一种可故障预警的避雷器在线监测装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及避雷器状态监测技术领域，具体为一种可故障预警的避雷器在线监测装置及其控制方法。


背景技术：

2.目前，国内避雷器在线监测仪大多数都是通过测量避雷器的全电流并通过机械指针指向电流表盘刻度的方式来监测避雷器的运行状况，在发生雷击情况时，监测仪上的机械雷击计数器数值增加，这种监测仪的优点是安装简单，读数直观。但是其不足是测量的数据准确性不高，同时这种机械指针式监测仪在指针卡塞时，巡视人员无法判断出避雷器的正确状态。并且这种监测仪严重依赖于巡视人员的主动观察，在变电站大规模应用的情况下容易出现数据超标但巡视人员无法及时发现以及监测仪指针卡塞甚至损坏无法监测避雷器状态而巡视人员无法识别的问题。对于雷击较为频繁的地区，这种监测仪也无法统计雷击电流的大小和时间，无法做出避雷器的早期失效预警。
3.另外，根据《电力设备预防性试验规程》(dl/t596
‑
1996)及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(gb50150
‑
2006)的规定：测量避雷器在持续运行电压下的持续电流，基准周期内全电流测量值与初始值比较，超过20％应加强监测；同组相邻避雷器数据差值超过20％应加强监测；当测试时的环境温度高于或低于测试初始值的环境温度时，按温度每升高10％，电流增大3％
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5％进行换算。而目前常用的避雷器在线监测仪以及一体式避雷器及其在线监测系统均不具备相间数据比较以及不同温度下的数据换算，故而存在数据监测不准，数据比较不全面的问题。
4.现有申请号cn202011203914.x的发明公开了一种一体式避雷器及其在线监测系统。
5.该发明虽然解决了一些问题，但是在使用时依然存在以下等问题需要解决：
6.1、该发明没有考虑到环境温度的改变对电流的影响；
7.2、该发明没有考虑《电力设备预防性试验规程》(dl/t596
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1996)及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(gb50150
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2006)规定：测量避雷器在持续运行电压下的持续电流，基准周期内全电流测量值与初始值比较；
8.3、该发明无法对同组相邻避雷器数据进行比较，没有考虑到《电力设备预防性试验规程》(dl/t596
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1996)及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(gb50150
‑
2006)的规定。
9.于是，本技术人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的避雷器监测装置及控制方法予以研究改良，提供一种可故障预警的避雷器在线监测装置及其控制方法，以期达到更具有实用价值性的目的。


技术实现要素：

10.(一)解决的技术问题
11.针对现有技术的不足，本发明提供了一种可故障预警的避雷器在线监测装置及其控制方法，解决了传统机械指针式避雷器监视器监测数据不准以及装置无法自检，并且缺乏与同组相邻避雷器直接进行数据对比的问题。
12.(二)技术方案
13.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可故障预警的避雷器在线监测装置，包括雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路、单片机主控单元，所述雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路均与单片机主控单元电性连接，所述单片机主控单元电性连接有电子水墨屏、测温模块和zigbee模块，所述zigbee模块用于同一组避雷器相间数据交换并将比较结果发送给单片机主控单元。
