CN213689784U - 一种内置式直流避雷器在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内置式直流避雷器在线监测仪，包括：温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块、传输模块和电源模块，温度数据采集模块用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；电流数据采集模块用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，用于接收并处理温度数据和电流数据，得到处理数据；传输模块与处理模块连接；电源模块向温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块供电。本实用新型可在线监测避雷器的阀片温度数据和流过阀片的电流数据，通过监测氧化锌阀片的温度变化和电流变化，有效检测避雷器内部老化、受潮等异常，避免避雷器带故障运行。

Description

一种内置式直流避雷器在线监测仪

技术领域

本实用新型涉及避雷器在线监测领域，尤其涉及一种内置式直流避雷器在线监测仪。

背景技术

避雷器是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌MOA避雷器。通过并联放电间隙或非线性电阻MOA的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压幅值。避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。

近年来，由于金属氧化物(MOA)无间隙避雷器具有优越的保护特性，通流容量大，内部结构简单，自身重量轻，维护少等优点，因此在电力系统中获得了广泛的运用。氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备。它主要利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级)；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。但MOA避雷器在投入电力系统工作后，也会出现很多问题：

(1)由于MOA阀片在电网电压作用下，一定有泄漏电流流过氧化锌阀片，电流中的有功分量将使阀片发热从而引起MOA伏安特性的变化，这是一个正反馈的过程，长期作用的结果将导致氧化锌阀片的老化，直至出现热击穿。

(2)MOA受到冲击电压的作用，氧化锌阀片也会在冲击电压能量的作用下发生老化。

(3)MOA内部受潮或内部绝缘支架的绝缘性能不良，会是工频电流增加，功耗加剧，严重时可导致内部放电。

(4)MOA时常受到雨、雪、凝露及灰尘的污染，由于MOA内外电位不同而使内部氧化锌阀片与外部瓷套之间产生较大的电位差，导致径向放电现象的发生，严重时可能损坏避雷器。

据统计，我国电力系统八十年代中期，应用MOA以来，其主要故障是由于老化、直流1mA参考电压过低，阀片温度系数过大和电位分布不均匀等原因造成的。一旦MOA发生故障，本身将造成损坏甚至爆炸，同时其它电气设备将失去过电压保护，影响电力系统的安全运行，氧化锌避雷器性能的好坏直接影响电力系统安全运行，氧化锌避雷器(MOA)在实际运行中，内部老化和受潮后，阻性电流会大幅度的增加，使其阀片温度升高，一旦系统中有过电压产生，将会使避雷器产生热崩溃，甚至使避雷器爆炸，从而导致避雷器失去保护作用，而仅靠一年一次的预试来发现MOA避雷器的老化是不够的，即使在预试中合格的MOA避雷器，在运行中也可能发生击穿损坏，保护特性下降，则将会产生极其严重的后果，为保障MOA避雷器安全运行，需要在线监测避雷器的运行状态，所以实现有效实时的对MOA避雷器进行状态检测进而判断其健康状况势在必行。

针对上述问题，急需提供一种内置式直流避雷器在线监测仪，实时监测直流避雷器的寿命。

实用新型内容

本实用新型提供了一种内置式直流避雷器在线监测仪，可在线监测避雷器的阀片温度数据和流过阀片的电流数据，通过监测氧化锌阀片的温度变化和电流变化，有效检测避雷器内部老化、受潮等异常，避免避雷器带故障运行。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种内置式直流避雷器在线监测仪，包括：

温度数据采集模块，用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；

电流数据采集模块，用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；

处理模块，所述处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，所述处理模块用于接收并处理所述温度数据和所述电流数据，所述处理模块得到处理数据；

传输模块，与处理模块连接，用于接收所述处理模块发送的所述处理数据；

电源模块，与温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块连接，向温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块供电。

作为本实用新型的进一步改进，所述温度数据采集模块和所述电流数据采集模块安装在直流避雷器的内部；

所述处理模块、所述传输模块和所述电源模块安装在直流避雷器的外部。

作为本实用新型的进一步改进，所述温度数据采集模块和所述电流数据采集模块靠近所述阀片安装。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：

