CN205374588U - 泄漏电流采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种泄漏电流采集装置，所述装置包括：电流传感器、I/V变换电路、RC滤波器、一级运放电路、直流平移电路以及位于CPU的A/D转换器；其中，所述电流传感器采集泄漏电流，并输出电流信号给所述I/V变换电路将所述电流信号变成电压信号，所述电压信号经过所述RC滤波器滤波后输入所述一级运放电路，所述一级运放电路对所述滤波后的电压信号进行放大后送入所述直流平移电路进行处理，经过所述直流平移电路处理后的电压信号最后送入所述CPU的A/D转换器进行模数转换。本实用新型的泄漏电流采集装置，通过对电压、电流波形数据进行分析处理，用于得出其阻性电流基波分量和各次谐波分量及变化，进而实现对避雷器运行状况的监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及防雷害技术领域，尤其涉及一种泄漏电流采集装置。
背景技术
由于金属氧化物有良好的非线性电阻特性，所以氧化锌避雷器内部没有放电间隙。正是由于没有放电间隙，在正常运行中阀片长期承受电力系统运行电压的作用，有泄漏电流不断流过避雷器的各个串联的氧化锌电阻片，在加上内部受潮或过热等因素的影响，因而会造成阀片非线性电阻特性的劣化。这种劣化的主要表现是正常电压下的阻性电流的增加，阻性电流的加大造成发热量的增加，避雷器内部温度的上升，温度的上升又加速阀片的老化，形成恶性循坏，最后导致MOA由于过热而损坏，严重时可能引起避雷器的爆炸，引起大面积停电事故。所以监测运行中的避雷器的工作情况，正确判断其健康状况是非常必要的。如果避雷器存健康隐患，那么通过避雷器电阻片的泄漏电流将逐渐增大，因此可以把测量避雷器的泄漏电流作为监测避雷器健康状况的一种重要手段。
一般认为仅占总泄漏电流10％～20％的阻性电流的增加是引起氧化锌避雷器劣化的主要因素，其中主要包括:瓷套内、外表面的沿面泄漏,阀片沿面泄漏及其本身的非线性电阻分量,绝缘支撑件的泄漏等。阻性电流大幅度增加可能是由于密封问题引起的湿度人侵或是氧化锌阀片的过早老化，而阻性电流的瞬态上升则是由氧化锌阀片温度的临时升高引起的主要原因。所以从总泄漏电流中准确提取其阻性电流才是判断避雷器运行状况的关键。
氧化锌避雷器绝缘性能下降的因素主要有两个：氧化锌阀片老化和受潮。氧化锌阀片老化使其非线性特性变差，主要表现为在系统正常运行电压下阻性电流高次谐波分量显著增大，而阻性电流的基波分量相对增加较小；受潮的主要表现为在正常运行电压下阻性电流基波分量显著增大，而阻性电流的高次谐波分量增加相对较小。针对这样的特性，对避雷器进行阻性电流的监测如果只监测阻性电流的基波分量或只监测阻性电流高次谐波分量都不能准确地反映其运行状况。
因此，需要一种能够对泄漏电流进行准确采集的装置，以实现对避雷器运行状况的监测。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种泄漏电流采集装置。
为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：
一种泄漏电流采集装置，所述装置包括：电流传感器、I/V变换电路、RC滤波器、一级运放电路、直流平移电路以及位于CPU的A/D转换器；其中，所述电流传感器采集泄漏电流，并输出电流信号给所述I/V变换电路将所述电流信号变成电压信号，所述电压信号经过所述RC滤波器滤波后输入所述一级运放电路，所述一级运放电路对所述滤波后的电压信号进行放大后送入所述直流平移电路进行处理，经过所述直流平移电路处理后的电压信号最后送入所述CPU的A/D转换器进行模数转换。
其中，所述I/V变换电路包括运算放大器，同时采用直流负反馈，只对交流电流信号进行放大，对直流信号进行抑制。
其中，所述电流传感器为电磁式穿芯小电流传感器。
本实用新型的泄漏电流采集装置，采用的是谐波分析法监测避雷器阻性电流的原理，即通过对电压、电流波形数据进行分析处理，得出其阻性电流基波分量和各次谐波分量及变化，进而实现对避雷器运行状况的监测。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本实用新型泄漏电流采集装置的组成结构示意图；
