CN218122140U - 一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置及系统，属于监测仪的技术领域，避雷器在线监测装置包括：用于采集避雷器动作电流的第一监测线圈，用于采集所述避雷器全电流的第二监测线圈；监测模块，所述监测模块分别与所述第一监测线圈和所述第二监测线圈连接，所述监测模块还能够与用于储存监测数据的后台数据库无线连接；供电模块，所述供电模块连接于所述监测模块，用于向所述监测模块供电。本申请提高了避雷器监测的经济性和安全性。

Description

一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置及系统

技术领域

本申请涉及监测仪的技术领域，特别涉及一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置及系统。

背景技术

为减少输电线路雷击过电压而造成断路器跳闸，高输电线路上通常安装有用于将雷击电流和超限浪涌电压安全的传导到大地的避雷器，避雷器性能的好坏直接影响电力系统安全运行。由于避雷器工作时要承受巨大的瞬时功率，其特性通常会劣化，泄漏电流会逐步增大，当这种劣化到一定程度后就会导致避雷器故障；制造缺陷、避雷器芯棒受潮等原因也会导致泄漏电流增大甚至避雷器爆炸的故障；另外气候、环境潮湿也会导致泄漏电流增大。

为保障避雷器安全运行，必须对避雷器进行严格的监测。目前，监测避雷器方法采用电站型避雷器监测器实现在线监测，然而由于线路地处偏远，并且避雷器监测器均安装在杆塔高处，获取避雷器参数或抄表要上杆塔、工作劳动强度大、且需申请停电。因此，存在经济性和安全性较低的缺陷。

实用新型内容

为了提高避雷器监测的经济性和安全性，本申请提供了一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置及系统。

第一方面，本申请提供了一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，采用如下技术方案。

一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，包括用于采集避雷器动作电流的第一监测线圈，用于采集所述避雷器全电流的第二监测线圈；

监测模块，所述监测模块分别与所述第一监测线圈和所述第二监测线圈连接，所述监测模块还能够与用于储存监测数据的后台数据库无线连接；

供电模块，所述供电模块连接于所述监测模块，用于向所述监测模块供电；

通过上述技术方案，当避雷器在传导浪涌电压时，在第一监测线圈上将会感应出动作电流；当正常情况下，第二监测线圈上也能感应出避雷器泄露的全电流，第一监测线圈和第二监测线圈为避雷器的监测提供了更多的数据支持，便于从更多维度判断避雷器的损坏/老化程度，更加利于保障避雷器安全运行；并且获取到监测数据后，避雷器在线监测装置将监测到的监测数据加密上传至后台数据库，从而使工作人员无需登上杆塔抄表记录，减少了登上杆塔作业的风险，也无需申请停电，减少了停电带来的经济损失，因此，提高了避雷器监测的经济性和安全性。

可选的，所述避雷器在线监测装置还包括：

壳体，所述第一监测线圈、所述第二监测线圈和监测模块设置于所述壳体内的容纳腔中，且所述第一监测线圈与所述第二监测线圈位于同一轴线上；

所述壳体上设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔沿所述第一监测线圈与所述第二监测线圈的轴线同轴开设。

通过上述技术方案，安装时，将避雷器低压侧或者与低压侧连接的接地线穿过第一通孔、第二通孔、第一监测线圈和第二监测线圈。

可选的，所述壳体还包括定位套管，所述定位套管与所述第一通孔同轴设置，且固定连接于所述壳体内，所述定位套管的内直径与所述第一通孔的直径相等，所述定位套管的外直径不大于所述第一监测线圈和所述第二监测线圈的内直径；所述第一监测线圈和所述第二监测线圈套设于所述定位套管上。

通过采用上述技术方案，便于维修时的拆卸与安装，同时在一定程度上定位管套能够支撑第一监测线圈和第二监测线圈，从而有效防止线圈变形或移位。

可选的，所述供电模块包括第一储能单元，用于为所述第一储能单元充电的第一太阳能板安装于所述壳体上，所述第一储能单元设置于所述容纳腔内，所述第一储能单元与所述监测模块连接。

通过采用上述技术方案，采用太阳能清洁能源，更加环保，安装时无需额外为布设供电线路，安装方便，且设置第一储能单元存储太阳能，使得在无光照时也能保障避雷器在线监测在装置将正常运行。