14.优选的，所述单片机主控单元电性连接有红外人体感应模块和远程通讯模块。
15.优选的，包括锂电池，所述锂电池分别与雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路、电子水墨屏、测温模块、zigbee模块、红外人体感应模块和远程通讯模块电性连接，所述锂电池电性连接有光伏智能充电管理电路。
16.优选的，包括电流表机械指针和避雷器，所述避雷器分别与雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路电性连接，所述电流表机械指针与避雷器常态电流电路电性连接。
17.一种可故障预警的避雷器在线监测装置的控制方法，包括led背光板，所述led背光板分别与单片机主控单元、锂电池电性连接，包括如下步骤：
18.步骤一：锂电池通过光伏智能充电管理电路生成4.2v直流电vdd、
‑
4.2v直流电vee、3.3v直流电vcc供给装置系统芯片用电；
19.步骤二：装置系统初始化；
20.步骤三：光伏智能充电管理电路采集锂电池电压数据并输入单片机主控单元；
21.步骤四：光伏智能充电管理电路采集太阳能电池电压和电流数据并输入单片机主控单元；
22.步骤五：单片机主控单元根据采集到的数据自适应跟踪太阳能电池最大功率点；
23.步骤六：单片机主控单元根据采集到的数据判断锂电池输出功率是否大于太阳能电池最大充电功率，如果是，则进入步骤七；反之，则进入步骤八；
24.步骤七：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率达到最大，并进入步骤十一；
25.步骤八：判断锂电池是否处于满电状态，如果是，则进入步骤九；反之，则进入步骤十；
26.步骤九：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率等于锂电池输出功率，并进入步骤十一；
27.步骤十：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率大于锂电池输出功率，太阳能电池边给装置供电，边给锂电池充电，并进入步骤十一；
28.步骤十一：避雷器上是否发生雷击，如果是，则进入步骤十二；反之，则进入步骤十四；
29.步骤十二：雷击电流测量电路测量雷击电流并传输到单片机主控单元；
30.步骤十三：雷击指示器动作电路获得能量控制线圈动作，雷击计数加1并进入步骤十六；
31.步骤十四：避雷器常态电流检测电路检测避雷器运行状态下的全电流通过电流表机械指针显示全电流数据，同时将电流数据传输给单片机主控单元；
32.步骤十五：测温模块测量环境温度并将环境温度传输给单片机主控单元；
33.步骤十六：巡视人员是否查验避雷器运行状态，如果是，则进入步骤十七；反之，则进入步骤二十；
34.步骤十七：单片机主控单元判断是否处于夜间状态，如果是，则进入步骤十八；反之，则进入步骤十九；
35.步骤十八：单片机主控单元开启led背光模块，为电子墨水屏显示提供照明；
36.步骤十九：单片机主控单元开启电子墨水屏并显示总雷击次数、最近一次雷击电流数值以及全电流数值；
37.步骤二十：单片机主控单元判断是否达到用户设定的时间周期，如果是，则进入步骤二十一；反之，则回到步骤十一；
38.步骤二十一：单片机主控单元通过远程通信模块打包雷击电流数据及持续时间数据发送给设备主人，并判断周期内全电流数据变化是否超过20％，如果是，则进入步骤二十三；反之，则进入步骤二十二；
39.步骤二十二：单片机主控单元通过zigbee模块对同组避雷器相间数据进行比较，如果相间差超过20％，则进入步骤二十三；反之，则回到步骤十一；
40.步骤二十三：远程通信模块发送预警信息给设备主人。
