CN206223842U - 一种避雷器在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种避雷器在线监测系统，涉及电力系统保护技术领域，包括电源模块、电流采集模块、电压采集模块、微处理器、温湿度采集模块，所述电流采集模块和电压采集模块将采集的电流和电压通过差分运放模块处理，所述差分运放模块输出的数据经过模数转换模块输入至所述微处理器，所述温湿度采集模块与所述微处理器连接，所述电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给所述微处理器和所述温湿度采集模块进行供电。本实用新型的避雷器在线监测系统，各种电子芯片和模块均使用工业级电路，系统设计合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低、简单智能，对保障电网的稳定性起着重要的意义。

Description

一种避雷器在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力系统保护技术领域，尤其是一种避雷器在线监测系统。

背景技术

避雷器是输变电系统中的重要设备。由于避雷器能够在输变电系统遭受雷击或者过电压时限制过电压，并泄放掉由雷击或者过电压产生的能量，起到保护电工设备免受过电压的危害。而在电压恢复正常后，避雷器自身又可以随之恢复正常。随着避雷器长时间的运行，其电阻片会因直接承受工频电压而产生劣化现象，或者结构不良、密封不严等导致内部受潮[1]，从而引起泄漏电流急剧增大(特别是阻性电流)，致使电阻片温度上升而发生热击穿，甚至发生爆炸，所以对避雷器的监测显得尤为重要。

避雷器的发展经历了传统阀式避雷器到现代金属氧化物避雷器两个阶段，目前使用的金属氧化物避雷器以氧化锌为主要成分，避雷器在线监测主要是基于对其泄漏电流的监测，目前国内外研究开发的避雷器在线监测装置大部分都为便携式，属于半在线监测。由于避雷器的交流伏安特性中存在滞回现象，而且不同规格的避雷器存在着不同程度的滞回现象，目前许多在线监测装置没有考虑这种现象带来的误差。采用数字方法测量信号时，存在着量化误差，主要表现为幅值误差和相角误差。这是由于微处理器本身采样存在的误差，主要取决于微机的采样频率和A/D转换的分辨率。

实用新型内容

本实用新型提供一种避雷器在线监测系统，系统设计合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低、简单智能。

本实用新型具体采用如下技术方案实现：

一种避雷器在线监测系统，包括电源模块、电流采集模块、电压采集模块、微处理器、温湿度采集模块，所述电流采集模块和电压采集模块将采集的电流和电压通过差分运放模块处理，所述差分运放模块输出的数据经过模数转换模块输入至所述微处理器，所述温湿度采集模块与所述微处理器连接，所述电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给所述微处理器和所述温湿度采集模块进行供电。

作为优选，所述电流采集模块包括A相全电流传感器、B相全电流传感器和C相全电流传感器，所述电压采集模块包括A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器。

作为优选，所述电源模块包括AC/DC电源模块、DC-DC降压芯片和线性稳压器，所述AC/DC电源模块与DC-DC降压芯片和线性稳压器依次连接。

作为优选，所述微处理器选用TI公司的LM3S113微处理器。

作为优选，所述LM3S113微处理器连接有RTC时钟。

本实用新型提供的一种避雷器在线监测系统，其有益效果在于：通过电流和电压传感器和差分运放模块采集各路电压和漏电流，经微处理器的分析处理计算后，传给附近的CAC(状态接入控制器)或CMA(状态监测代理)，实现避雷器的在线监测，各种电子芯片和模块均使用工业级电路，系统设计合理，稳定性好，抗干扰能力强，成本低、简单智能，对保障电网的稳定性起着重要的意义。

附图说明

图1是本实用新型避雷器在线监测系统的原理框图；

图2是图1中差分运放模块的电路原理图；

图3是图1中模数转换模块的电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实施提供的一种避雷器在线监测系统，包括电源模块、电流采集模块、电压采集模块、微处理器、温湿度采集模块。其中，电流采集模块包括A相全电流传感器、B相全电流传感器和C相全电流传感器，电压采集模块包括A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器，上述六路传感器将采集的电压电流信号输入至差分运放模块，差分运放模块输出的数据经过模数转换模块输入至微处理器，微处理器连接温度传感器和湿度传感器，并与RTC时钟连接，为系统提供时钟。而电源模块包括AC/DC电源模块、DC-DC降压芯片和线性稳压器，AC/DC电源模块与外接电源连接，将交流电转换成15V直流，为温度传感器和湿度传感器供电，DC-DC降压芯片将15V的直流电降压为5V直流电，为微处理器供电，5V直流电通过线性稳压器稳压在3.3V，为RTC时钟供电。