可选的，所述第一储能单元为电池或法拉电容器。

可选的，所述避雷器在线监测装置还包括用于显示所述监测数据的显示模块，所述显示模块与所述监测模块连接。

通过采用上述技术方案，工作人员还可以现场读取显示模块上显示的避雷器监测数据，增加了避雷器监测数据的获取方式，提高了避雷器在线监测装置的适用性。

可选的，所述避雷器在线监测装置还包括天线，所述天线安装与所述壳体上，且所述天线的一端穿过所述壳体与所述监测模块连接。

通过采用上述技术方案，能够更好的传输避监测数据。

可选的，所述避雷器在线监测装置还包括用于监测外界温湿度的温湿度监测模块，所述温湿度监测模块的一端设置于所述容纳腔外，所述温湿度监测模块的另一端穿过所述壳体与所述监测模块连接。

通过采用上述技术方案，在监测数据中避雷器全电流异常时，对监测数据中环境温湿度数据进行比对，减少环境因素的对监测结果准确度的影响。

第二方面，本申请提供了一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测系统，采用如下技术方案。

一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测系统，包括后台数据库、边缘物联代理装置和上述第一方面中所述的避雷器在线监测装置；

所述边缘物联代理装置分别无线连接于所述避雷器在线监测装置和所述后台数据库，用于汇集并储存所述避雷器在线监测装置的监测数据，以及将所述监测数据上传至后台数据库。

通过采用上述技术方案，边缘物联代理装置将避雷器在线监测装置获的监测数据汇集、储存后在数据加密上传至后台数据库，从而使工作人员无需登上杆塔抄表记录，减少了登上杆塔作业的风险，也无需申请停电，减少了停电带来的经济损失，因此，提高了避雷器监测的经济性和安全性。

综上所述，本申请至少包括以下有益效果：

设置第一监测线圈、第二监测线圈、监测模块和供电模块的目的是，当避雷器在传导浪涌电压时，在第一监测线圈上将会感应出动作电流；当正常情况下，第二监测线圈上也能感应出避雷器泄露的全电流，第一监测线圈和第二监测线圈为避雷器的监测提供了更多的数据支持，便于从更多维度判断避雷器的损坏/老化程度，更加利于保障避雷器安全运行；并且获取到监测数据后，避雷器在线监测装置将监测到的监测数据加密上传至后台数据库，从而使工作人员无需登上杆塔抄表记录，减少了登上杆塔作业的风险，也无需申请停电，减少了停电带来的经济损失，因此，提高了避雷器监测的经济性和安全性。

附图说明

图1是本申请避雷器在线监测装置的一种实施方式的结构框图；

图2是用于展示本申请避雷器在线监测装置内部结构的爆炸示意图；

图3是图2中A部分的放大示意图；

图4是本申请避雷器在线监测装置中定位套管的一种实施方式中的结构示意图；

图5是本申请避雷器在线监测装置中定位套管的另一种实施方式中的结构示意图；

图6是本申请避雷器在线监测装置的一种实施方式中的整体结构示意图；

图7是本申请避雷器在线监测装置区别于图1的另一种实施方式的结构框图；

图8是本申请避雷器在线监测系统的一种实施方式的结构框图。

附图标记说明：1、避雷器在线监测装置；10、第一监测线圈；101、罗氏线圈；11、第二监测线圈；111、零磁通互感器；12、监测模块；121、主控电路板；122、通讯电路板；13、供电模块；131、第一太阳能板；132、第一储能单元；14、壳体；141、第一通孔；142、第二通孔；143、外壳主体；144、底盖；145、后盖；146、隔板；147、连接孔；148、定位套管；15、容纳腔；151、第一容纳腔；152、第二容纳腔；16、接口孔；161、第一接口孔；162、第二接口孔；163、第三接口孔；164、第四接口孔；17、显示模块；18、温湿度监测模块；19、天线；2、后台数据库；3、边缘物联代理装置；31、第二太阳能板；32、第二储能单元；33、控制单元；34、存储单元；35、远程通讯单元。