41.优选的，所述测温模块用于测量环境温度并传输给单片机主控单元，用于单片机主控单元进行当前避雷器电流数据与周期内避雷器电流数据初始值换算比较，按温度每升高10度，电流增大超过3％
‑
5％，则判断避雷器状态异常，应加强监测。
42.优选的，所述红外人体感应模块用于接收巡视人员发出的红外辐射，当巡视人员经过装置附近，红外人体感应模块发送信号给单片机主控单元，单片机主控单元发送信号开启电子墨水屏，供巡视人员查验避雷器及装置本体运行状态并记录数据。
43.优选的，所述子墨水屏用于接收单片机主控单元输出的避雷器监测数据并显示出来，强光状态下显示清晰，如同纸张，方便巡视人员查验数据，夜间查验时，通过开启led背光模块实现数字照明显示，电子墨水屏功耗极低，毫安级别的电流即可实现数字显示，续航长，并且关闭状态下屏幕仍能显示关闭前最近一次数据，即使在停电检修状态也能给试验人员提供数据参考，方便巡视人员判断避雷器运行状态以及装置本身性能状态。
44.优选的，所述led背光模块用于接收单片机主控单元发送的信号，当巡视人员夜间巡视避雷器时，led背光模块开启，为巡视人员提供照明光源查看电子墨水屏上的数据，白天或夜间无人巡视时，led背光模块处于关闭状态，最大限度节约能耗。
45.优选的，所述zigbee模块用于同一组避雷器相间数据交换并将比较结果发送给单片机主控单元，当相间数据差值超过20％时，单片机主控单元通过远程通信模块发送信息给巡视人员或设备主人，确保及时查看避雷器状态，防止事故发生。
46.优选的，所述雷击指示器动作电路用于在发生雷击时，记录避雷器上的雷击次数提供给巡视人员。
47.优选的，所述雷击电流测量电路用于发生雷击时，测量雷击电流的大小与时间并传输给单片机主控单元进行统计，并通过电子墨水屏显示出来雷击次数与电流大小。
48.优选的，所述避雷器常态电流检测电路用于避雷器正常运行时，测量避雷器全电流通过电流表机械指针显示全电流数据，同时利用运算放大器虚短虚断原理将电流数值传输给单片机主控单元，并通过电子墨水屏显示出来。
49.优选的，所述光伏智能充电管理电路用于监测锂电池电压以及太阳能电池的电流和电压，跟踪太阳能电池最大功率点，当锂电池输出功率大于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率到最大，当锂电池满电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能电池输出功率使其等于锂电池输出功率，当锂电池亏电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率使其大于锂电池输出功率，边给装置供电边给锂电池充电。
50.优选的，所述远程通信模块用于接收单片机主控单元输出的信号，并将避雷器异常数据发送给设备主人。
51.(三)有益效果
52.本发明提供了一种可故障预警的避雷器在线监测装置及其控制方法。具备以下有益效果：
53.(1)、本发明采用无源的机械指针与有源的数字显示双重显示方案来提高全电流检测的准确度，确保检修巡视人员能及时发现避雷器以及避雷器在线监测装置的设备状态，有效的弥补了传统无源机械指针式避雷器在线监测装置监测数据不准以及装置无法自检的缺陷。
54.(2)、本发明通过光伏智能充电管理电路获取能量并给锂电池充电，装置续航时间久，工作时间长，节省人力物力与时间，保证装置高效率完成避雷器运行状态监测任务。
55.(3)、本发明通过采用罗氏线圈为主体的高精度雷击电流测量电路确保雷击发生时能精准测量雷击电流的大小与时间并进行统计，同时通过无源的机械指针与有源的数字显示双重显示方案来显示雷击次数，有效的弥补了市面上常见的避雷器在线监测仪无法自检并且不能测量雷击电流大小与时间的缺陷。
56.(4)、本发明通过单片机主控单元实时处理避雷器运行状态下的全电流数据以及雷击电流数据，对于运行状态异常的避雷器，单片机主控单元通过远程通信模块将信息发送到设备主人，快速精准的实现故障预警，同时通过长期的雷击电流数据以及雷击持续时间监测统计，建立雷击对避雷器运行状态影响模型，做出避雷器的早期失效预警，实现真正意义上的全天候在线监测。