图2为本实用新型I/V变换电路的电路结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种泄漏电流采集装置，采用的是谐波分析法监测避雷器阻性电流的原理，即通过分析电路对电压、电流波形数据进行分析处理，得出其阻性电流基波分量和各次谐波分量及变化，以最终实现对避雷器运行状况的监测。
如图1所示，本实用新型一种泄漏电流采集装置，包括：电流传感器、I/V变换电路、电阻电容(RC)滤波器、一级运放电路、直流平移电路以及位于CPU的A/D转换器；其中，所述电流传感器采集泄漏电流，并输出电流信号给所述I/V变换电路将所述电流信号变成电压信号，所述电压信号经过所述RC滤波器滤波后输入所述一级运放电路，所述一级运放电路对所述滤波后的电压信号进行放大后经过所述直流平移电路处理最后送入所述CPU的A/D转换器进行模数转换。
实际应用中，所述电流传感器可以优选电磁式穿芯小电流传感器，选用起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯。该传感器能够准确检测100uA～100mA的工频电流。相位变换误差≤0.05°，具有极好温度特性和电磁场干扰能力，能够满足复杂电站现场干扰下的设备取样的精确度要求。
传感器输出电流信号首先经过运放组成的I/V变换电路变成电压信号，电压信号经过RC滤波器滤波后，再通过一级运放电路进行放大。由于采用CPU片内A/D进行采集，其电压输入范围为0-3.3V，因此，优选将一级运放电路的输出信号需经过1.8V直流平移电路后再输入CPU片内A/D转换器进行采集。
如图2所示，I/V变换电路由运放组成，同时采用了直流负反馈设计，只对交流电流信号进行放大，对直流信号进行抑制。
其中，通过电流传感器获得流过避雷器的总电流信号，进而获得避雷器运行参考电压信号，利用本实用新型的采集装置将此时域波形同步地转换为数字化离散信号，然后将两个离散数字波形信号经离散傅里叶变换(DFT)或快速傅里叶变换(FFT)，求出电压、电流的各次谐波相角，进而从总泄漏电流中分离出阻性电流基波值和阻性电流各次谐波值，针对输电线路避雷器在线监测的特点，采用离散傅里叶变化的方法进行处理，相对FFT具有高效、省时、运算速度快等特点。这里，DFT和FFT均为本领域常用算法。
本实用新型的采集装置可用于从总泄漏电流中分离出阻性电流基波值、阻性电流各次谐波值和总阻性电流值。通过对阻性电流基波值、谐波值和总阻性电流值的监测，与避雷器评价系统历史采集数据的纵向比较，可全面地评价避雷器的运行工况。当避雷器阻性电流值发生变化幅度较大时，应当注意其运行情况，避雷器就可能存在潜在的隐患。当避雷器在系统正常运行电压下阻性电流高次谐波分量显著增大，但基波分量相对增加较小时，可以判断避雷器的氧化锌阀片可能存在老化现象；而在正常运行电压下阻性电流基波分量显著增大，而高次谐波分量增加相对较小时，一般可以判断避雷器的氧化锌阀片可能受潮。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种泄漏电流采集装置，其特征在于，所述装置包括：电流传感器、I/V变换电路、RC滤波器、一级运放电路、直流平移电路以及位于CPU的A/D转换器；其中，所述电流传感器采集泄漏电流，并输出电流信号给所述I/V变换电路将所述电流信号变成电压信号，所述电压信号经过所述RC滤波器滤波后输入所述一级运放电路，所述一级运放电路对所述滤波后的电压信号进行放大后送入所述直流平移电路进行处理，经过所述直流平移电路处理后的电压信号最后送入所述CPU的A/D转换器进行模数转换。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述I/V变换电路包括运算放大器，同时采用直流负反馈，只对交流电流信号进行放大，对直流信号进行抑制。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流传感器为电磁式穿芯小电流传感器。
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