具体实施方式

本申请结合附图1-附图8为例进一步进行详细说明。

本申请实施例提供了一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，作为应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置的一种实施方式，如附图1所示，包括：用于采集避雷器动作电流的第一监测线圈10，用于采集避雷器全电流的第二监测线圈11；监测模块12，监测模块12分别与第一监测线圈10和第二监测线圈11连接，监测模块12还能够与用于储存监测数据的后台数据库2无线连接；供电模块13，供电模块13连接于监测模块12，用于向监测模块12供电。本实施方式中，第一监测线圈10采用罗氏线圈101，第二监测线圈11采用零磁通互感器111；监测模块12可以直接通过5G/4G/VPN等无线网络与后台数据库2无线连接。

如附图2所示，避雷器在线监测装置1包括还包括壳体14，第一监测线圈10、第二监测线圈11和监测模块12设置于壳体14内的容纳腔15中，且第一监测线圈10与第二监测线圈11位于同一轴线上；壳体14上设置有第一通孔141和第二通孔142，第一通孔141、第二通孔142沿第一监测线圈10与第二监测线圈11的轴线同轴开设。

本实施方式中，壳体14包括外壳主体143、底盖144和后盖145，外壳主体143内设置有个隔板146，隔板146将容纳腔15分割为第一容纳腔151和第二容纳腔152，罗氏线圈101和零磁通互感器111位于第一容纳腔151内，罗氏线圈101设置于第一空腔内靠近顶壁的一侧，零磁通互感器111设置于第一空腔内靠近底盖144的一侧；监测模块12包括主控电路板121和通讯电路板122，主控电路板121和通讯电路板122均位于第二容纳腔152内，隔板146上开设有用于数据传输线穿过的连接孔147；外壳主体143上分别开设有与第一容纳腔151连通的第一开口，以及与第二容纳腔152连通的第二开口，罗氏线圈101和零磁通互感器111从第一开口安装进入第一容纳腔151内，第一通孔141开设于第一容纳腔151的顶壁上，底盖144与外壳主体143可拆卸连接，用于封闭第一开口，第二通孔142上开设于底盖144上；主控电路板121和通讯电路板122从第二开口安装进入第二容纳腔152内，后盖145与外壳主体143可拆卸连接，用于封闭第二开口；另外，底盖144和后盖145上还设置有密封垫圈。

需要说明的是，底盖144与外壳主体143之间的可拆卸连接以及后盖145与外壳主体143之间的可拆卸连接可以是采用螺栓连接，也可以是采用卡扣连接，亦或是上述两者的结合，本申请在此不做限制。

如附图2和附图3所示，另外，为了便于数据和/或能量的传递，外壳主体143靠近第二容纳腔152的侧壁上开设有多个接口孔16，例如本实施方式中，开设有第一接口孔161、第二接口孔162、第三接口孔163和第四接口孔164，共计四个接口孔16。

如附图4和附图5所示，为了便于安装罗氏线圈101和零磁通互感器111，壳体14还包括定位套管148，定位套管148与第一通孔141同轴设置，一体成型于壳体14内，定位套管148的内直径与第一通孔141的直径相等，定位套管148的外直径不大于罗氏线圈101和零磁通互感器111的内直径；罗氏线圈101和零磁通互感器111套设于定位套管148上。安装时，避雷器低压侧穿设于套管内，或者避雷器的接地线穿设于定位套管148内，避雷器在线监测装置1可以通过抱箍卡接于用于安装避雷器的水泥桩柱上。

需要说明的是，定位套管148的截面可以是圆形的，也可以是六边形等其他形状。

如附图2和附图6所示，作为供电模块13的一种实施方式，供电模块13包括第一储能单元132，用于为第一储能单元132充电的第一太阳能板131安装于壳体14上，第一储能单元132设置于容纳腔15内，第一储能单元132与监测模块12连接。

本实施方式中，第一太阳能板131可以是一体式的安装于避雷器在线监测装置1上，也可以采用分立式太阳能板，并且，由于第一储能单元132设置于容纳腔15内，而第一太阳能板131需要安装于壳体14，因此，壳体14上的第一接口孔161中穿设有太阳能供电接口，太阳能供电接口的一端与第一储能单元132连接，太阳能供电接口的另一端与第一太阳能板131连接。