57.(5)、本发明通过zigbee模块对同组避雷器数据进行相间比较，结合同一相避雷器自身周期内数据比较，双重校验，全方位评估避雷器运行状态，确保电网安全可靠运行。
58.(6)、本发明通过红外人体感应模块监测装置周边状态，当巡视人员查验时开启电子墨水屏数字显示，当周围无人时，关闭电子墨水屏，最大限度的节约能耗。
59.(7)、本发明通过电子墨水屏进行数字显示，强光状态下显示清晰，如同纸张，方便巡视人员查验数据，夜间查验时，通过开启led背光模块实现数字照明显示，电子墨水屏功耗极低，毫安级别的电流即可实现数字显示，续航长，并且关闭状态下屏幕仍能显示关闭前最近一次数据，即使在停电检修状态也能给试验人员提供数据参考，解决了传统装置液晶
屏强光下显示不清楚，夜间耗电高，关闭状态不显示的问题
附图说明
60.图1为本发明具体实施方式的硬件结构框图；
61.图2为本发明具体实施方式的避雷器常态电流检测电路；
62.图3为本发明具体实施方式的雷击指示器动作电路原理图；
63.图4为本发明具体实施方式的雷击电流测量电路原理图；
64.图5为本发明具体实施方式的光伏智能充电管理电路原理图；
65.图6为本发明具体实施方式的单片机主控单元；
66.图7为本发明实施例9的一种可故障预警的避雷器在线监测装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
67.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
68.实施例1：实现本发明功能的基本单元
69.一种可故障预警的避雷器在线监测装置，包括单片机主控单元、雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路，所述雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路均与单片机主控单元电性连接，单片机主控单元电性连接有电子水墨屏、测温模块和zigbee模块，zigbee模块用于同一组避雷器相间数据交换并将比较结果发送给单片机主控单元。
70.单片机主控单元采用dspic33fj16gs502
‑
i/sp。
71.实施例2：为了降低本发明的功耗以及增加远程通讯功能
72.在实施例1的基础上，单片机主控单元电性连接有红外人体感应模块和远程通讯模块。
73.实施例3：确定本发明的供电装置
74.在实施例2的基础上，包括锂电池，锂电池分别与雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路、电子水墨屏、测温模块、zigbee模块、红外人体感应模块和远程通讯模块电性连接，锂电池电性连接有光伏智能充电管理电路。
75.实施例4：避雷器与机械指针的连接方案
76.在实施例1～3中任意一个实施例的基础上，包括电流表机械指针和避雷器，所述避雷器分别与雷击指示器动作电路、雷击电流测量电路、避雷器常态电流电路电性连接，所述电流表机械指针与避雷器常态电流电路电性连接。
77.实施例5：避雷器常态电流检测电路的电路连接方案
78.在实施例4的基础上，避雷器常态电流检测电路包括第一双向触发二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电位器、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第一运算
