CN212083634U - 一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统 - Google Patents

Abstract

一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，包括微功率的无线传输通讯模块、泄漏电流采集控制器、供电单元、气象信息采集模块和三相泄漏电流采集模块；无线传输通讯模块、供电单元、气象信息采集模块和三相泄漏电流采集模块均连接在泄漏电流采集控制器上；本实用新型结合设备本体信息、可视化信息及相关检测数据，智能分析瓷、玻璃绝缘子污秽度和复合绝缘子本体老化情况，指导复合绝缘子寿命评估及检修策略制定；融合数据中台气象降水预报、雾霾预报等公共信息，开发污闪预警系统，综合判断污闪风险落区和风险线路杆塔，提前预警输电线路外绝缘故障。

Description

一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统

技术领域

本实用新型涉及输电线路在线监测远程监控技术领域，特别涉及一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统。

背景技术

暴露在空气中的高压绝缘子，其表面会不断积累空气中的污秽物，在高压电场的做用下还会产生吸附效应。在空气湿润时降低了绝缘子的绝缘性能，甚至发生污秽闪络，导致输电线路发生故障。

目前高压绝缘子表面污秽的测量方法有等值盐密法、表面电导率法、泄漏电流脉冲计数法、最大泄漏电流法、污闪梯度法和局部电导率法。等值盐密法的测量简易实现，但其放映打污秽度与真实情况有较大差异；表面电导率法、污闪梯度法和局部电导率法常常用在实验室，不适于现场测量和连续测量。只有污秽绝缘子表面泄漏电流和最大泄漏电流是表征污秽程度较好的特征量，常常用来实现实时现场测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，包括微功率的无线传输通讯模块、泄漏电流采集控制器、供电单元、气象信息采集模块和三相泄漏电流采集模块；无线传输通讯模块、供电单元、气象信息采集模块和三相泄漏电流采集模块均连接在泄漏电流采集控制器上；

三相泄漏电流采集模块用于实时采集输电线路三相绝缘子的泄漏电流数据；气象信息采集模块用于实时采集输电线路采集点微气象数据；微功率的无线传输通讯模块用于发送报警数据和原始数据，以及接收控制命令；泄漏电流采集控制器用于根据控制指令包含的设备标识，执行发送控制指令，同时泄漏电流采集控制器用于实现智能电源管理。

进一步的，微功率的无线传输通讯模块为依据电力物联网协议框架，Lora无线通信物理层协议，通信频率为2400-2483.5MHz的无线传输通讯单元。

进一步的，三相泄漏电流采集模块包括A相泄漏电流采集环、B相泄漏电流采集环和C相泄漏电流采集环，三相泄漏电流采集模块测量范围为10μA～40mA。

进一步的，气象信息采集模块包括数字式空气温度传感器、数字式空气湿度传感器、压电式雨量传感器、超声波风速传感器和风向传感器，用RS485接口将数据发给泄漏电流采集控制器。

进一步的，报警数据和原始数据包括：根据实际情况进行修改的泄漏电流报警值,以及报警时段内变化的泄漏电流数据；控制命令包括：绝缘子串类型、所属污秽区等级、调整泄漏电流报警阈值数据、采集频率或上送数据通信参数。

进一步的，泄漏电流采集控制器收到不止一个无线传输通讯单元所发出的数据，只有当数据里包含的设备标识与本设备匹配时，才执行收到数据里的命令。

进一步的，泄漏电流采集控制器在非工作状态时处于休眠状态，包括：采集控制器在非采集传感器和通信情况下，处于休眠状态，其休眠状态的工作电流不大于0.1uA。

进一步的，供电单元包括太阳能电池和高能电池。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型针对沿海高盐地区、高污染、高粉尘特殊环境内以及运行10年及以上的输电线路绝缘子，安装泄漏电流及雨量、温湿度传感器，监测绝缘子表面泄漏电流状态，通过终端计算分析模块，实现外绝缘状态实时感知及异常告警，并上传云平台。结合设备本体信息、可视化信息及相关检测数据，智能分析瓷、玻璃绝缘子污秽度和复合绝缘子本体老化情况，指导复合绝缘子寿命评估及检修策略制定；融合数据中台气象降水预报、雾霾预报等公共信息，开发污闪预警系统，综合判断污闪风险落区和风险线路杆塔，提前预警输电线路外绝缘故障。