作为第一储能单元132的一种实施防方式，第一储能单元132为电池或法拉电容器。

本实施方式中，电池的供电电压为12V，容量为40AH，在无光照情况下，电池能够连续供电60天；并且，由于法拉电容器的最大电容量可达数千法拉，从而使得法拉电容器介于电池和电容器之间，其极大的容量完全可以作为电池使用，并且法拉电容器的充电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，长期使用免维护。

如附图7所示，为了提高避雷器在线监测装置1的适用性，避雷器在线监测装置1还包括用于显示监测数据的显示模块17，显示模块17与监测模块12连接。

本实施方式中，显示模块17采用LCD显示屏，第二空腔的外壳主体143设置有透明盖，LCD显示屏与透明盖适配，LCD显示屏的显示区域正对透明盖，从而工作人员可以现场读取，LCD显示屏上显示的监测数据，增加了监测数据的获取方式。

为了能够更好的向后台数据库2传输监测数据，避雷器在线监测装置1还包括天线19，天线19可以是ZigBee/Lora天线或4G/5G/NB天线，天线19安装与壳体14上，且天线19的一端穿过壳体14与监测模块12连接。

本实施方式中，第二接口孔162中穿设有ZigBee/Lora通讯接口，ZigBee/Lora通讯接口的一端与监测模块12连接，ZigBee/Lora通讯接口的另一端能够与ZigBee/Lora天线连接；第三接口孔163中穿设有4G/5G/NB通讯接口，4G/5G/NB通讯接口的一端与监测模块12连接，4G/5G/NB通讯接口的另一端能够与4G/5G/NB天线连接。

作为避雷器在线监测装置1的另一种实施方式，避雷器在线监测装置1还包括用于监测外界温湿度的温湿度监测模块18，温湿度监测模块18的一端设置于容纳腔15外，温湿度监测模块18的另一端穿过壳体14与监测模块12连接。

本实施方式中，温湿度监测模块18采用温湿度传感器，第四接口孔164中穿设有温湿度检测接口，温湿度检测接口的一端与监测模块12连接，温湿度检测接口的另一端温湿度传感器连接，检测到的温湿度同样会被上传至后台数据库2，从而在全电流数据异常时，进行数据比对。

本实施例的实施原理为：

安装时，将避雷器在线监测装置1通过抱箍卡接于用于安装避雷器的水泥桩柱上，避雷器低压侧或者与低压侧连接的接地线穿过第一通孔141、第二通孔142和罗氏线圈101和零磁通互感器111。基于电磁感应，罗氏线圈101能够采集避雷器在雷击过电压或操作过电压下的动作电流，零磁通互感器111能够采集避雷器正常时的全电流，温湿度传感器监测环境中的温湿度，在供电模块13的供电下，监测模块12通过5G/4G/VPN等无线网络将避雷器监测数据加密传输至后台数据库2，从而使工作人员无需登上杆塔抄表记录，减少了登上杆塔作业的风险，也无需申请停电，减少了停电带来的经济损失，因此，提高了避雷器监测的经济性和安全性。

本申请实施例提供了一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测系统，作为应用于输电线路穿心式避雷器在线监测系统的一种实施方式，如附图8所示，包括后台数据库2、边缘物联代理装置3和上述避雷器在线监测装置1；边缘物联代理装置3分别无线连接于避雷器在线监测装置1和后台数据库2，用于汇集并储存避雷器在线监测装置1的监测数据，以及将监测数据上传至后台数据库2。

本实施方式中，避雷器在线监测装置1与边缘物联代理装置3采用ZigBee或者Lora无线通讯连接；边缘物联代理装置3通过无线通讯方式，例如：5G/4G/NB，与后台数据库2无线连接。

边缘物联代理装置3基于嵌入式系统的软硬件架构，可灵活配置复杂边缘计算模型并就地运算，可脱离平台控制的情况下就地配置边缘计算任务。是电力物联网感知层的核心设备，是实现“数据一个源”和“统一接入、边缘智能、共享共用”的关键设备。向下和汇聚节点通信，经过边缘计算，向上向省公司物联网管理平台提供各类数据。

