一种输配电线路避雷器在线监测装置的制作方法

1.本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种输配电线路避雷器在线监测装置。


背景技术：

2.对于氧化锌避雷器(moa)运行的监测方法有很多种，以测泄漏电流为依据。依据国内外采用的测试方法，分为以下几种：
3.1、总泄漏的电流法：总泄漏的电流法是基于moa泄漏电流的容性分量基本不变。认为总电流的增加可以反映电阻分量电流的增长。该方法是通过记录仪两端的两个低电阻的a表测量总漏电流的变化。该方法不够细致，灵活性以及敏捷度也比较低，而且它不适合大范围的采用。目前是无高精度仪器时的简单观测方案。所以极少用这方法。
4.2、阻性电流的三次谐波法：电阻电流的三谐波法是电阻电流的峰值电流，其通过带通滤波器检测三个谐波分量，其基于moa总电阻电流和三谐波阻抗分量，从这两者的比例来获得的。生产的阀板和同一家工厂所生产的阀板，规格完全不一样，使得三谐波峰值rxi和峰值电流峰值3rxi的函数，这两者之间存在一定的差异，以及函数关系bet。随着阀板的老化，rxi和3rxi发生变化，moa端电压中的谐波含量也会引起测量结果。相应的影响不能反映moa表面的脏、湿状况。因此，三谐波法不具有普遍性，对moa的工作的条件，也不能在客观上进行反映，仅限于同一产品在相同试验条件下的一种纵向比较。其优点是，不用参考电压就可以很方便地获得moa的总泄漏电流。然而，当系统电压的谐波分量增加时，电容电流将包含3个谐波，并且测量值就会出现问题，即存在误差，造成误判。
5.3、补偿法：这个方法指的是通过对阻性电流的测量，来更好的检测系统中电压的信号，从而对泄漏的容性电流进行消除。在测量电阻电流时，由补偿方法加热的阀片引起的有源损耗的原因是电阻电流分量，其结果是通过外部电容电流获得电阻电流以去除电容电流的方法。阻性电流的分量的相位差在母线电压与母线电压的π/2之间。此法以lcd-4型泄漏电流检测仪为代表，测量总泄漏电流和阻性电流分量及功率损耗，有很好的测量效果。电阻电流分量的相位差在母线电压和母线电压/2之间。该方法以lcd-4泄漏电流检测器作为代表，对总漏电流以及阻性电流的分量和功率的损耗进行一个详细的测量，而测量所得到的结果也是非常的好。
6.补偿法测量的原理非常的简单，其方法是测量精度能够满足工程要求，使用起来也比较的方便。但是，只有当总泄漏电流的电阻电流为/或具有电容电流的2相差时，该方法才能得到反应阀老化的真实结果。当测试点受到干扰，三个相以固定的排列方式(如字体)布置时，由于相间杂散电容的影响，电容电流和电压不可能是π介子/2相位差。测试仪器还不足以补偿电容电流，因此出现的误差非常的大。当a相和c相moa受到b相电压的影响时，总泄漏电流(以电流电压为参考量)的相位将在3
°‑5°
进行移动，b相moa受a相和c相电压上在影响，相位在大致上不会发生什么改变。因此，电阻电流a相的相位增加，c相减小，b相基本相同，这意味着b相的相位不能被反应。阀板老化的实际情况。但作为纵向比较，它可以客观
地反应三相moa的实际运行条件。此外，补偿方法能够从pt取得电压信号，而且很有可能存在相移。当电压为谐波时，测量的精确度也会受到一定程度的影响。
7.4、高次谐波计算法：为了改进传统的补偿方法，只需从moa中提取总漏电流，通过单片机的分析计算得到电阻电流。将来自moa的总泄漏电流发送到减法单元和逻辑分析单元，并分析总泄漏电流信号。计算了电容电流和电阻电流之间的相位差。电容电流信号的初始值由自动信号发生单元产生，差分运算被发送到减法单元和总漏电流。后者与传统的补偿方法相同，最终可以得到电阻电流。该方法的优点是：该测试仪可以避免电压互感器的接线操作，使在线检测操作更加方便，提高了电力系统在线测试的安全性，并采用了单片机系统，具有较高的智能化程度。而其精度是取决于系统电压的高次谐波含量。
8.5、谐波分析法基波值：该方法考虑了阻性电流基波对moa小电流特性的影响。其原因在于，在正弦波电压作用下，moa的阻性电流具有基波、高次谐波，基波电流可产生相应的热，谐波电流不工作或产生热量。
9.在相同的moa阻性电流值下，不同moa电流基波与谐波电流的比值不同，加热和功耗不同。电阻电流基波的测量不包括谐波对电网电压中电阻电流测量的影响，电阻电流的基本值是固定的，没有谐波质量。谐波分析法用于数字测量和谐波分析技术中，将基波与总泄漏电流进行分离，整个过程由单片机或微机在运用时来实现。与相间杂散电容的影响相比，通过谐波分析校正了两个侧漏电流的相移。该方法可靠性高，硬件电路简单，便于在线检测。采取的措施可以减少干扰，从而有利于测量时准确度的提升。
10.6、测试moa泄漏电流的方法是波点：通过分析电压以及泄漏电流的波形得到阻性电流的一个周期内的值。
11.为了适用于便携式a电流测试，且可靠性高，是需要经过大量的验证的。因此，上述的方法还存在了一定的限制，受到了一些因素的影响，比如电网电压谐波等。因此，为了消除或减少相间电容电流的干扰，消除谐波电压和pt相移的影响，使得所测的阻性电流，能够如实的对moa运转的状况进行反映，根据现场的工程，为了方便moa的在线检测以及判断，选择合适有效的方法非常的重要。
12.为此，本发明提供一种输配电线路避雷器在线监测装置，对反应避雷器运行状况的阻性电流进行在线检测，这样就能掌握其工作的情况，从而使得电力系统能够在一个安全的环境下照常的进行工作。