附图说明

图1为本实用新型实施的结构图；

图2为本实用新型实施的流程示意图；

图3为本实用新型实施的系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

请参阅图1至图3，一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，包括微功率的无线传输通讯模块2、泄漏电流采集控制器1、供电单元3、气象信息采集模块7和三相泄漏电流采集模块；无线传输通讯模块2、供电单元3、气象信息采集模块7和三相泄漏电流采集模块均连接在泄漏电流采集控制器1上；

三相泄漏电流采集模块用于实时采集输电线路三相绝缘子的泄漏电流数据；气象信息采集模块7用于实时采集输电线路采集点微气象数据；微功率的无线传输通讯模块2用于发送报警数据和原始数据，以及接收控制命令；泄漏电流采集控制器1用于根据控制指令包含的设备标识，执行发送控制指令，同时泄漏电流采集控制器1用于实现智能电源管理。

微功率的无线传输通讯模块2为依据电力物联网协议框架，Lora无线通信物理层协议，通信频率为2400-2483.5MHz的无线传输通讯单元。

三相泄漏电流采集模块包括A相泄漏电流采集环4、B相泄漏电流采集环5和C相泄漏电流采集环6，三相泄漏电流采集模块测量范围为10μA～40mA。

气象信息采集模块7包括数字式空气温度传感器12、数字式空气湿度传感器13、压电式雨量传感器14、超声波风速传感器15和风向传感器16，用RS485接口将数据发给泄漏电流采集控制器1。

报警数据和原始数据包括：根据实际情况进行修改的泄漏电流报警值,以及报警时段内变化的泄漏电流数据；控制命令包括：绝缘子串类型、所属污秽区等级、调整泄漏电流报警阈值数据、采集频率或上送数据通信参数。

泄漏电流采集控制器1收到不止一个无线传输通讯单元所发出的数据，只有当数据里包含的设备标识与本设备匹配时，才执行收到数据里的命令。

泄漏电流采集控制器1在非工作状态时处于休眠状态，包括：采集控制器在非采集传感器和通信情况下，处于休眠状态，其休眠状态的工作电流不大于0.1uA。

供电单元3包括太阳能电池和高能电池。

图1和图2为本实用新型实施的一种基于物联网通讯技术的低功耗输电线路绝缘子泄漏电流监测装置的结构图和流程图，在图中：

泄漏电流采集控制器，为本实用新型装置传感器采集、通讯模块通讯及电源供电的控制处理部分，其完成了以下工作：

(1)使用高精度ADS测量芯片从泄漏电流传感器采集数据、从气象站采集数据以及采集本装置电池电压等状态信息；

(2)将数据打包为符合一定通讯协议的数据包，通过微功率通讯模块发送到相应节点设备；

(3)位于节点的装置，其采集控制器将数据打包为符合一定通讯协议的数据包，通过4G模块/OPGW光纤发送到物联网管理平台；

(4)通过微功率通讯模块接收到物联网管理平台的控制命令，并执行采集间隔和报警阈值设置等命令；

(5)可以在空闲时段启动微功耗模式；

(6)可以监测电源的电池电压，当低于阈值时启动掉电模式；

(7)具有故障诊断和自动重启功能。

微功率无线传输通讯模块，符合电力物联网协议框架，Lora无线通信物理层协议模块[9]，通信频率为2400-2483.5MHz，其通信规约符合国家电网发布的《输变电设备物联网传感器数据规约》；其功率控制部分11在非发射数据时可以为微功率状态，可以自动唤醒和自动休眠；其发射接收天线采用PCB板式高增益天线8，使得模块具有足够远的发射和接收距离；接口控制电路10可以实现RS232(TTL电平)或者RS485接口。