放大器，第一双向触发二极管d1的一端与避雷器的低压端、第二二极管d2的阳极和第三二极管d3的阴极相连，第一双向触发二极管d1的另一端与第一电阻r1的一端、第四二极管的阳极和第五二极管的阴极相连，第一电阻的另一端与地相连，第二二极管d2的阴极与第四二极管d4的阴极、第六二极管d6的阴极、第二电阻r2的一端、第三电阻r3的一端和电流表的一端相连，第三二极管d3的阳极与第五二极管d5的阳极、第七二极管d7的阳极、第三电阻r3的另一端和第四电阻r4的一端相连，第二电阻r2的另一端与第六二极管d6的阳极和第七二极管d7的阴极相连，电流表的另一端与第五电位器r5的一端相连，第五电位器r5的另一端与第六电阻r6的一端相连，第六电阻r6的另一端与第一运算放大器u1的第二引脚相连和第七电阻r7的一端相连，第七电阻的另一端与第一运算放大器u1的第一引脚以及单片机主控单元的第六引脚相连，第四电阻r4的另一端与第一运算放大器u1的第三引脚相连，第一运算放大器u1的第四引脚与第一电容c1的一端以及直流电vee相连，第一运算放大器u1的第八引脚与第二电容c2的一端以及直流电vdd相连，第一电容c1的另一端与地相连，第二电容c2的另一端与地相连。
79.实施例6：雷击指示器动作电路的电路连接方案
80.在实施例1或实施例4的基础上，雷击指示器动作电路包括第八压敏电阻、第九电阻、第十压敏电阻、第十一电阻、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第三电容、第四电容、第五电容、第一线圈。第八压敏电阻r8的一端与避雷器的低压端、第九电阻r9的一端和第十一电阻r11的一端相连，第八压敏电阻r8的另一端与第十压敏电阻r10的一端、第十一二极管d11的阴极、第十二极管d10的阳极和地相连，第十压敏电阻r10的另一端与第九电阻r9的另一端、第十一电阻r11的另一端、第九二极管d9的阴极和第八二极管d8的阳极相连，第八二极管d8的阴极与第十二极管d10的阴极、第三电容c3的一端、第四电容c4的一端、第五电容c5的一端和第一线圈l1的一端相连，第九二极管d9的阳极与第十一二极管d11的阳极、第三电容c3的另一端、第四电容c4的另一端、第五电容c5的另一端和第一线圈l1的另一端相连。
81.通过该雷击指示器动作电路，当线路发生雷击时，通过压敏电阻将大电流导入大地保护装置后续电路，同时通过桥式整流电路给电容充电，雷击过后，通过电容放电给线圈，实现无源控制的雷击计数器动作，达到雷击发生计数的目的。
82.实施例7：雷击电流测量电路的电路连接方案
83.在实施例1的基础上，雷击电流测量电路包括罗氏线圈、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第十二二极管、第十三二极管、第二运算放大器、第三运算放大器。罗氏线圈p1的原边穿过雷击指示器动作电路的第八压敏电阻r8的一端，罗氏线圈p1的副边的第一引脚同时与第九电容c9的一端和第十三电阻r13的一端相连，罗氏线圈p1的副边的第二引脚同时与第十二电阻r12的一端和第二运算放大器u2的第五引脚相连，罗氏线圈p1的副边的第三引脚与地相连，第九电容c9的另一端与地相连，第十二电阻r12的另一端与地相连，第十三电阻r13的另一端同时与第二运算放大器u2的第六引脚、第十六电阻r16的一端以及第七电容c7的一端相连，第十六电阻r16的另一端同时与第十五电阻r15的一端以及第十四电阻r14
的一端相连，第十四电阻r14的另一端同时与第十七电容c17的另一端、第二运算放大器u2的第七引脚以及第十电容c10的一端相连，第十五电阻r15的另一端同时与第十八电阻r18的一端及地相连，第十八电阻r18的另一端同时与第十九电阻r19的一端以及第十七电阻r17的一端相连，第十七电阻r17的另一端同时与第八电容c8的一端、第二运算放大器u2的第一引脚、第二十三电阻r23的一端以及第二十七电阻r27的一端相连，第十九电阻r19的另一端同时与第二十一电阻r21的一端以及第二运算放大器u2的第二引脚相连，第二十一电阻r21的另一端同时与第十电容c10的另一端以及第八电容c8的另一端相连，第二运算放大器u2的第八引脚同时与第六电容c6的一端、第十一电容c11的一端、第三运算放大器u3的第八引脚以及直流电vdd相连，第六电容c6的另一端与地相连，第十一电容c11的另一端与地相连，第二十三电阻r23的另一端与第三运算放大器u3的第五引脚相连，第三运算放大器u3的第六引脚同时与第二十二电阻r22的一端、第二十四电阻r24的一端以及第十二二极管d12的阴极相连，第二十二电阻r22的另一端与地相连，第十二二极管d12的阳极