作为边缘物联代理的一种实施方式，边缘物联代理装置3包括第二太阳能板31，连接于第二太阳能板31的第二储能单元32，连接于第二储能单元32的控制单元33，连接于控制单元33的存储单元34和远程通讯单元35，存储单元34采用掉电不丢失储存的EEPROM，大小为1M；并且存储单元34和远程通讯单元35连接，控制单元33控制远程通讯单元35每天至少向后台数据库2发送一次监测数据。

本实施例的实施原理为：

避雷器在线监测装置1监测避雷器动作次数、动作电流、全电流以及避雷器所处环境的温湿度等监测数据，而后通过Zigbee或者Lora无线通讯方式将监测数据集中传递给边缘物联代理装置3，而后，边缘物联代理装置3通过无线的通讯方式(如5G/4G/VPN等)进行监测数据加密上传至后台数据库2，从而使工作人员无需登上杆塔抄表记录，减少了登上杆塔作业的风险，也无需申请停电，减少了停电带来的经济损失，因此，提高了避雷器监测的经济性和安全性。

需要说明的是，本申请仅仅依靠硬件及装置即可解决本申请提出的技术问题，具体的控制软件及算法，仅仅是为了便于对硬件及装置的控制。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：包括用于采集避雷器动作电流的第一监测线圈（10），用于采集所述避雷器全电流的第二监测线圈（11）；

监测模块（12），所述监测模块（12）分别与所述第一监测线圈（10）和所述第二监测线圈（11）连接，所述监测模块（12）还能够与用于储存监测数据的后台数据库（2）无线连接；

供电模块（13），所述供电模块（13）连接于所述监测模块（12），用于向所述监测模块（12）供电。

2.根据权利要求1所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述避雷器在线监测装置（1）还包括：

壳体（14），所述第一监测线圈（10）、所述第二监测线圈（11）和监测模块（12）设置于所述壳体（14）内的容纳腔（15）中，且所述第一监测线圈（10）与所述第二监测线圈（11）位于同一轴线上；

所述壳体（14）上设置有第一通孔（141）和第二通孔（142），所述第一通孔（141）、所述第二通孔（142）沿所述第一监测线圈（10）与所述第二监测线圈（11）的轴线同轴开设。

3.根据权利要求2所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述壳体（14）还包括定位套管（148），所述定位套管（148）与所述第一通孔（141）同轴设置，且固定连接于所述壳体（14）内，所述定位套管（148）的内直径与所述第一通孔（141）的直径相等，所述定位套管（148）的外直径不大于所述第一监测线圈（10）和所述第二监测线圈（11）的内直径；所述第一监测线圈（10）和所述第二监测线圈（11）套设于所述定位套管（148）上。

4.根据权利要求2所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述供电模块（13）包括第一储能单元（132），用于为所述第一储能单元（132）充电的第一太阳能板（131）安装于所述壳体（14）上，所述第一储能单元（132）设置于所述容纳腔（15）内，所述第一储能单元（132）与所述监测模块（12）连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述第一储能单元（132）为电池或法拉电容器。

6.根据权利要求5所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述避雷器在线监测装置（1）还包括用于显示所述监测数据的显示模块（17），所述显示模块（17）与所述监测模块（12）连接。

7.根据权利要求6所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述避雷器在线监测装置（1）还包括天线（19），所述天线（19）安装与所述壳体（14）上，且所述天线（19）的一端穿过所述壳体（14）与所述监测模块（12）连接。

8.根据权利要求2-7任一所述的一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测装置，其特征在于：所述避雷器在线监测装置（1）还包括用于监测外界温湿度的温湿度监测模块（18），所述温湿度监测模块（18）的一端设置于所述容纳腔（15）外，所述温湿度监测模块（18）的另一端穿过所述壳体（14）与所述监测模块（12）连接。

9.一种应用于输电线路穿心式避雷器在线监测系统，其特征在于：包括后台数据库（2）、边缘物联代理装置（3）和上述权利要求8所述的避雷器在线监测装置（1）；

所述边缘物联代理装置（3）分别无线连接于所述避雷器在线监测装置（1）和所述后台数据库（2），用于汇集并储存所述避雷器在线监测装置（1）的监测数据，以及将所述监测数据上传至后台数据库（2）。

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