避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)避雷器監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，電力系統(tǒng)中，避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法以泄漏電流監(jiān)測為基礎(chǔ)，提出了如泄漏電流法、補(bǔ)償法、三次諧波法(零序電流法)以及基波阻性電流法等方法進(jìn)行檢測。但是，這些方法僅適用于不帶串聯(lián)間隙的避雷器，對于帶間隙的避雷器，因避雷器不直接與系統(tǒng)接觸，導(dǎo)致采用監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)下的泄露電流的方法不能應(yīng)用于帶間隙的避雷器。

近年來，國內(nèi)許多電網(wǎng)公司為減少輸電線路雷擊過電壓而造成斷路器跳閘，在輸電線路上安裝了帶間隙型線路避雷器，帶間隙型輸電線路避雷器的使用極大地減少了雷害事故的發(fā)生，得到了廣泛的應(yīng)用。然而因帶間隙型避雷器不直接接觸輸電線路，避雷器在長期運(yùn)行中導(dǎo)致保護(hù)特性下降，電網(wǎng)運(yùn)行單位無法直觀地了解，必須停電試驗(yàn)檢查，因此對于間隙型線路避雷器在線的狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的第一方面，提供一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括避雷器、陶瓷電容絕緣子、電流互感器以及電壓電流監(jiān)測裝置，其中：

所述避雷器一側(cè)與高壓輸電線路具有一定間隙、另一側(cè)與地線電連接，所述電流互感器串聯(lián)設(shè)置在所述避雷器和地線之間；

所述陶瓷電容絕緣子包括依次電連接的高壓臂和低壓臂，所述高壓臂電連接至高壓輸電線路，所述低壓臂與地線電連接；

所述電壓電流監(jiān)測裝置分別與所述電流互感器和陶瓷電容絕緣子連接。

優(yōu)選地，所述電壓電流監(jiān)測裝置包括電流信號處理電路、電壓信號處理電路、信號轉(zhuǎn)換電路和處理器，其中：

所述電流信號處理電路與所述電流互感器電連接，所述電壓信號處理電路連接至所述陶瓷電容絕緣子的低壓臂和高壓臂之間；

所述電流信號處理電路和電壓信號處理電路分別與所述信號轉(zhuǎn)換電路電連接；

所述信號轉(zhuǎn)換電路與所述處理器電連接。

優(yōu)選地，所述電壓電流監(jiān)測裝置還包括傳輸模塊，所述傳輸模塊與所述處理器電連接，且所述傳輸模塊與后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心通信連接，所述傳輸模塊設(shè)置為GPRS模塊或WIFI模塊。

優(yōu)選地，所述電壓電流監(jiān)測裝置還包括匹配電阻，所述匹配電阻一端與所述陶瓷電容絕緣子的低壓臂電連接，另一端與所述電壓信號處理電路電連接。

優(yōu)選地，所述電壓電流監(jiān)測裝置還包括取電模塊，所述取電模塊分別電連接至所述電流信號處理電路、電壓信號處理電路、信號轉(zhuǎn)換電路和處理器。

