CN202041575U - 氧化锌避雷器状态监测系统 - Google Patents

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王赋
丁心志
王作松
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云南电力试验研究院(集团)有限公司
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Abstract

氧化锌避雷器状态监测系统,包括服务器PC机单元和不少于一个现场监测单元两部分;每个现场监测单元又由时钟同步模块、微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成;其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、冲击电流采集模块连接;微控制器模块还与无线通信模块连接。本实用新型监测系统除了对泄漏电流进行监测外,还对冲击电流进行动态监测,测试结果准确可靠,测试过程简单,周期短,能提供氧化锌避雷器运行性能的具体数据,具有较好的实用价值。

Description

氧化锌避雷器状态监测系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于高压一次设备性能监测技术领域,涉及一种氧化锌避雷器状态监测方法和系统。
背景技术
[0002] 避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一,主要用于限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。
[0003] 氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性、体积小、重量轻、通流容量大等优点, 采用它能显著降低被保护电力设备的绝缘涉及水平,明显降低设备投资,提高供电可靠性等,但在使用过程中因长期承受工频电压、冲击电压和各种外部环境因素影响,趋于老化, 其绝缘性能遭到破坏,致使氧化锌避雷器失去作用而引起电力设备热崩溃,甚至发生爆炸。 因而为确保避雷器正常发挥作用有必要对其性能进行定期检测。
[0004] 氧化锌避雷器阻性电流的量值通常占全电流的10%〜20%,即使阻性电流增长了 100%,但反映到全电流上可能只有5%的变化。再者,受潮引起的增长与劣化引起的增长,仅仅依靠全电流的峰值变化是不可能准确判断的。氧化锌避雷器在线监测系统反映的是氧化锌避雷器正常运行时的阻性基波电流及1、3、5次谐波电流,因而能真实监测氧化锌避雷器的运行状态,而且通过对一些已安装的监测系统分析,确实能有效检测出多起绝缘缺陷,深得用户的信赖。但目前大多数氧化锌避雷器状态监测系统大多没有分析动作电流的大小, 且对时准确度也不是很高。
[0005] 氧化锌避雷器动作电流的大小直接关系到氧化锌避雷器的运行状态。传统的计数器只能反映超过100A以上电流的动作次数,无法区分超过氧化锌避雷器额定通流容量的动作次数,而实际中,氧化锌避雷器耐受额定通流容量的动作电流次数是有限的,国标GB 11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》中规定:试品应能耐受20次峰值等于避雷器标称额定放电电流而波形为8/20的雷电冲击电流试验。因此氧化锌避雷器运行中如果超过额定通流容量的次数超过20次,其次数已超过国家标准要求,设备性能和运行状态需进行认真评估。
发明内容
[0006] 本实用新型的目的是为了满足现有技术的需求,提供一种可对各电压等级的氧化锌避雷器运行状态进行实时在线监测的系统。
[0007] 本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的。
[0008] 氧化锌避雷器状态监测系统,它包括以下两部分:服务器PC机单元和不少于一个现场监测单元;每个现场监测单元又由时钟同步模块、微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成;其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、 冲击电流采集模块连接;微控制器模块还与无线通信模块连接。
[0009] 本实用新型所述微控制器模块采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07。所述电压采集模块取样的是电压互感器二次侧的电压测量端子信号,有两种结构,一种为通过导线直接从电压互感器二次侧端子箱内将电压传送给现场监测单元;另一种为通过其内部控制器将PT 二次侧的电压信号进行采样,并通过无线传输方式传送至现场监测单元。所述内部控制器采用8位单片机。泄漏电流采集模块使用超微晶做铁芯,采取有源电子电路网络与副边绕组直接相连,构成自适应动态零磁通调整回路,将传感器以穿心方式直接安装于运行设备的末屏接地线上。所述冲击电流采集模块采用穿心结构,采用罗格夫斯基线圈结构,设置有屏蔽盒,且出线的两个接口从同一端口出来。所述无线通信模块采用GPRS或3G的通信模块。所述时钟同步模块接收GPS的时钟信号。
[0010] 本实用新型系统可通过现场监测单元对每个氧化锌避雷器进行监测。系统硬件利用DSP TMS320LF2407芯片采用浮点采集技术,快速采集大动态范围的电流信号,真实有效地反映氧化锌避雷器正常运行时的阻性基波电流及1、3、5次谐波电流,真实反映氧化锌避雷器的运行状态。通过安装穿芯式冲击电流传感器,实时记录氧化锌避雷器的动作电流峰值和动作次数,便于对氧化锌避雷器运行状态全面客观评估。该系统与被监测氧化锌避雷器的一次回路无直接电气连接,不影响安全运行,结构简单,便于施工和维护。
[0011] 下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述。
附图说明
[0012] 图1是本实用新型的总体结构示意图;
[0013] 图2是本实用新型的现场监测单元内部连接结构图;
[0014] 图3a和图北是引线示意图;
[0015] 图4是屏蔽盒结构示意图。
具体实施方式
[0016] 如图1所示,本实用新型包括以下两部分:服务器PC机单元和不少于一个现场监测单元;每个现场监测单元如图2所示由时钟同步模块、微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成;其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、冲击电流采集模块连接;微控制器模块还与无线通信模块连接。
[0017] 现场监测单元各部分的具体内容如下:
[0018] ①微控制器模块采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07,用于发送采集指令给泄漏电流采集模块和冲击电流采集模块,分析处理数据采样处理转换模块的信号,并将结果进行存储、显示和通过无线通信模块发送至服务器PC机单元,接受时钟同步模块发送的制定进行时钟对时。
[0019] ②电压采集模块主要取样的是PT 二次侧的电压测量端子信号,有两种结构,一种为通过导线直接从电压互感器(PT) 二次侧端子箱内将电压传送给现场监测单元,一种考虑安装的难易程度,通过其内部的控制器(可采用8位单片机)将PT 二次侧的电压信号进行采样,并通过无线传输的方式传送给现场监测单元,这种方式在安装时常将这一模块放置PT 的二次端子控制箱内。
[0020] ③泄漏电流采集模块使用超微晶做铁芯,采取有源电子电路网络与副边绕组直接相连,构成自适应动态零磁通调整回路后,可使小电流传感器测量精度有较大幅度提高,同时保持高稳定度。将传感器以穿心的方式直接安装在运行设备的末屏接地线上。
[0021] ④冲击电流采集模块采用穿心结构,输入阻抗极低,可耐受IOA工频电流的作用以及IOkA雷电流的冲击,满足在线检测的使用条件。采集的冲击电流具有较高的di/dt,因而采用罗格夫斯基线圈结构,为减小高频干扰对其准确性的影响主要考虑以下几个问题:
[0022] A.因雷电流的频带很宽(0〜几百kHz),须增加等效电感和减少等效电阻。使绕制的线圈线径尽可能大,寻找线圈的合适匝数可使等效电感增大。
[0023] B.为使后级电路线性,必须使从罗哥夫斯基线圈输出的电流的线性度好。
[0024] C.采用高压传输可减少干扰,为避免线圈出口处引线分岔和外磁场的干扰,将线圈一端的引线回头穿入线圈内部,再从另一端出来,这样两端的出头便可合在一起,见图 3a ;同时在整个线圈外加屏蔽以防线圈和测量回路受不必要的电容耦合。为避免屏蔽在线圈处形成短路匝,应在屏蔽上开个小缝见图3b,以使主磁通进入线圈。
[0025] 罗格夫斯基线圈外观结构采用屏蔽盒的方式对外界干扰进行消除,屏蔽盒见图4 所示,其中1为罗哥夫斯线圈,2为铁屏蔽盒,3为被测电流,4为切断环流开槽,5为切断磁旁路开槽。豊
[0026] ⑤数据采样处理转换模块接收电压采集模块、泄漏电流采集模块、冲击电流采集模块输送的信号,将接收到的信号进行隔离、采样保持、滤波、AD转换后发送给微控制器模块,同时也将接收到的指令分布传输给电压采集模块、泄漏电流采集模块、冲击电流采集模块。
[0027] ⑥无线通信模块联络服务器PC机和现场监测单元的通信,具有光电隔离保护的功能,可采用目前GPRS和3G的通信技术。
[0028] ⑦时钟同步模块接收GPS的时钟信号,负责所有其它现场监测单元的同步对时。
[0029] 本实用新型具体实现的方法为:服务器PC机单元通过无线通信模块向各个变电站、电厂中的每个现场监测单元发出异地同步采集命令,各就地监测单元同时接受时钟信号,并在预约的时刻实现各就地监测单元的异地同步采样,各就地监测单元获得带时钟信号或序列号的末屏电流信号及PT 二次侧电压信号后,通过对比各个上传的信息,计算出氧化锌避雷器设备的泄漏电流和冲击电流情况。
[0030] 本实用新型中各部分的作用和实现方法:
[0031] 服务器PC机单元利用JAVA编程技术编写运行在PC机上的主程序,数据库采用 ORACLE数据库进行数据的分析、处理、存储和整理,发布采集指令。
[0032] 现场监测单元接收服务器PC机单元发出的异地同步采集命令,和其他现场监测单元进行同步对时,然后发送采集好的数据给服务器PC机单元。