监测仪本体，紧邻所述直流避雷器安装，所述处理模块、所述传输模块和所述电源模块安装在监测仪本体内部。

作为本实用新型的进一步改进，所述温度数据采集模块的数据传输线依次贯穿直流避雷器的侧壁、监测仪本体的侧壁之后才进入监测仪本体内部与处理模块电连接；

所述电流数据采集模块的数据传输线依次贯穿直流避雷器的侧壁、监测仪本体的侧壁之后才进入监测仪本体内部与处理模块电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述数据传输线贯穿直流避雷器的侧壁处设置防水结构；

所述数据传输线贯穿监测仪本体的侧壁处也设置防水结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述监测仪本体的内部沿其高度方向设置承接板，所述承接板把所述监测仪本体的内部分成两个空腔；

所述处理模块和所述电源模块设置在监测仪本体的不同空腔内。

作为本实用新型的进一步改进，所述监测仪本体与所述直流避雷器的底座固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：

服务器，与传输模块通讯，用于接收所述传输模块发送的所述处理数据。

作为本实用新型的进一步改进，还包括：

显示屏，与处理模块电连接，用于显示所述处理模块发送的所述处理数据，所述显示屏固设在监测仪本体上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可在线监测避雷器的阀片温度数据和流过阀片的电流数据，通过监测氧化锌阀片的温度变化和电流变化，有效检测避雷器内部老化、受潮等异常，避免避雷器带故障运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪的原理框图一；

图2为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪的原理框图二；

图3为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪的原理框图三；

图4为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪的各模块引脚连接示意图；

图5为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪的结构示意图；

图6为本实用新型实施例直流避雷器的剖面结构示意图；

图7为本实用新型实施例内置式直流避雷器在线监测仪内部结构示意图；

其中，1、监测装置；101、第一固定板；102、电池；103、连接柱；104、第二固定板；105、电路板；2、固定座；3、底座；4、导电组件；401、阀片；402、弹性件；403、护套；404、密封外壳；5、伞裙；6、连接件；7、测温元件；8、航插弯头；9、连接线；10、安装支座。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

本实用新型实施例提供了第一种内置式直流避雷器在线监测仪，如图1所示，包括：温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块、传输模块、电源模块和服务器，每个模块的功能和连接关系如下：

温度数据采集模块用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；电流数据采集模块用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，处理模块用于接收并处理温度数据和电流数据，处理模块得到处理数据；传输模块与处理模块连接，用于接收处理模块发送的处理数据；电源模块与温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块连接，向温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块供电。服务器与传输模块通讯，用于接收传输模块发送的处理数据。

本实用新型实施例的传输模块为可更换的无线模块或有线模块。传输模块为BC26无线模块和/或RS485有线模块；BC26无线模块、RS485 有线模块均与处理模块电连接；处理模块处理后的雷击信号和电流信号通过BC26无线模块传输给服务器；处理模块处理后的雷击信号和电流信号通过RS485有线模块传输给操作控制室。以太网模块与处理模块的另一插座插接，实现处理模块与以太网模块电连接，以太网模块通过以太网把处理模块处理后的数据传输给服务器或操作控制室。

本实用新型实施例的处理模块为图4所示的控制电路，本实用新型实施例的电源模块为图4所示的电源模块，本实用新型实施例的传输模块为图4所示的BC26无线模块，本实用新型实施例的温度数据采集模块和电流数据采集模块连接图4所示的外部信号检测电路，图4所示的外部信号检测电路连接图4所示的控制电路。

本实用新型实施例的处理模块可以选用型号为S3C2440的处理芯片或型号为ISD9160的处理芯片，S3C2440是三星公司推出的16/32位精简指令集(RISC)微型处理器，它基于ARM v9系列的ARM920T核心，主要提供了低功耗的高性能的小型芯片微型处理器。ISD9160是一款适用于低功耗的处理芯片。ISD9160包含一个CortexM-M核,最高工作频率达50MHz,并且具有145K字节非挥发性闪存存储器,以及12K字节的嵌入式 SRAM。

