專利名稱：無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及避雷器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置。是通過(guò)無(wú)殘壓的方法對(duì)避雷器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)MOA研究的深入，逐漸出現(xiàn)了一些在線監(jiān)測(cè)儀器。這些儀器攜帶方便，使用簡(jiǎn)單，不用停電拆除Μ0Α，采用人工巡檢的方式，直接測(cè)量MOA的泄漏電流、電壓等性能參數(shù)，大大提高了工作效率，避免了離線監(jiān)測(cè)的諸多不便。但是MOA的運(yùn)行工況非常復(fù)雜，相間耦合電容和系統(tǒng)電壓諧波的影響相互交織在一起。采用上述這些在線監(jiān)測(cè)儀器對(duì)MOA進(jìn)行監(jiān)測(cè)還存在著檢測(cè)精度低，實(shí)時(shí)性不夠等缺點(diǎn)。如今現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的避雷器在線監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部都安裝電阻片，這樣就使得裝置在受到雷擊時(shí)留有殘壓，并且此類裝置只能測(cè)量全電流峰值，無(wú)法測(cè)量阻性電流值，缺少了避雷器狀態(tài)的一個(gè)重要判據(jù)。傳統(tǒng)的避雷器監(jiān)測(cè)裝置也不具有遠(yuǎn)程通信功能，不符合當(dāng)前智能變電站的基本要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供了一種無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置。目的是為了實(shí)現(xiàn)各電壓等級(jí)避雷器的在線監(jiān)測(cè)，可以完全替代傳統(tǒng)的全電流表和動(dòng)作計(jì)數(shù)器，顯著提高工作效率。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，包括外殼體和內(nèi)部電路板殼體上設(shè)有外蓋，外蓋開有顯示屏窗口，LED顯示器安裝在端蓋上從窗口中顯示；外蓋上還設(shè)有凸起、電纜穿線孔及插座；內(nèi)部電路板包括傳感器部分、中央處理器MCU、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)電路、信號(hào)測(cè)量及變換電路、保護(hù)電路及通信電路；其中互感器連接在殼體內(nèi)，互感器引出線與電路板接線端子相連；電路板引線避雷器泄漏電流直接進(jìn)入信號(hào)測(cè)量及變換電路，在經(jīng)過(guò)信號(hào)變換后進(jìn)入中央處理器M⑶；時(shí)鐘電路與中央處理器MCU連接；存儲(chǔ)電路也與中央處理器MCU連接；中央處理器MCU直接發(fā)送數(shù)據(jù)到保護(hù)電路及通信電路，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS485電平傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。所述的顯示屏窗口由工程透明塑料密封。所述的凸起為耳狀，設(shè)有兩個(gè)。所述的外蓋材質(zhì)為鑄鋁。所述的插座設(shè)有兩個(gè)，為五芯金屬航空插座，其中第三芯為通信接口，第二芯為電源接口 ；插座的插頭部分焊接五芯屏蔽電纜。所述的互感器采用小電流穿心互感器。所述的中央處理器MCU采用C8051系列高性能單片機(jī)，具有12位AD和SP1、UART接口。[0014]本實(shí)用新型具備的功能是能夠在線監(jiān)測(cè)避雷器全電流、阻性電流、動(dòng)作次數(shù)等參數(shù)，并具有本地顯示、遠(yuǎn)程通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。裝置適用于各電壓等級(jí)避雷器的在線監(jiān)測(cè)，可以完全替代傳統(tǒng)的全電流表和動(dòng)作計(jì)數(shù)器。裝置也具有遠(yuǎn)程通信功能，采用M0DBUS-RTU協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)RS485通信接口，通信參數(shù)可靈活配置，方便與綜合狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元(主IED)進(jìn)行通信。帶有時(shí)間戳的全電流、阻性電流和動(dòng)作次數(shù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以在裝置內(nèi)部存儲(chǔ)I年以上。當(dāng)裝置所監(jiān)測(cè)的避雷器電流值超過(guò)用戶設(shè)定值時(shí)，將輸出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)避雷器老化或受潮問(wèn)題，防止故障的發(fā)生。