專利名稱：氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高壓一次設備性能監(jiān)測技術領域，涉及一種氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法和系統。
背景技術：
避雷器是保證電力系統安全運行的重要保護設備之一，主要用于限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起的內部過電壓。氧化鋅避雷器具有優(yōu)異的非線性伏安特性、體積小、重量輕、通流容量大等優(yōu)點， 采用它能顯著降低被保護電力設備的絕緣涉及水平，明顯降低設備投資，提高供電可靠性等，但在使用過程中因長期承受工頻電壓、沖擊電壓和各種外部環(huán)境因素影響，趨于老化， 其絕緣性能遭到破壞，致使氧化鋅避雷器失去作用而引起電力設備熱崩潰，甚至發(fā)生爆炸。 因而為確保避雷器正常發(fā)揮作用有必要對其性能進行定期檢測。氧化鋅避雷器阻性電流的量值通常占全電流的10% 20%，即使阻性電流增長了 100%，但反映到全電流上可能只有5%的變化。再者，受潮引起的增長與劣化引起的增長，僅僅依靠全電流的峰值變化是不可能準確判斷的。氧化鋅避雷器在線監(jiān)測系統反映的是氧化鋅避雷器正常運行時的阻性基波電流及1、3、5次諧波電流，因而能真實監(jiān)測氧化鋅避雷器的運行狀態(tài)，而且通過對一些已安裝的監(jiān)測系統分析，確實能有效檢測出多起絕緣缺陷，深得用戶的信賴。但目前大多數氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統大多沒有分析動作電流的大小， 且對時準確度也不是很高。氧化鋅避雷器動作電流的大小直接關系到氧化鋅避雷器的運行狀態(tài)。傳統的計數器只能反映超過100A以上電流的動作次數，無法區(qū)分超過氧化鋅避雷器額定通流容量的動作次數，而實際中，氧化鋅避雷器耐受額定通流容量的動作電流次數是有限的，國標GB 11032-2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器》中規(guī)定試品應能耐受20次峰值等于避雷器標稱額定放電電流而波形為8/20的雷電沖擊電流試驗。因此氧化鋅避雷器運行中如果超過額定通流容量的次數超過20次，其次數已超過國家標準要求，設備性能和運行狀態(tài)需進行認真評估。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為了滿足現有技術的需求，提供一種可對各電壓等級的氧化鋅避雷器運行狀態(tài)進行實時在線監(jiān)測的系統。本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的。氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，它包括以下兩部分服務器PC機單元和不少于一個現場監(jiān)測單元；每個現場監(jiān)測單元又由時鐘同步模塊、微控制器模塊、數據采樣處理轉換模塊、泄漏電流采集模塊依序連接組成；其中數據采樣處理轉換模塊還分別與電壓采集模塊、 沖擊電流采集模塊連接；微控制器模塊還與無線通信模塊連接。本實用新型所述微控制器模塊采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07。所述電壓采集模塊取樣的是電壓互感器二次側的電壓測量端子信號，有兩種結構，一種為通過導線直接從電壓互感器二次側端子箱內將電壓傳送給現場監(jiān)測單元；另一種為通過其內部控制器將PT 二次側的電壓信號進行采樣，并通過無線傳輸方式傳送至現場監(jiān)測單元。所述內部控制器采用8位單片機。泄漏電流采集模塊使用超微晶做鐵芯，采取有源電子電路網絡與副邊繞組直接相連，構成自適應動態(tài)零磁通調整回路，將傳感器以穿心方式直接安裝于運行設備的末屏接地線上。所述沖擊電流采集模塊采用穿心結構，采用羅格夫斯基線圈結構，設置有屏蔽盒，且出線的兩個接口從同一端口出來。所述無線通信模塊采用GPRS或3G的通信模塊。