本实用新型实施例提供了第二种内置式直流避雷器在线监测仪，如图2所示，包括：温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块、电源模块和显示屏，每个模块的功能和连接关系如下：

温度数据采集模块用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；电流数据采集模块用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，用于接收温度数据和电流数据并对其处理，得到处理数据；传输模块与处理模块连接，用于接收处理模块发送的处理数据；电源模块与温度数据采集模块、电流数据采集模块和处理模块连接，向温度数据采集模块、电流数据采集模块和处理模块供电。显示屏与处理模块电连接，用于显示处理模块发送的处理数据，显示屏固设在监测仪本体上。

本实用新型实施例提供了第三种内置式直流避雷器在线监测仪，如图3所示，包括：温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块、传输模块、电源模块、服务器和显示屏，每个模块的功能和连接关系如下：

温度数据采集模块用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；电流数据采集模块用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，用于接收温度数据和电流数据并对其处理，得到处理数据；传输模块与处理模块连接，用于接收处理模块发送的处理数据；电源模块与温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块连接，向温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块供电。服务器与传输模块通讯，用于接收传输模块发送的处理数据。显示屏与处理模块电连接，用于显示处理模块发送的处理数据，显示屏固设在监测仪本体上。

如图5所示，本实用新型实施例的一种内置式直流避雷器在线监测仪，包括：监测装置1，监测装置1用于监测避雷器。避雷器包括底座3、导电组件4以及伞裙5，伞裙5安装于底座3上方，导电组件4设置于伞裙5与底座3之间，伞裙5的顶部还安装有连接件6，底座3上设置有固定座2；监测装置1包括监测本体和测温元件7，测温元件7设置于避雷器内，监测本体固定于固定座2上，且测温元件7与监测本体至间通过连接线9连接。

相比于现有技术，本方案的内置式直流避雷器在线监测仪，通过监测装置1的监测本体和测温元件7共同配合，实现对避雷器内部氧化锌阀片进行检测，将测温元件7设置在靠近阀片401处，通过观测阀片401温度的变化来有效检测避雷器内部老化、受潮等异常情况，保证内置式直流避雷器的正常工作；此外，将监测装置1的监测本体安装于内置式直流避雷器外部，当监测设备出现安全隐患或者设备损坏时可以随时拆卸或安装，且其结构简单，安装灵活，便于使用和推广。

实际使用时，通过测温元件7，具体为温度探头或温度传感器等能够灵敏感应出阀片401温度变化的元器件，其监测避雷器使用寿命的工作原理是：氧化锌避雷器(MOA)在实际运行中，当内部老化和受潮后，阻性电流会大幅度的增加，使其阀片温度升高，通过测温元件7对阀片401温度进行监控，并将信息传递给电路板，给电路板上设定阈值，当测得的温度超过设定的阈值范围时，则判定避雷器内部元件受到损坏，则需要及时检修或更换。

如图5所示，导电组件4包括阀片401、弹性件402和护套403；弹性件402设置于护套403内，阀片401设置于护套403下方，并且阀片401上端面与弹性件402相接，阀片401下端面与底座3相接。当有过电压经过时，通过导流条将过电压经弹性件传递至阀片401，再将过电流接地处理，释放过电压，保证配电设备的安全使用，其中，弹性件402不仅具有导电的作用，还起到缓冲的作用。其中，弹性件402优选为弹簧。

此外，在弹性件402与阀片401之间还设置有金属垫片，以减小弹性件 402与阀片401之间的磨损，延长阀片401的使用寿命，同时，金属垫片还具有导电的性能。

如图6所示，内置式直流避雷器还包括密封外壳404，密封外壳404包围于导电组件4外侧，对导电组件4进行密封，测温元件7穿过密封外壳404，并设置于阀片401处。将测温元件7设置在靠近阀片401的位置，能够更加准确的检测到阀片401的温度变化，提高监测装置的检测确准度。