優(yōu)選地，所述高壓臂和低壓臂之間的分壓比為500-3000，所述高壓臂的電容量為10pF-10nF，所述低壓臂的電容量為10nF-10uF。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括避雷器、陶瓷電容絕緣子、電流互感器以及電壓電流監(jiān)測裝置，其中：所述避雷器一側(cè)與高壓輸電線路具有一定間隙、另一側(cè)與地線電連接，所述電流互感器串聯(lián)設(shè)置在所述避雷器和地線之間；所述陶瓷電容絕緣子包括依次電連接的高壓臂和低壓臂，所述高壓臂電連接至高壓輸電線路，所述低壓臂與地線電連接；所述電壓電流監(jiān)測裝置分別與所述電流互感器和陶瓷電容絕緣子連接。通過采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的監(jiān)測系統(tǒng)和方法能夠根據(jù)陶瓷電容絕緣子的高壓臂和低壓臂構(gòu)成的分壓單元，監(jiān)測避雷器兩端的殘壓，并通過電壓電流監(jiān)測裝置直接檢測避雷器動(dòng)作電流和殘壓，從而對避雷器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而分析比較判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，利用高壓陶瓷電容絕緣子絕緣強(qiáng)度高、機(jī)械性能好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，直接掛在輸電線路上構(gòu)成分壓單元，兼取電及分壓器作用，能夠完整準(zhǔn)確地記錄避雷器殘壓波形及動(dòng)作次數(shù)，結(jié)合安裝在避雷器尾端與地之間連線的電流互感器獲得的避雷器動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作電流，利用避雷器殘壓波形、動(dòng)作電流波形即可實(shí)時(shí)判斷在線避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠大大減少需要斷電監(jiān)測造成的損失，并能有效地指導(dǎo)避雷器的維護(hù)和更換，提高電力系統(tǒng)的防雷水平。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本實(shí)用新型。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法的流程示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法的流程示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本實(shí)用新型相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本實(shí)用新型的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，該避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括避雷器1、陶瓷電容絕緣子、電流互感器2、電壓電流監(jiān)測裝置3、高壓輸電線路、桿塔和后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4。其中，

所述避雷器1一側(cè)與高壓輸電線路具有一定間隙、另一側(cè)與地線電連接，所述電流互感器2串聯(lián)設(shè)置在所述避雷器1和地線之間，用于監(jiān)測避雷器1的動(dòng)作電流，且所述電流互感器2固定在桿塔上；所述陶瓷電容絕緣子包括依次電連接的高壓臂C1和低壓臂C2，所述高壓臂C1電連接至高壓輸電線路，所述低壓臂C2與地線電連接，從而使高壓臂C1和低壓臂C2構(gòu)成分壓單元，其中，所述高壓臂C1和低壓臂C2之間的分壓比為500-3000，所述高壓臂C1的電容量為10pF-10nF，所述低壓臂C2的電容量為10nF-10uF；所述電壓電流監(jiān)測裝置3分別與所述電流互感器2和陶瓷電容絕緣子連接，所述電壓電流監(jiān)測裝置3與后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4通信連接。從而，由電壓電流監(jiān)測裝置3將采集的電壓和電流信號發(fā)送至后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4，以便后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4根據(jù)所述動(dòng)作電流波形和電壓波形的變化確定避雷器是否異常。

另外，參見圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測原理結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該系統(tǒng)包括高壓輸電線路、避雷器1、電流互感器2、包括高壓臂和低壓臂的陶瓷電容絕緣子以及電壓電流監(jiān)測裝置3。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述避雷器1的一端與高壓輸電線路之間具有一定間隙，另一端與地線連接，從而形成間隙型線路避雷器，且所述避雷器1和地線之間并接電流互感器；所述陶瓷電容絕緣子包括由高壓臂C1和低壓臂C2組成的分壓單元，其中，所述低壓臂C2包括多個(gè)并聯(lián)連接的電容，從而使得低壓臂C2的電容量小于高壓臂C1的電容量，其中，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述高壓臂C1的電容量可以為10pF-10nF，所述低壓臂的電容量可以為10nF-10uF。