所述時鐘同步模塊接收GPS的時鐘信號。本實用新型系統可通過現場監(jiān)測單元對每個氧化鋅避雷器進行監(jiān)測。系統硬件利用DSP TMS320LF2407芯片采用浮點采集技術，快速采集大動態(tài)范圍的電流信號，真實有效地反映氧化鋅避雷器正常運行時的阻性基波電流及1、3、5次諧波電流，真實反映氧化鋅避雷器的運行狀態(tài)。通過安裝穿芯式沖擊電流傳感器，實時記錄氧化鋅避雷器的動作電流峰值和動作次數，便于對氧化鋅避雷器運行狀態(tài)全面客觀評估。該系統與被監(jiān)測氧化鋅避雷器的一次回路無直接電氣連接，不影響安全運行，結構簡單，便于施工和維護。下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步的闡述。

圖1是本實用新型的總體結構示意圖；圖2是本實用新型的現場監(jiān)測單元內部連接結構圖；圖3a和圖北是引線示意圖；圖4是屏蔽盒結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括以下兩部分服務器PC機單元和不少于一個現場監(jiān)測單元；每個現場監(jiān)測單元如圖2所示由時鐘同步模塊、微控制器模塊、數據采樣處理轉換模塊、泄漏電流采集模塊依序連接組成；其中數據采樣處理轉換模塊還分別與電壓采集模塊、沖擊電流采集模塊連接；微控制器模塊還與無線通信模塊連接?，F場監(jiān)測單元各部分的具體內容如下①微控制器模塊采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07，用于發(fā)送采集指令給泄漏電流采集模塊和沖擊電流采集模塊，分析處理數據采樣處理轉換模塊的信號，并將結果進行存儲、顯示和通過無線通信模塊發(fā)送至服務器PC機單元，接受時鐘同步模塊發(fā)送的制定進行時鐘對時。②電壓采集模塊主要取樣的是PT 二次側的電壓測量端子信號，有兩種結構，一種為通過導線直接從電壓互感器(PT) 二次側端子箱內將電壓傳送給現場監(jiān)測單元，一種考慮安裝的難易程度，通過其內部的控制器(可采用8位單片機)將PT 二次側的電壓信號進行采樣，并通過無線傳輸的方式傳送給現場監(jiān)測單元，這種方式在安裝時常將這一模塊放置PT 的二次端子控制箱內。③泄漏電流采集模塊使用超微晶做鐵芯，采取有源電子電路網絡與副邊繞組直接相連，構成自適應動態(tài)零磁通調整回路后，可使小電流傳感器測量精度有較大幅度提高，同時保持高穩(wěn)定度。將傳感器以穿心的方式直接安裝在運行設備的末屏接地線上。④沖擊電流采集模塊采用穿心結構，輸入阻抗極低，可耐受IOA工頻電流的作用以及IOkA雷電流的沖擊，滿足在線檢測的使用條件。采集的沖擊電流具有較高的di/dt，因而采用羅格夫斯基線圈結構，為減小高頻干擾對其準確性的影響主要考慮以下幾個問題A.因雷電流的頻帶很寬(0 幾百kHz)，須增加等效電感和減少等效電阻。使繞制的線圈線徑盡可能大，尋找線圈的合適匝數可使等效電感增大。B.為使后級電路線性，必須使從羅哥夫斯基線圈輸出的電流的線性度好。C.采用高壓傳輸可減少干擾，為避免線圈出口處引線分岔和外磁場的干擾，將線圈一端的引線回頭穿入線圈內部，再從另一端出來，這樣兩端的出頭便可合在一起，見圖 3a ；同時在整個線圈外加屏蔽以防線圈和測量回路受不必要的電容耦合。為避免屏蔽在線圈處形成短路匝，應在屏蔽上開個小縫見圖3b，以使主磁通進入線圈。羅格夫斯基線圈外觀結構采用屏蔽盒的方式對外界干擾進行消除，屏蔽盒見圖4 所示，其中1為羅哥夫斯線圈，2為鐵屏蔽盒，3為被測電流，4為切斷環(huán)流開槽，5為切斷磁旁路開槽。豊⑤數據采樣處理轉換模塊接收電壓采集模塊、泄漏電流采集模塊、沖擊電流采集模塊輸送的信號，將接收到的信號進行隔離、采樣保持、濾波、AD轉換后發(fā)送給微控制器模塊，同時也將接收到的指令分布傳輸給電壓采集模塊、泄漏電流采集模塊、沖擊電流采集模塊。⑥無線通信模塊聯絡服務器PC機和現場監(jiān)測單元的通信，具有光電隔離保護的功能，可采用目前GPRS和3G的通信技術。⑦時鐘同步模塊接收GPS的時鐘信號，負責所有其它現場監(jiān)測單元的同步對時。