Claims (8)

1.氧化锌避雷器状态监测系统,其特征是,它包括以下两部分:服务器PC机单元和不少于一个现场监测单元;每个现场监测单元又由时钟同步模块、微控制器模块、数据采样处理转换模块、泄漏电流采集模块依序连接组成;其中数据采样处理转换模块还分别与电压采集模块、冲击电流采集模块连接;微控制器模块还与无线通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述微控制器模土夬采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07。
3.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述电压采集模块取样的是电压互感器二次侧的电压测量端子信号,有两种结构,一种为通过导线直接从电压互感器二次侧端子箱内将电压传送给现场监测单元;另一种为通过其内部控制器将 PT 二次侧的电压信号进行采样,并通过无线传输方式传送至现场监测单元。
4.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述内部控制器采用8位单片机。
5.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,泄漏电流采集模块使用超微晶做铁芯,采取有源电子电路网络与副边绕组直接相连,构成自适应动态零磁通调整回路,将传感器以穿心方式直接安装于运行设备的末屏接地线上。
6.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述冲击电流采集模块采用穿心结构,采用罗格夫斯基线圈结构,设置有屏蔽盒,且出线的两个接口从同一端口出来。
7.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述无线通信模块采用GPRS或3G的通信模块。
8.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器状态监测系统,其特征在于,所述时钟同步模块接收GPS的时钟信号。
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