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果監(jiān)測(cè)裝置采用穿心式互感器取樣，測(cè)量精準(zhǔn)，通過(guò)雷擊電流時(shí)不會(huì)殘留壓降，并且對(duì)取樣信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后送入到處理器，經(jīng)過(guò)DFT算法提取出基波及三次諧波，從而得出更精確的全電流和阻性電流值，運(yùn)行人員可以方便的查看避雷器的運(yùn)行狀態(tài)。能夠在線監(jiān)測(cè)避雷器全電流、阻性電流、動(dòng)作次數(shù)等參數(shù)，并具有本地顯示、遠(yuǎn)程通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。適用于各電壓等級(jí)避雷器的在線監(jiān)測(cè)，可以完全替代傳統(tǒng)的全電流表和動(dòng)作計(jì)數(shù)器，其應(yīng)用前景廣闊。達(dá)到的效果①加快MOA工況判斷的速度和精度；②實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視與故障預(yù)測(cè)；③減少監(jiān)測(cè)費(fèi)用。MOA遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)具有較大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中顯示屏窗口 I，互感器2，插座3，凸起4，外蓋5，中央處理器MCU 6，存儲(chǔ)電路7、Flash存儲(chǔ)器8，信號(hào)測(cè)量及變換電路9、放大電路10，基準(zhǔn)源電路11，負(fù)電壓電路12，保護(hù)電路13，電容14，保護(hù)電路及通信電路15，電壓瞬態(tài)抑制管16，時(shí)鐘電路17，比較器18。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本實(shí)用新型的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)描述。本實(shí)用新型是一種無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，硬件部分主要包括外殼體和內(nèi)部電路板殼體上設(shè)有外蓋5,外蓋5開有顯不屏窗口 I,LED顯不器安裝在端蓋上從窗口中顯示；外蓋5上還設(shè)有凸起4、電纜穿線孔及插座3 ;內(nèi)部電路板包括傳感器部分、中央處理器MCU 6、保護(hù)電路及通信電路15、存儲(chǔ)電路7、信號(hào)測(cè)量及變換電路9、電容14。其中互感器2連接在殼體內(nèi)，互感器2引出線與電路板接線端子相連；電路板引線避雷器泄漏電流直接進(jìn)入信號(hào)測(cè)量及變換電路9，在經(jīng)過(guò)信號(hào)變換后進(jìn)入中央處理器MCU 6 ;時(shí)鐘電路17與中央處理器MCU 6連接；存儲(chǔ)電路7也與中央處理器MCU 6連接，便于存儲(chǔ)電流和時(shí)間數(shù)據(jù)。中央處理器MCU 6直接發(fā)送數(shù)據(jù)到保護(hù)電路及通信電路15，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS485電平傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。本實(shí)用新型所述監(jiān)測(cè)裝置的外蓋5材質(zhì)為鑄鋁，端蓋上開有顯示屏窗口 1，窗口由工程透明塑料密封。具有寬溫功能的LED顯示器安裝在端蓋上從窗口中顯示。鑄鋁盒背部有兩個(gè)耳狀凸起4，用于將外殼固定到避雷器底座上。外殼盒體部分開有電纜穿線孔，避雷器接地線穿過(guò)盒體后接入大地。殼體下方安裝兩個(gè)芯金屬航空插座3，其中第三芯為通信接口，第二芯為電源接口。插頭部分可以焊接屏蔽電纜。內(nèi)部電路傳感器采用小電流穿心互感器2，采用樹脂把互感器澆灌到盒體內(nèi)部，互感器引出線至電路板接線端子處。中央處理器MCU 6采用C8051系列高性能單片機(jī)，具有12位AD和SP1、UART接口。時(shí)鐘芯片DS1302 17采用32. 768Hz晶振提供高精度的時(shí)基。存儲(chǔ)電路7，采用Flash存儲(chǔ)器8和EEPROM存儲(chǔ)芯片，分別能夠存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)16M字節(jié)和指針數(shù)據(jù)256字節(jié)。信號(hào)測(cè)量及變換電路9，信號(hào)通過(guò)互感器2進(jìn)入到信號(hào)測(cè)量及變換電路9，經(jīng)過(guò)信號(hào)變換調(diào)制成可供單片機(jī)采集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)軟件算法處理。保護(hù)電路13，在信號(hào)的輸入端口加入電壓瞬態(tài)抑制電路以保護(hù)測(cè)量及變換電路不至于在雷電場(chǎng)合下受損。