本實用新型具體實現的方法為服務器PC機單元通過無線通信模塊向各個變電站、電廠中的每個現場監(jiān)測單元發(fā)出異地同步采集命令，各就地監(jiān)測單元同時接受時鐘信號，并在預約的時刻實現各就地監(jiān)測單元的異地同步采樣，各就地監(jiān)測單元獲得帶時鐘信號或序列號的末屏電流信號及PT 二次側電壓信號后，通過對比各個上傳的信息，計算出氧化鋅避雷器設備的泄漏電流和沖擊電流情況。本實用新型中各部分的作用和實現方法服務器PC機單元利用JAVA編程技術編寫運行在PC機上的主程序，數據庫采用 ORACLE數據庫進行數據的分析、處理、存儲和整理，發(fā)布采集指令?，F場監(jiān)測單元接收服務器PC機單元發(fā)出的異地同步采集命令，和其他現場監(jiān)測單元進行同步對時，然后發(fā)送采集好的數據給服務器PC機單元。
權利要求1.氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征是，它包括以下兩部分服務器PC機單元和不少于一個現場監(jiān)測單元；每個現場監(jiān)測單元又由時鐘同步模塊、微控制器模塊、數據采樣處理轉換模塊、泄漏電流采集模塊依序連接組成；其中數據采樣處理轉換模塊還分別與電壓采集模塊、沖擊電流采集模塊連接；微控制器模塊還與無線通信模塊連接。
2.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述微控制器模土夬采用TI公司DSP芯片TMS320LFM07。
3.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述電壓采集模塊取樣的是電壓互感器二次側的電壓測量端子信號，有兩種結構，一種為通過導線直接從電壓互感器二次側端子箱內將電壓傳送給現場監(jiān)測單元；另一種為通過其內部控制器將 PT 二次側的電壓信號進行采樣，并通過無線傳輸方式傳送至現場監(jiān)測單元。
4.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述內部控制器采用8位單片機。
5.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，泄漏電流采集模塊使用超微晶做鐵芯，采取有源電子電路網絡與副邊繞組直接相連，構成自適應動態(tài)零磁通調整回路，將傳感器以穿心方式直接安裝于運行設備的末屏接地線上。
6.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述沖擊電流采集模塊采用穿心結構，采用羅格夫斯基線圈結構，設置有屏蔽盒，且出線的兩個接口從同一端口出來。
7.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述無線通信模塊采用GPRS或3G的通信模塊。
8.根據權利要求1所述的氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，其特征在于，所述時鐘同步模塊接收GPS的時鐘信號。
專利摘要氧化鋅避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統，包括服務器PC機單元和不少于一個現場監(jiān)測單元兩部分；每個現場監(jiān)測單元又由時鐘同步模塊、微控制器模塊、數據采樣處理轉換模塊、泄漏電流采集模塊依序連接組成；其中數據采樣處理轉換模塊還分別與電壓采集模塊、沖擊電流采集模塊連接；微控制器模塊還與無線通信模塊連接。本實用新型監(jiān)測系統除了對泄漏電流進行監(jiān)測外，還對沖擊電流進行動態(tài)監(jiān)測，測試結果準確可靠，測試過程簡單，周期短，能提供氧化鋅避雷器運行性能的具體數據，具有較好的實用價值。
文檔編號G01R31/02GK202041575SQ20102066079
公開日2011年11月16日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者丁心志, 王作松, 王賦 申請人:云南電力試驗研究院(集團)有限公司