同时与第三运算放大器u3的第七引脚以及第十三二极管d13的阴极相连，第十三二极管d13的阳极同时与第二十六电阻r26的一端、第二十五电阻r25的一端以及第二十四电阻r24的另一端相连，第二十五电阻r25的另一端同时与第三运算放大器u3的第一引脚以及单片机主控单元的第七引脚相连，第二十六电阻r26的另一端与第三运算放大器u3的第二引脚相连，第二十七电阻r27的另一端与第三运算放大器u3的第三引脚相连，第二运算放大器u2的第四引脚同时与第三运算放大器u3的第四引脚、第十二电容c12的一端以及直流电vee相连，第十二电容c12的另一端与地相连。
84.通过该雷击电流测量电路的罗氏线圈以及第二运算放大器u2构成的积分电路实现将罗氏线圈包围圈之内的雷击电流的微分值积分，获得雷击发生时的准确雷击电流值，并将该电流值通过第三运算放大器u3构成的绝对值整流电路对电流信号进行绝对值变换然后传输给单片机主控单元，确保单片机主控单元接收到的罗氏线圈采集的雷击电流信号的完整性，单片机主控单元通过长期采集的雷击电流数据以及雷击持续时间监测统计，建立雷击对避雷器运行状态影响模型，做出避雷器的早期失效预警并通过远程通信模块传输给设备主人，实现真正意义上的全天候在线监测。
85.实施例8：光伏智能充电管理电路的电路连接方案
86.在实施例1的基础上，光伏智能充电管理电路包括第十三电解电容、第十四电容、第十五电解电容、第十六电容、第十七电容、第十八电解电容、第十九电容、第二十电容、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三十四电阻、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第十四二极管、第二电感、第三电感、第一电池、第二电池、第四驱动芯片、第五电源芯片、单片机主控单元，其中第一电池为锂电池、第二电池为柔性光伏板太阳能电池，第一电池bt1的正极同时与第十三电解电容c13的正极、第四驱动芯片u4的第十八引脚、第四驱动芯片u4的第十九引脚、第四驱动芯片u4的第二十引脚、第四驱动芯片u4的第二十一引脚、第四驱动芯片u4的第二十二引脚、第四驱动芯片u4的第二十三引脚、第二十九电阻r29的一端、第三电感l3的一端以及第五电源芯片u5的第五引脚相连，第一电池bt1的负极同时与第十三电解电容c13的负极、第二十八电阻r28的一端、第十四电容c14的一端、第二电池bt2的负极、第十五电解电容c15的负极、第三十电阻r31的一端、第十六电容c16的一端、第十七电容c17的一端、第三十三电阻r33的一
端、第四驱动芯片u4的第二十八引脚、第四驱动芯片u4的第八引脚、第四驱动芯片u4的第六引脚、第四驱动芯片u4的第三引脚、第十八电解电容c18的负极、第十九电容c19的一端、第三十四电阻r34的一端、第五电源芯片u5的第二引脚以及地相连，第二十八电阻r28的另一端同时与第二十九电阻r29的另一端、第十四电容c14的另一端以及单片机主控单元u6的第四引脚相连，第二电池bt2的正极同时与第二电感l2的一端、第十五电解电容c15的正极以及第三十电阻r30的一端相连，第二电感l2的另一端同时与第四驱动芯片u4的第十引脚、第四驱动芯片u4的第十六引脚、第四驱动芯片u4的第十七引脚相连，第三十电阻r30的另一端同时与第三十一电阻r31的另一端、第十六电容c16的另一端以及单片机主控单元u6的第三引脚相连，第十七电容c17的另一端同时与第三十二电阻r32的一端以及以及单片机主控单元u6的第二引脚相连，第三十二电阻r32的另一端同时与第三十三电阻r33的另一端、第四驱动芯片u4的第十一引脚、第四驱动芯片u4的第十二引脚、第四驱动芯片u4的第十三引脚、第四驱动芯片u4的第十四引脚、第四驱动芯片u4的第十五引脚相连，第四驱动芯片u4的第五引脚与单片机主控单元u6的第二十五引脚相连，第四驱动芯片u4的第四引脚与单片机主控单元u6的第二十六引脚相连，第四驱动芯片u4的第二引脚同时与第十八电解电容c18的正极、第十四二极管d14的阴极以及第三十五电阻r35的一端相连，第三十五电阻r35的另一端同时与第三十四电阻r34的另一端、第十九电容c19的另一端以及第五电源芯片u5的第三引脚相连，第十四二极管d14的阳极同时与第五电源芯片u5的第一引脚以及第三电感的另一端相连，第五电源芯片u5的第四引脚与单片机主控单元的第五引脚相连。