電壓瞬態(tài)抑制管(TVS)的選擇條件要滿足直流擊穿電壓大于采樣電路能承受的最大值Uixw >λ/ χ/￡ X Λ，最大沖擊電流能夠承受流過(guò)避雷器最大雷電電流。通信電路，通信電路采用RS485電路，差分電平傳輸方式令通信距離更遠(yuǎn)，抗干擾性更強(qiáng)，通信協(xié)議采用M0DBUS-RTU協(xié)議，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)CRC16校驗(yàn)可使通信傳輸更可靠。計(jì)數(shù)電路采用觸發(fā)器觸發(fā)單片機(jī)中斷端口，從而進(jìn)行計(jì)數(shù)功能。工作原理無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置采用雙CT采樣電流信號(hào)和雷擊信號(hào)，通過(guò)一個(gè)精密互感器采集出避雷器泄漏電流，經(jīng)過(guò)信號(hào)測(cè)量及變換電路9，進(jìn)入中央處理器MCU 6，中央處理器MCU 6內(nèi)部AD可以根據(jù)用戶設(shè)置啟動(dòng)，當(dāng)啟動(dòng)采集命令后，處理器讀取一個(gè)周波256個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)離散傅立葉算法，提取出基波和三次諧波，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間的全電流值和阻性電流值，并且存儲(chǔ)到FLASH芯片8中，存儲(chǔ)時(shí)間為I年，用戶也可以調(diào)取存儲(chǔ)器的歷史數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)功能是采用高頻互感器，當(dāng)發(fā)生避雷器發(fā)生雷擊或者線路過(guò)電壓時(shí)，流出避雷器的電流突然增大，高頻互感器可以提取雷擊或過(guò)電壓信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)整流，TVS電壓瞬態(tài)抑制管16保護(hù)，最后對(duì)電容14充電，電壓升高至基準(zhǔn)電壓后觸發(fā)比較器18，比較器18輸出高電平進(jìn)入處理器中斷，并記錄此次雷擊或過(guò)電壓信號(hào)。本裝置通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302 17使每次的電流數(shù)據(jù)和雷擊數(shù)據(jù)帶上時(shí)間戳，便于數(shù)據(jù)查詢及故障診斷。本實(shí)用新型是通過(guò)精密電流互感器對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理及變換電路轉(zhuǎn)換成處理器可接受范圍的電壓信號(hào)，在處理器中利用快速傅立葉算法進(jìn)行計(jì)算，得出避雷器全電流和阻性電流。裝置的計(jì)數(shù)功能是采用高頻互感器取樣，大電流沖擊下觸發(fā)比較器，保持并記錄。兩種信號(hào)的采集都是采用穿心式互感器，因此在裝置內(nèi)部無(wú)殘壓，很好解決了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置在避雷器受到雷擊后，裝置存留殘壓高，從而影響避雷器壽命問(wèn)題。本實(shí)用新型的裝置還采用離散傅立葉算法，很好的提取出避雷器的全電流和阻性電流，測(cè)量精度得到提高。無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)測(cè)量方法是器的泄漏電流經(jīng)過(guò)無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置的穿心式電流互感器，電流信號(hào)進(jìn)入電流電壓轉(zhuǎn)換電路，把電流變換成電壓信號(hào)，在經(jīng)過(guò)電壓信號(hào)調(diào)理電路后變換成MCU可以接受的電壓幅值，最后進(jìn)入MCU進(jìn)行計(jì)算，在經(jīng)過(guò)DFT離散傅立葉變換后，采集的電流信號(hào)分解出全電流和阻性電流的基波值，在顯示屏以輪詢方式顯示數(shù)據(jù)并存在FLASH存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的指針存放在E2PR0M中，可以多次擦寫；當(dāng)上位機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，MCU通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)接收到命令，并通過(guò)UART串口發(fā)出相應(yīng)返回?cái)?shù)據(jù)。所述的把電流變換成電壓信號(hào)是采用高頻互感器感應(yīng)大電流的出現(xiàn)，當(dāng)有大電流通過(guò)高頻互感器后，在互感器二次側(cè)輸出一定的幅值的電流，經(jīng)過(guò)比較電路后形成脈沖信號(hào)并直接觸發(fā)MCU中斷功能，此時(shí)MCU記錄雷電流或過(guò)電壓發(fā)生一次，并且把實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)所記錄的時(shí)間一起存入FLASH存儲(chǔ)器中。一、計(jì)算公式諧波分析法的基本原理如下任意周期性函數(shù)f(t)只要滿足狄里赫利條件，即給定的周期性函數(shù)在有限的區(qū)間內(nèi)，只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)和有限個(gè)極大值和極小值，而電工技術(shù)中所遇到的周期函數(shù)通常都滿足這個(gè)條件。則f (t)均可分解為由直流分量和各次諧波所組成的傅里葉級(jí)數(shù)[0032]