如图7所示，监测本体包括壳体、电池102以及电路板105，电池102 和电路板105设置于壳体内，电池102向电路板105供电，电路板105通过连接线11与电极连接，壳体内还设置有第一固定板101、连接柱103以及第二固定板104；电池102固定于第一固定板101上，电路板105固定于第二固定板104上，第一固定板101与第二固定板104之间通过连接柱103固定连接。

其中，将第一固定板101固定于壳体上，然后将电池102固定于第一固定板101上，再通过连接柱103将第一固定板101和第二固定板104固定连接，连接柱103设置于第一固定板101和第二固定板104的四个角上，最后，再将电路板105固定于第二固定板104上，为了不影响电路板105的正常工作，在电路板105边缘上也设置有连接柱103，通过连接柱103与第二固定板104进行固定。如此固定，可以保证当振动或外物撞击时，监测本体内部的各元器件都不受影响，减少故障的发生几率，增长使用寿命。

更优化的，壳体和密封外壳404上分别安装有航插弯头8，连接线9的两端分别穿过壳体和密封外壳404上的航插弯头8，与电路板105和测温元件7连接。通过设置航插弯头8，保证了位于监测本体和导电组件4处的连接线9不易发生弯折，增长使用寿命。

本方案还包括安装支架10，监测本体通过安装支架10固定于固定座2 上。具体的，安装支架10的横截面为“L”形结构，其中，监测本体为立方体结构，将监测本体固定于“L”形结构的一条边上，将固定座2固定于“L”形结构的另一垂直边上。

本实用新型可在线监测避雷器的阀片温度数据和流过阀片的电流数据，通过监测氧化锌阀片的温度变化和电流变化，有效检测避雷器内部老化、受潮等异常，避免避雷器带故障运行。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，包括：

温度数据采集模块，用于采集直流避雷器内阀片的温度数据；

电流数据采集模块，用于采集流过直流避雷器内阀片的电流数据；

处理模块，所述处理模块与温度数据采集模块和电流数据采集模块连接，所述处理模块用于接收并处理所述温度数据和所述电流数据，所述处理模块得到处理数据；

传输模块，与处理模块连接，用于接收所述处理模块发送的所述处理数据；

电源模块，与温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块连接，向温度数据采集模块、电流数据采集模块、处理模块和传输模块供电。

2.根据权利要求1所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述温度数据采集模块和所述电流数据采集模块安装在直流避雷器的内部；

所述处理模块、所述传输模块和所述电源模块安装在直流避雷器的外部。

3.根据权利要求2所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述温度数据采集模块和所述电流数据采集模块靠近所述阀片安装。

4.根据权利要求1-3任一项所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，还包括：

监测仪本体，紧邻所述直流避雷器安装，所述处理模块、所述传输模块和所述电源模块安装在监测仪本体内部。

5.根据权利要求4所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述温度数据采集模块的数据传输线依次贯穿直流避雷器的侧壁、监测仪本体的侧壁之后才进入监测仪本体内部与处理模块电连接；

所述电流数据采集模块的数据传输线依次贯穿直流避雷器的侧壁、监测仪本体的侧壁之后才进入监测仪本体内部与处理模块电连接。

6.根据权利要求5所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述数据传输线贯穿直流避雷器的侧壁处设置防水结构；

所述数据传输线贯穿监测仪本体的侧壁处也设置防水结构。

7.根据权利要求4所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述监测仪本体的内部沿其高度方向设置承接板，所述承接板把所述监测仪本体的内部分成两个空腔；

所述处理模块和所述电源模块设置在监测仪本体的不同空腔内。

8.根据权利要求4所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，所述监测仪本体与所述直流避雷器的底座固定连接。

9.根据权利要求1所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，还包括：

服务器，与传输模块通讯，用于接收所述传输模块发送的所述处理数据。

10.根据权利要求1或8所述的内置式直流避雷器在线监测仪，其特征在于，还包括：

显示屏，与处理模块电连接，用于显示所述处理模块发送的所述处理数据，所述显示屏固设在监测仪本体上。

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