CN203479892U - 一种总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，它包括金属氧化物避雷器，其特征在于还包括：实时监测泄漏电流信号的微电流传感器；通过光纤线路与微电流传感器连接并采集、调理微电流传感器传来的电流信号并转化成数字信号的信号采集器；负责同步各个信号采集器传来的信号及相关数据合并处理的过程信号处理器；对多路检测信号进行切换选择的网络交换机；对信息中各路避雷器泄漏电流监测信号进行分析诊断、对比、展示、存储及信号上传的综合处理单元。该系统可解决避雷器泄漏电流在线监测中面临的上述问题，结构简单、布线较少、扩展性强，实现避雷器泄漏电流的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。

Description

一种总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及智能电网中高压电气设备在线监测，特别是避雷器泄漏电流的在线监测。

背景技术

为了保证电力系统的安全可靠运行，在智能电网中的高压电气设备通常都配置有流过金属氧化物避雷器。在工况运行下，流过金属氧化物避雷器的泄漏电流很小，而金属氧化物避雷器存在自身和对地杂散电容的影响，同时由于避雷器内部阀片受外套电位的影响而产生分布发生变化，其内部阀片的电位分布也发生变化，这样其监测值也随之变化。由于阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流的增加。若电流中的阻性分量急剧增加，会使阀片上温度上升而发生热崩溃，严重时，甚至引起避雷器的爆炸事故。因此，对于金属氧化物避雷器在线监测来说，研究表面泄漏电流的性质，表面泄漏电流的变化对金属氧化物避雷器在线监测的影响以及如何消除这些环境因素对金属氧化物避雷器在线监测的影响，从而为后续正确判断金属氧化物避雷器的绝缘状况提供依据具有重要的意义。

目前国内外主要采用集中式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统。集中采样式架构的监测系统以计算机信号集中采样为核心，传感器信号经过多通道前置信号处理器整形变换,由在线数据采集模块对信号采集电流互感器检测到的泄漏电流。利用普通电缆直接将传感器输出的模拟信号用电缆引至计算机的信号采集卡，同时在进行模-数转换后，直接计算出设备的绝缘特征参数，实现对设备的状态在线监测分析。该方式可以实现对电流的同步采样；但由于现场敷设过长、过多的信号电缆，导致模拟信号有不同程度的衰减，并且也无法避免现场中的各种电磁干扰。在该系统下产生的同类产品多为孤立检测装置，无法形成包含检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传在线监测综合处理单元。同时，由于传统测量方法、电信号传输及系统结构易受到外部环境的干扰，以及系统本身的稳定性与精确度等多种因素的影响，导致总线分布式结构无法满足在线监测对于电流、电压信号之间的相位精确采样要求，影响测量精度及对测量结果的分析判断，并在一定程度上影响了在线监测技术的推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有结构简单、布线较少和扩展性强的总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，更有利于在线监测技术上的推广应用。

为达上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，它包括金属氧化物避雷器，其特征在于还包括：

设置于金属氧化物避雷器器身底部，实时监测泄漏电流信号的微电流传感器；

设置于金属氧化物避雷器器旁，通过光纤线路与所述微电流传感器连接并采集、调理微电流传感器传来的金属氧化物避雷器泄漏电流信号并转化成数字信号的信号采集器；

设置于控制室的监测屏柜内，采用光缆与所述信号采集器的信号输出端连接，负责同步各个信号采集器传来的信号及相关数据合并处理，并通过网络接口与网络交换机通信的过程信号处理器；

采用光缆与所述各路过程信号处理器的信号输出端连接，对多路检测信号进行切换选择，并将系统所监测的金属氧化物避雷器泄漏电流信号通过光缆输出的网络交换机；

通过光缆接收所述网络交换机传来的信息，并对信息中各路金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号进行分析诊断、对比、展示、存储及信号上传的综合处理单元。

所述的信号上传是指将金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号，通过有线或无线的方式传到远程的接收端。

以上结构的总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，将信号采集与数据处理模块就地设置在被监测设备附近，经通信总线将监测信号传输至监测主机。在该系统中，各采集器独立采集监测信号，为满足各监测点之间交流信号相位要求，各单元采用交流电压过零点作为同步采样的起始点；同时，针对传统集中采样式在线监测系统的不足，采用光缆传输信号，可兼顾变电站强电磁干扰环境下同步信号远距离传输的要求，可解决避雷器泄漏电流在线监测中面临的上述问题。具有结构简单、布线较少、扩展性强等优点。从而实现避雷器泄漏电流的检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图；

在图中，微电流传感器1，信号采集器2，过程信号处理器3，网络交换机4，综合处理单元5。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