其中，所述電壓電流監(jiān)測裝置3包括電流信號處理電路32、電壓信號處理電路31、信號轉(zhuǎn)換電路33和處理器34，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述電流信號處理電路32和電壓信號處理電路31可均稱為數(shù)據(jù)采集電路，主要用于采集電壓和電流信號；其中，所述電流信號處理電路32與所述電流互感器2電連接，用于接收電流互感器2采集的避雷器1的動(dòng)作電流；所述電壓信號處理電路31連接至所述陶瓷電容絕緣子的低壓臂和高壓臂之間，用于接收避雷器1兩側(cè)的電壓；且所述電流信號處理電路32和電壓信號處理電路31分別與所述信號轉(zhuǎn)換電路33電連接，所述信號轉(zhuǎn)換電路33與所述處理器34電連接，從而使得電流信號處理電路32和電壓信號處理電路31采集的電流和電壓信號進(jìn)行模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)換，便于處理器34直接對數(shù)字信號的處理，提高工作效率。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述電壓電流監(jiān)測裝置3還包括傳輸模塊和取電模塊35，所述取電模塊35分別電連接至所述電流信號處理電路32、電壓信號處理電路31、信號轉(zhuǎn)換電路33和處理器34，且所述取電模塊35還連接至陶瓷電容絕緣子的低壓臂C2和高壓臂C1之間，從而由該取電模塊35通過陶瓷電容絕緣子獲得電能，并為所述電流信號處理電路32、電壓信號處理電路31、信號轉(zhuǎn)換電路33和處理器34供電，且所述傳輸模塊與所述處理器34電連接，且所述傳輸模塊與后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4通信連接，在具體實(shí)施過程中，所述傳輸模塊設(shè)置為GPRS模塊或WIFI模塊。

另外，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，所述電壓電流監(jiān)測裝置3還包括匹配電阻R，所述匹配電阻R的一端與所述陶瓷電容絕緣子的低壓臂C2電連接，所述匹配電阻R的另一端與所述電壓信號處理電路電連接。

通過采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的避雷器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過電壓電流監(jiān)測系統(tǒng)分別采集避雷器的動(dòng)作電流和電壓，其中，高壓陶瓷電容器是以介電陶瓷為核心材料的環(huán)氧樹脂灌封的電容器，其具有絕緣強(qiáng)度高，體積小以及頻率特性好等特點(diǎn)，已被大量用作配網(wǎng)開關(guān)柜驗(yàn)電器材的分壓元件。因此能利用該特點(diǎn)，將其封裝于絕緣支柱內(nèi)部或制造成高絕緣強(qiáng)度的各式輸電線路陶瓷電容絕緣子，與輸電線路直接相連或并聯(lián)在線路避雷器兩端，構(gòu)成分壓單元，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)過電壓監(jiān)測和避雷器的殘壓監(jiān)測。結(jié)合安裝在避雷器尾端與地連線之間的電流互感器獲得的避雷器動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作電流，利用避雷器的殘壓及動(dòng)作電流波形判斷避雷器的狀態(tài)，可有效解決線路避雷器監(jiān)測的難題。

同時(shí)，利用高壓陶瓷電容絕緣子絕緣強(qiáng)度高、機(jī)械性能好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，直接掛在輸電線路上構(gòu)成分壓單元，兼取電及分壓器作用，能夠完整準(zhǔn)確地記錄避雷器殘壓波形及動(dòng)作次數(shù)，結(jié)合安裝在避雷器尾端與地之間連線的電流互感器獲得的避雷器動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作電流，利用避雷器殘壓波形、動(dòng)作電流波形即可判斷避雷器的運(yùn)行狀態(tài)，從而有效提高對避雷器狀態(tài)的監(jiān)測效率和精準(zhǔn)度。

參見圖3所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法的流程示意圖，如圖3所示，該方法可以包括以下步驟。

在步驟S101中，實(shí)時(shí)獲取設(shè)置在避雷器靠近地線一端電流互感器的動(dòng)作電流，以及陶瓷電容絕緣子低壓臂上的電壓。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，可以通過電壓電流監(jiān)測裝置3中的電壓信號處理電路和電流信號處理電路分別采集陶瓷電容絕緣子低壓臂上的電壓和電流互感器2的動(dòng)作電流。

當(dāng)獲取到動(dòng)作電流和電壓時(shí)，在步驟S102中，根據(jù)所述電壓或動(dòng)作電流啟動(dòng)電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形以及電流波形。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，參見圖4所示，步驟S102可以詳細(xì)包括以下步驟：