87.通过该光伏智能充电管理电路，应用第二十八电阻r28和第二十九电阻r29的分压原理采集锂电池的电压传输给单片机主控单元，同理，应用第三十电阻r30和第三十一电阻r31的分压原理采集太阳能电池的电压以及应用第三十二电阻r32和第三十三电阻r33的分压原理采集太阳能电池的电流传输给单片机主控单元，单片机主控单元根据采集到的太阳能电池的电压和电流幅值，智能跟踪太阳能电池的最大功率点，同时单片机主控单元根据采集到的锂电池的电压，通过调节第四驱动芯片u4的第四引脚和第五引脚的占空比控制第十五电解电容c15和第二电感l2谐振，给第二电感l2储能并释放给第十三电解电容c13达到给锂电池智能充电的目的。当锂电池输出功率大于或等于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率到最大，当锂电池满电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能电池输出功率使其等于锂电池输出功率，当锂电池亏电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率使其大于锂电池输出功率，边给装置供电边给锂电池充电
88.第四驱动芯片型号为irsm005
‑
301mh。
89.第五电源芯片型号为lm27313xmf。
90.实施例9：实施例4的控制方法
91.一种可故障预警的避雷器在线监测装置的控制方法，led背光板分别与单片机主控单元、锂电池电性连接，包括如下步骤：
92.步骤一：锂电池通过光伏智能充电管理电路生成4.2v直流电vdd、
‑
4.2v直流电vee、3.3v直流电vcc供给装置系统芯片用电；
93.步骤二：装置系统初始化；
94.步骤三：光伏智能充电管理电路采集锂电池电压数据并输入单片机主控单元；
95.步骤四：光伏智能充电管理电路采集太阳能电池电压和电流数据并输入单片机主控单元；
96.步骤五：单片机主控单元根据采集到的数据自适应跟踪太阳能电池最大功率点；
97.步骤六：单片机主控单元根据采集到的数据判断锂电池输出功率是否大于太阳能电池最大充电功率，如果是，则进入步骤七；反之，则进入步骤八；
98.步骤七：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率达到最大，并进入步骤十一；
99.步骤八：判断锂电池是否处于满电状态，如果是，则进入步骤九；反之，则进入步骤十；
100.步骤九：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率等于锂电池输出功率，并进入步骤十一；
101.步骤十：单片机主控单元调节占空比使太阳能电池充电功率大于锂电池输出功率，太阳能电池边给装置供电，边给锂电池充电，并进入步骤十一；
102.步骤十一：避雷器上是否发生雷击，如果是，则进入步骤十二；反之，则进入步骤十四；
103.步骤十二：雷击电流测量电路测量雷击电流并传输到单片机主控单元；
104.步骤十三：雷击指示器动作电路获得能量控制线圈动作，雷击计数加1并进入步骤十六；
105.步骤十四：避雷器常态电流检测电路检测避雷器运行状态下的全电流通过电流表机械指针显示全电流数据，同时将电流数据传输给单片机主控单元；
106.步骤十五：测温模块测量环境温度并将环境温度传输给单片机主控单元；
107.步骤十六：巡视人员是否查验避雷器运行状态，如果是，则进入步骤十七；反之，则进入步骤二十；
108.步骤十七：单片机主控单元判断是否处于夜间状态，如果是，则进入步骤十八；反之，则进入步骤十九；
109.步骤十八：单片机主控单元开启led背光模块，为电子墨水屏显示提供照明；
110.步骤十九：单片机主控单元开启电子墨水屏并显示总雷击次数、最近一次雷击电流数值以及全电流数值；
