是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的电流采样电路图；

图3是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的采样信号处理模块工作流程图；

图4是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的电源模块工作流程图；

图5是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的C51单片机处理模块工作流程图；

图6是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的ZigBee无线网络网状拓扑结构示意图；

图7是本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测终端的ZigBee模块转发数据工作流程图；

图中，1.电流采样模块，2.采样信号处理模块，3.A/D转换模块，4.电源模块，5.C51单片机处理模块，6.ZigBee模块。

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。

本实用新型变电站绝缘子泄漏电流监测装置的结构，如图1所示，包括依次连接的电流采样模块1、采样信号处理模块2、A/D转换模块3、C51单片机处理模块5以及ZigBee模块6，C51单片机处理模块5上还连接有电源模块4。

(1)电流采样模块1

由于绝缘子的工作环境比较恶劣，而且绝缘子的泄露电流幅值变化范围大(从几十微安到几百毫安)，而平时又很小，因此选择的互感器要精确度高、稳定性好，并且能承受高电压。针对上述特点，采用坡莫合金集流环采集泄漏电流并研制了一种新型的O型铁芯泄露电流传感器。为了防止如雷击等意外产生的大电流对后续电路的破坏，需要采取一定的保护措施，如采取压敏电阻和光电隔离的手段。电流采样电路如图2所示。

(2)采样信号处理模块2

从绝缘子上得到的泄漏电流十分微弱，先对其进行放大处理，另外采集到得电流不稳定并且不符合后续处理电路的要求，再对其进行整流滤波处理。最后经过I/V转换，将电流信号转换为电压信号。采样处理流程如图3所示。

(3)A/D转换模块3

A/D转换器的性能好坏直接影响到整个工作系统的性能，这里采用16路分辨率的多路转换器。

(4)电源模块4

采用太阳能电池板与蓄电池相结合的方式对监测终端进行供电。采用感光元件感受外部光照条件，在晴天光照强度足够的条件下，采用太阳能电池板供电，并对蓄电池充电。当蓄电池充满电后，停止充电。在夜晚、阴雨天等光照强度不足的情况下，使用蓄电池对终端供电。采用C51单片机对太阳能电池板和蓄电池的工作状态进行控制。电源模块的工作流程如图4所示。

(5)C51单片机处理模块

此模块的处理器采用低功耗的MSP430单片机。C51单片机对采样得到的泄漏电流信号进行分析和处理，做出存储、查询、比较、报警等操作，此外该模块协调控制整个监测终端各模块的工作状态。预先将监测软件写入C51内部程序存储器中，在监测终端开始工作时，由C51对终端的各个模块进行初始化操作；开始采集数据后，C51从I/O端口读入AD转换后的信号，经过程序的分析处理后，由I/O口送到ZigBee模块，并通过一个I/O口唤醒ZigBee模块使其进入工作状态，将C51传来的数据通过无线网络发送到监控中心。

监测软件中包含对各模块的初始化程序，对数据的运算分析程序，以及对各模块工作状态的判断和控制程序。在运算分析程序中，将泄流电流的大小分为三个等级，每个等级对应的ZigBee发送时间间隔不同，等级越低发送间隔越长，当超过最高等级C的限定值时，向监控中心发送报警信号。这种处理方法能够进一步降低ZigBee模块的功耗，并降低网络占用率，有效减少监控中心的数据处理量。此模块的工作流程如图5所示。

(6)ZigBee模块6

此模块采用MC13192芯片。ZigBee模块有三种网络结构(星型，树型，网状)，在这里选择网状结构，每一个监测终端上的ZigBee模块都为全功能设备工作模式。这种结构的网络非常健壮，任意两个节点间可以同时通过多条路由通道传输数据，在个别节点发生故障时，能够通过其他节点建立新的路由通道，将数据传输到监控中心。网状拓扑结构如图6所示，ZigBee模块转发数据的工作流程如图7所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1.一种变电站绝缘子泄漏电流监测终端，其特征在于：包括依次连接的电流采样模块(1)，采样信号处理模块(2)，A/D转换模块(3)、C51单片机处理模块(5)以及ZigBee模块(6)，C51单片机处理模块(5)上还连接有电源模块(4)。

2.根据权利要求1所述的变电站绝缘子泄漏电流监测终端，其特征在于：所述的C51单片机处理模块(5)采用MSP430单片机。

3.根据权利要求1所述的变电站绝缘子泄漏电流监测终端，其特征在于：所述的ZigBee模块(6)采用MC13192芯片。

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