在步驟S1021中，判斷所述電壓是否大于系統(tǒng)電壓的1.2倍或1.5倍，或著，判斷所述電壓是否含有500Hz-2000Hz的高頻信號。

其中，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，對于中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)判斷所述電壓是否大于系統(tǒng)電壓的1.2倍，對于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)判斷所述電壓是否大于系統(tǒng)電壓的1.5倍，1.2倍或1.5倍的系統(tǒng)電壓也被稱為發(fā)生殘壓的電壓閾值大小，從而根據(jù)判斷電壓值的大小以及分析電壓中是否包含500Hz-2000Hz的高頻信號來判斷是否啟動(dòng)電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形、電流波形。

在步驟S1022中，當(dāng)所述電壓大于系統(tǒng)電壓的1.2倍或1.5倍，或著，當(dāng)所述電壓包含有500Hz-2000Hz的高頻信號時(shí)，啟動(dòng)電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形、電流波形。

另外，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，可以參見圖5所示的避雷器狀態(tài)監(jiān)測方法的流程示意圖，如圖5所示，該步驟S102還可以包括如下步驟：

在步驟S1023中，判斷所述動(dòng)作電流的電流幅值是否大于0.2kA。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，可以根據(jù)動(dòng)作電流的電流幅值啟動(dòng)電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形、電流波形。

當(dāng)所述電流幅值大于0.2kA時(shí)，在步驟S1024中，啟動(dòng)電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形、電流波形。否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟S101。

在步驟S103中，當(dāng)所述過電壓波形的過電壓幅值超過避雷器額定殘壓幅值的0.5倍或電流幅值超過額定標(biāo)稱放電電流0.1倍時(shí)，判斷避雷器的狀態(tài)。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，當(dāng)所述過電壓波形的過電壓幅值超過避雷器額定殘壓幅值的0.5倍或電流幅值超過額定標(biāo)稱放電電流0.1倍時(shí)，由后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4根據(jù)殘壓波形計(jì)算出殘壓值、殘壓波形的上升時(shí)間和半波時(shí)間，由后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心4根據(jù)動(dòng)作電流計(jì)算出動(dòng)作電流峰值、動(dòng)作電流的上升時(shí)間和半波時(shí)間，從而將殘壓波形的殘壓值、上升時(shí)間和半波時(shí)間、將電流波形的動(dòng)作電流峰值、上升時(shí)間和半波時(shí)間，與試驗(yàn)得到的數(shù)值和理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析來確定避雷器1是否異常。

另外，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，在步驟S102中由電壓電流監(jiān)測裝置記錄20-100ms內(nèi)的過電壓波形以及電流波形后，電壓電流監(jiān)測裝置將記錄的20-100ms內(nèi)的過電壓波形、電流波形發(fā)送至后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心，當(dāng)過電壓幅值超過避雷器額定殘壓幅值的0.5倍或電流幅值超過額定標(biāo)稱放電電流0.1倍時(shí)，后臺避雷器狀態(tài)監(jiān)測中心分析處理20-100ms的過電壓波形、電流波形，計(jì)算出殘壓值、殘壓波形的上升時(shí)間和半波時(shí)間、動(dòng)作電流峰值、動(dòng)作電流的上升時(shí)間和半波時(shí)間等，與試驗(yàn)得到的數(shù)值和理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析來判斷避雷器的狀態(tài)。如殘壓值超出額定值、半波時(shí)間極短、電壓波形和電流波形出現(xiàn)異常等則認(rèn)為避雷器存在異常。具體的判斷比較方式在本實(shí)用新型實(shí)施例中不詳細(xì)闡述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里實(shí)用新型的公開后，將容易想到本實(shí)用新型的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本實(shí)用新型的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本實(shí)用新型的一般性原理并包括本實(shí)用新型未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本實(shí)用新型的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本實(shí)用新型的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。