本实施例中所采用的微处理器为TI公司生产的Cortex系列微处理器LM3S1138，LM3S1138微控制器具有电池备用的休眠模块可以有效地使LM3S1138掉电，在长时间的器件停止工作过程中让器件进入一个低功耗的状态，这非常适合要求最大限度降低功耗的应用。LM3S1138微控制器的优势还在于能够方便的运用多种ARM的开发工具和片上系统(SOC)的底层IP应用方案，以及广大的用户群体。兼容ARM Thumb的Thumb2指令集来减少存储容量的需求，并以此达到降低成本的目的。LM3S1138的以上特性使其完全可以胜任避雷器在线监测系统的运算需求，优异性能简化了系统设计。LM31138处理速度可达50Hz，处理速度较快，能满足避雷器在线监测系统的数据处理要求，同时也能满足智能电网其他终端项目的需求，为以后新项目的开发留有余地。

如图2所示，本实施例中的差分运放模块选用OP4177AR的运算放大器，为ADI公司生产的一款精密，低噪声，低输入偏置电流运算放大器，J5为电流电压传感器与避雷器在线监测系统的接口，因为现场电磁干扰较强，系统所使用的电流电压传感器采用有源传感器，输出为电压信号，J5接口将为传感器提供±15V电源；为了增强系统的抗干扰能力，运算放大器采用差分输入来抑制传输线上的共模干扰，K3是两个反并联的TVS管，起保护电路的作用，电容C12用来过滤高次谐波和高频干扰。为了增强电路的驱动能力，亦可在差分运放器后面加了一个电压跟随器。

如图3所示，本实施例的模数转换电路要完成对差分运放模块输出的6路电压信号进行模数转换，运算放大器输出的模拟信号最大幅度为±5V，所以所选AD必须为双电源供电，这样才能完整的对电压电流信号进行采样，为了满足系统的精度要求，AD精度需要在12位以上，转换速率在500ksps以上，考虑到方便设计，选择ADI公司的AD7327作为采样芯片，本系统采用±15V双极性电源为模拟部分供电，数字部分采用+5V和+3.3V为系统供电，C4、C5、C7、C8、C9、C10为电源的滤波电容，AD7327采样芯片的MOSI、MISO、CS、CLK是SPI通信接口，和LM3S1138微处理器物理连接后即可对其进行配置并启动采样，IA、IB、IC、VA、VB、VC为各相电流电压信号的模拟输入端，可通过程序配置成单端输入、伪差分输入、差分输出，本系统将AD7327配置为单端输入，VIN6、VIN7引脚引出留做备用，使用内部2.5V电压基准作为参考电压，省去了外部基准电源。

避雷器在线监测系统工作在高压电缆下面，电气环境恶劣，对通信系统的抗干扰能力和自我保护能要求较高，而RS485通信模块采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”，差分信号在屏蔽导线内传输，其抗共模干扰的能力较强，故本系统使用RS485总线作为跟CAC(状态接入控制器)或CMA(状态监测代理)通信的接口。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种避雷器在线监测系统，其特征在于，包括电源模块、电流采集模块、电压采集模块、微处理器、温湿度采集模块，所述电流采集模块和电压采集模块将采集的电流和电压通过差分运放模块处理，所述差分运放模块输出的数据经过模数转换模块输入至所述微处理器，所述温湿度采集模块与所述微处理器连接，所述电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给所述微处理器和所述温湿度采集模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种避雷器在线监测系统，其特征在于：所述电流采集模块包括A相全电流传感器、B相全电流传感器和C相全电流传感器，所述电压采集模块包括A相电压传感器、B相电压传感器和C相电压传感器。

3.根据权利要求1所述的一种避雷器在线监测系统，其特征在于：所述电源模块包括AC/DC电源模块、DC-DC降压芯片和线性稳压器，所述AC/DC电源模块与DC-DC降压芯片和线性稳压器依次连接。

4.根据权利要求1所述的一种避雷器在线监测系统，其特征在于：所述微处理器选用TI公司的LM3S113微处理器。

5.根据权利要求4所述的一种避雷器在线监测系统，其特征在于：所述LM3S113微处理器连接有RTC时钟。