图1所示，是本实用新型的结构示意框图，从图中可知，本实用新型包括微电流传感器1、信号采集器2、过程信号处理器3、网络交换机4和综合处理单元5。其中，利用微电流传感器1检测金属氧化物避雷器泄漏电流的点有若干个，相应的信号采集器2和过程信号处理器3配套之，构成多路金属氧化物避雷器泄漏电流监测通道。所以，在图中有两路微电流传感器1、信号采集器2和过程信号处理器3构成的监测通道。各路经过程信号处理器3处理后的信息汇集到网络交换机4，网络交换机4对多路检测信号进行切换选择后，传至综合处理单元。在微电流传感器1、信号采集器2、过程信号处理器3、网络交换机4和综合处理单元5之间的信号传输均采用光缆。各信号采集器2独立采集监测信号，为满足各监测点之间交流信号相位要求，各单元采用交流电压过零点作为同步采样的起始点。在实际应用中通常将微电流传感器1安装于金属氧化物避雷器器身底部，实时监测泄漏电流信号。系统中的光纤数据链路系统由信号采集器2和本过程信号处理器3两部分组成，它们之间通过光缆连接。信号采集器2安装在金属氧化物避雷器侧，负责采集、调理金属氧化物避雷器的泄漏电流信号并转化成数字信号；每个信号采集器可同时采集三路电流信号。过程信号处理器3安装在变电站中央控制室的监测屏柜内，负责同步各个信号采集器2传来的信号及相关数据合并处理，并通过网络接口与网络交换机4通信。各过程信号处理器3采用光缆通信，以此传输光同步信号，实现监测系统内各模块间的光同步触发数据的传输。网络交换机4可对多路检测信号进行切换选择，并将系统所监测的金属氧化物避雷器泄漏电流信号上传至综合处理单元5。网络交换机4通过光缆与综合处理单元5连接，并将处理后信号上传至综合处理单元。综合处理单元5对各路金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号进行分析诊断、对比、展示及存储。经综合处理单元5分析诊断、对比后的监测信号数值、谱图信息可转发至远程接收端，供技术人员调取查询。

所述的微电流传感器1、信号采集器2、过程信号处理器3、网络交换机4和综合处理单元5均为现有技术和产品，或为本领域的技术人员根据现有技术、产品和相关要求能容易做出。

本实用新型具有以下优点：

1）配置灵活：信号检测通道切换器可同时采集多路金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号，实现灵活配置，适应开关柜现场需要； 

2）安装简单：微电流传感器可安装于金属氧化物避雷器器身下部，不改变设备原有本体结构及运行方式，实现一次回路与二次回路隔离，方便日常巡视；

3）维护方便：采用总线分布式结构的布置方式，确保在对其单个传感器等部件维护时不影响到其它回路的正常运行；

4）远程诊断：金属氧化物避雷器泄漏电流信号能够存储，确保分析泄漏电流变化趋势的准确性及连续性。通过数据交换机接入电力综合数据网，可及时掌握所测数据，并进行远程查询；

5）一体化配置：通过传感器1、信号采集器2、过程信号处理器3、网络交换机4和综合处理单元5实现从金属氧化物避雷器泄漏电流信号检测、分析诊断、预警及历史数据存储的全过程控制；各单元采用交流电压过零点作为同步采样的起始点，满足各监测点之间交流信号相位要求；

6) 安全可靠：由于光纤绝缘特性可隔离现场设备一次回路和二次回路的电气连接，可杜绝短路接地等安全隐患。

实施例

1. 将金属氧化物避雷器泄漏电流监测用微电流传感器1安装于金属氧化物避雷器器身外侧；

2. 现场金属氧化物避雷器的泄漏电流监测信号由微电流传感器就地送入相应的信号采集器2，进行采样、A/D变换和数据处理；

3. 信号采集器2处理后的数据通过双纤双向光缆远程传送至过程信号处理器3，经双纤双向光缆传输到控制室中的综合处理单元5；由于光纤通道带宽大，误码率低，且不受强电磁射频干扰、耦合过电压干扰，可保证通信质量；同时由于光纤绝缘特性可隔离现场设备一次回路和二次回路的电气连接，可杜绝安全隐患；

4. 在变电站中央控制室安装网络交换机4和综合处理单元5，并由网络交换机4归集接入各路过程信号处理器3数据线；各单元采用交流电压过零点作为同步采样的起始点，满足各监测点之间交流信号相位要求；

5. 综合处理单元5对各采集器2上传的金属氧化物泄漏电流监测数据进行分析诊断、对比、展示及存储；技术人员使用专用计算机访问综合处理单元核实确认设备预警信号、装置预警信息，并分析判断，制定相应的应对措施；

6. 长期持续监测可实时掌握金属氧化物避雷器设备的绝缘特征参数，对及时发现事故隐患，减少停电事故，提高设备的运行维护水平有积极作用。

Claims (3)

1.一种总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，它包括金属氧化物避雷器，其特征在于还包括：

设置于所述金属氧化物避雷器器身底部，实时监测泄漏电流信号的微电流传感器（1）；

设置于金属氧化物避雷器器旁，通过光纤线路与所述微电流传感器（1）连接并采集、调理微电流传感器（1）传来的金属氧化物避雷器泄漏电流信号并转化成数字信号的信号采集器（2）；

设置于控制室的监测屏柜内，采用光缆与所述信号采集器（2）的信号输出端连接，负责同步各个信号采集器（2）传来的信号及相关数据合并处理，并通过网络接口与网络交换机通信的过程信号处理器（3）；

采用光缆与所述各路过程信号处理器（3）的信号输出端连接，对多路检测信号进行切换选择，并将系统所监测的金属氧化物避雷器泄漏电流信号通过光缆输出的网络交换机（4）；

通过光缆接收所述网络交换机（4）传来的信息，并对信息中各路金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号进行分析诊断、对比、展示、存储及信号上传的综合处理单元（5）。

2.根据权利要求1所述的总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，其特征在于：

所述的信号上传是指将金属氧化物避雷器泄漏电流监测信号，通过有线或无线的方式传到远程的接收端。

3.根据权利要求1所述的总线分布式金属氧化物避雷器泄漏电流在线监测系统，其特征在于：

微电流传感器（1）、信号采集器（2）、过程信号处理器（3）、网络交换机（4）和综合处理单元（5）各单元采用交流电压过零点作为同步采样的起始点。