權(quán)利要求1.無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，包括外殼體和內(nèi)部電路板其特征是殼體上設(shè)有外蓋(5)，外蓋(5)開有顯示屏窗口( I )，LED顯示器安裝在端蓋上從窗口中顯示；外蓋(5)上還設(shè)有凸起(4)、電纜穿線孔及插座(3)；內(nèi)部電路板包括傳感器部分、中央處理器MCU (6 )、時(shí)鐘電路(17 )、存儲(chǔ)電路(7 )、信號(hào)測(cè)量及變換電路(9)、保護(hù)電路及通信電路(15)；其中互感器(2)連接在殼體內(nèi)，互感器(2)引出線與電路板接線端子相連；電路板引線避雷器泄漏電流直接進(jìn)入信號(hào)測(cè)量及變換電路(9)，在經(jīng)過(guò)信號(hào)變換后進(jìn)入中央處理器 MCU (6);時(shí)鐘電路(17)與中央處理器MCU (6)連接；存儲(chǔ)電路(7)也與中央處理器MCU (6) 連接；中央處理器MCU (6)直接發(fā)送數(shù)據(jù)到保護(hù)電路及通信電路(15)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS485電平傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的顯示屏窗口(I)由工程透明塑料密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的凸起(4)為耳狀，設(shè)有兩個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的外蓋(5)材質(zhì)為鑄鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的插座(3)設(shè)有兩個(gè)，為五芯金屬航空插座，其中第三芯為通信接口，第二芯為電源接口 ； 插座(3)的插頭部分焊接五芯屏蔽電纜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的互感器(2)采用小電流穿心互感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征是所述的中央處理器MCU (6)采用C8051系列高性能單片機(jī)，具有12位AD和SP1、UART接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及避雷器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)間隙金屬氧化物避雷器無(wú)殘壓監(jiān)測(cè)裝置。是通過(guò)無(wú)殘壓的方法對(duì)避雷器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型包括外殼體和內(nèi)部電路板在體上設(shè)有外蓋，外蓋開有顯示屏窗口，LED顯示器安裝在端蓋上從窗口中顯示；外蓋上還設(shè)有凸起、電纜穿線孔及插座；內(nèi)部電路板包括傳感器部分、中央處理器MCU、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)電路、信號(hào)測(cè)量及變換電路、保護(hù)電路及通信電路。本實(shí)用新型能夠在線監(jiān)測(cè)避雷器全電流、阻性電流、動(dòng)作次數(shù)等參數(shù)，并具有本地顯示、遠(yuǎn)程通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。適用于各電壓等級(jí)避雷器的在線監(jiān)測(cè)，可以完全替代傳統(tǒng)的全電流表和動(dòng)作計(jì)數(shù)器，其應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)G01R19/17GK202854247SQ201220477498
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者高強(qiáng), 鐘丹田, 耿寶宏, 劉齊, 王茂軍, 李洪凱, 張靜, 原峰, 李平 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 遼寧省電力有限公司朝陽(yáng)供電公司, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 遼寧東科電力有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司