供电单元：由高能充电锂电池和太阳能板电池组成，在有光照时太阳能电池板给系统供电、并给电池补充电能，无光照时由电池给系统供电。

三相泄漏电流采集环，其测量范围为10μA～40mA，三相泄漏电流可以同一时刻采集，也可以不同时刻采集。由于其采集电流范围宽，为保证采样精度，采样电路使用了对数放大电路19和高精度ADS测量芯片20。同时采集电路采用了电流隔离互感器17，压敏电阻18等抗干扰措施，保证电路不受干扰。

气象站传感器内包括数字式空气温度传感器12、数字式空气湿度传感器13、压电式雨量传感器14、超声波风速传感器15和风向传感器16，加电后以应答方式，用RS485 接口将数据发给泄漏电流采集控制器1。

图3为本实用新型实施的一种基于物联网通讯技术的低功耗输电线路绝缘子泄漏电流监测装置的系统示意图，在图中：

100是安装在电力管理部门或者云端的安全服务器，用于存储、控制、展示和发布连接在它上面的物联网节点(汇聚节点)传输的数据。

201、202是安装与本实用新型装置同一级杆塔的汇聚节点，具有同时接收该杆塔上所有基于物联网通讯技术的采集装置数据的功能，还具有转发上级杆塔数据到下级杆塔汇聚节点的功能。

203是安装与本实用新型装置同一级杆塔的单点接入节点，具有

(1)同时接收该杆塔上所有基于物联网通讯技术的采集装置数据的功能

(2)还具有转发上级杆塔数据到物联网管理平台的功能；

(3)还具有接收物联网管理平台命令并转发给本杆塔装置和相关杆塔汇聚节点的功能；

(4)该接入节点和物联网管理平台使用无线4G信号进行通信，其通信规约符合国家电网发布的《输变电设备物联网传感器数据规约》。

204是安装与本实用新型装置同一级杆塔的单点接入节点，除具有与203一样的功能外，其通信方式是OPGW光纤连接(有线连接)。

Claims (8)

1.一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，包括微功率的无线传输通讯模块(2)、泄漏电流采集控制器(1)、供电单元(3)、气象信息采集模块(7)和三相泄漏电流采集模块；无线传输通讯模块(2)、供电单元(3)、气象信息采集模块(7)和三相泄漏电流采集模块均连接在泄漏电流采集控制器(1)上；

三相泄漏电流采集模块用于实时采集输电线路三相绝缘子的泄漏电流数据；气象信息采集模块(7)用于实时采集输电线路采集点微气象数据；微功率的无线传输通讯模块(2)用于发送报警数据和原始数据，以及接收控制命令；泄漏电流采集控制器(1)用于根据控制指令包含的设备标识，执行发送控制指令，同时泄漏电流采集控制器(1)用于实现智能电源管理。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，微功率的无线传输通讯模块(2)为依据电力物联网协议框架，Lora无线通信物理层协议，通信频率为2400-2483.5MHz的无线传输通讯单元。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，三相泄漏电流采集模块包括A相泄漏电流采集环(4)、B相泄漏电流采集环(5)和C相泄漏电流采集环(6)，三相泄漏电流采集模块测量范围为10μA～40mA。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，气象信息采集模块(7)包括数字式空气温度传感器(12)、数字式空气湿度传感器(13)、压电式雨量传感器(14)、超声波风速传感器(15)和风向传感器(16)，用RS485接口将数据发给泄漏电流采集控制器(1)。

5.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，报警数据和原始数据包括：根据实际情况进行修改的泄漏电流报警值,以及报警时段内变化的泄漏电流数据；控制命令包括：绝缘子串类型、所属污秽区等级、调整泄漏电流报警阈值数据、采集频率或上送数据通信参数。

6.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，泄漏电流采集控制器(1)收到不止一个无线传输通讯单元所发出的数据，只有当数据里包含的设备标识与本设备匹配时，才执行收到数据里的命令。

7.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，泄漏电流采集控制器(1)在非工作状态时处于休眠状态，包括：采集控制器在非采集传感器和通信情况下，处于休眠状态，其休眠状态的工作电流不大于0.1uA。

8.根据权利要求1所述的一种输电线路绝缘子泄漏电流监测系统，其特征在于，供电单元(3)包括太阳能电池和高能电池。

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