111.步骤二十：单片机主控单元判断是否达到用户设定的时间周期，如果是，则进入步骤二十一；反之，则回到步骤十一；
112.步骤二十一：单片机主控单元通过远程通信模块打包雷击电流数据及持续时间数据发送给设备主人，并判断周期内全电流数据变化是否超过20％，如果是，则进入步骤二十三；反之，则进入步骤二十二；
113.步骤二十二：单片机主控单元通过zigbee模块对同组避雷器相间数据进行比较，如果相间差超过20％，则进入步骤二十三；反之，则回到步骤十一；
114.步骤二十三：远程通信模块发送预警信息给设备主人。
115.实施例10：确定各元件的功能细节
116.雷击指示器动作电路用于在发生雷击时，记录避雷器上的雷击次数提供给巡视人员。
117.雷击电流测量电路用于发生雷击时，测量雷击电流的大小与时间并传输给单片机主控单元进行统计，并通过电子墨水屏显示出来雷击次数与电流大小。
118.避雷器常态电流检测电路用于避雷器正常运行时，测量避雷器全电流通过电流表机械指针显示全电流数据，同时利用运算放大器虚短虚断原理将电流数值传输给单片机主控单元，并通过电子墨水屏显示出来。
119.光伏智能充电管理电路用于监测锂电池电压以及太阳能电池的电流和电压，跟踪太阳能电池最大功率点，当锂电池输出功率大于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率到最大，当锂电池满电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能电池输出功率使其等于锂电池输出功率，当锂电池亏电且输出功率小于太阳能电池最大充电功率时，调节太阳能输出功率使其大于锂电池输出功率，边给装置供电边给锂电池充电。
120.远程通信模块用于接收单片机主控单元输出的信号，并将避雷器异常数据发送给设备主人。
121.测温模块用于测量环境温度并传输给单片机主控单元，用于单片机主控单元进行当前避雷器电流数据与周期内避雷器电流数据初始值换算比较，按温度每升高10度，电流增大超过3％
‑
5％，则判断避雷器状态异常，应加强监测；
122.红外人体感应模块用于接收巡视人员发出的红外辐射，当巡视人员经过装置附近，红外人体感应模块发送信号给单片机主控单元，单片机主控单元发送信号开启电子墨水屏，供巡视人员查验避雷器及装置本体运行状态并记录数据；
123.电子墨水屏用于接收单片机主控单元输出的避雷器监测数据并显示出来，强光状态下显示清晰，如同纸张，方便巡视人员查验数据，夜间查验时，通过开启led背光模块实现数字照明显示，电子墨水屏功耗极低，毫安级别的电流即可实现数字显示，续航长，并且关闭状态下屏幕仍能显示关闭前最近一次数据，即使在停电检修状态也能给试验人员提供数据参考，方便巡视人员判断避雷器运行状态以及装置本身性能状态；
124.led背光模块用于接收单片机主控单元发送的信号，当巡视人员夜间巡视避雷器时，led背光模块开启，为巡视人员提供照明光源查看电子墨水屏上的数据，白天或夜间无人巡视时，led背光模块处于关闭状态，最大限度节约能耗；
125.zigbee模块用于同一组避雷器相间数据交换并将比较结果发送给单片机主控单元，当相间数据差值超过20％时，单片机主控单元通过远程通信模块发送信息给巡视人员或设备主人，确保及时查看避雷器状态，防止事故发生。
126.综上所述，该发明采用无源的机械指针与有源的数字显示双重显示方案来提高全电流检测的准确度，确保检修巡视人员能及时发现避雷器以及避雷器在线监测装置的设备状态，有效的弥补了传统无源机械指针式避雷器在线监测装置监测数据不准以及装置无法自检的缺陷，同时通过光伏智能充电管理电路获取能量并给锂电池充电，装置续航时间久，工作时间长，节省人力物力与时间，保证装置高效率完成避雷器运行状态监测任务。
127.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
128.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。