技术实现要素：

13.本发明为解决现有避雷器在线监测易受相间电容电流的干扰的问题，提供一种输配电线路避雷器在线监测装置。
14.一种输配电线路避雷器在线监测装置，该装置包括电流信号检测单元，电压信号检测单元，主控单元以及网络远程控制端；
15.所述电流信号检测单元和电压信号检测单元分别采集泄漏的电流和母线电压；
16.将所述母线电压和泄漏的电流传送至主控单元进行数据处理分析，并计算实时的阻性电流值，将所述母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值的波形进行实时显示，同时将母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值实时保存到数据库；
17.所述主控单元将所述的母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值传送至网络远程
控制端。
18.本发明的有益效果：本发明所述的在线监测装置，通过避雷器在线监测的电流信号、电压信号检测以及电流电压转换及放大、滤波以及显示等，实现了电流电压同步取样、信号处理等。
19.本发明中，通过采用主控制单元进行处理分析，实现控制采集，数据远传应用，实现点对点的采集数据，并且将采集的上传到后台系统中，从客户端可以随时进行调取、查看，数据获取等功能。
附图说明
20.图1为本发明所述的一种输配电线路避雷器在线监测装置的原理框图；
21.图2为本发明所述的一种输配电线路避雷器在线监测装置的硬件结构框图；
22.图3为pt及tv接线图；
23.图4为电压信号提取电路。
具体实施方式
24.结合图1至图4说明本实施方式，一种输配电线路避雷器在线监测装置，该装置包括电流信号检测单元，电压信号检测单元，主控单元以及网络远程控制端；
25.所述电流信号检测单元和电压信号检测单元分别采集泄漏的电流和母线电压；
26.将所述母线电压和泄漏的电流传送至主控单元进行数据处理分析，并计算实时的阻性电流值，将所述母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值的波形进行实时显示，同时将母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值实时保存到数据库；
27.所述主控中心将所述的母线电压和泄漏的电流以及阻性电流值传送至网络远程控制端。
28.如图2所示，本实施方式中，通过信号采样获得moa电阻泄漏电流，即获取氧化锌避雷器泄漏电流信号和基准电压信号(两相vo)的相位信号。将pt和雷击号的信号数发送到主控单元(at89c52为核心)。完成信号的采样、计算和结果传输。可以得出结论，moa的全泄漏电流信号通过滤波、放大和i/v转换获得小电流传感器，并将与转换后的电流值成正比的电压信号发送到a/d转换器进行dcr。对连续信号、从pt两侧采集的电压相位信号、滤波后的电流信号等进行滤波。通过比较获得相位差信号，a/d转换值和相位差进入到微处理器当中，参与操作处理。由于相见干扰所产生的影响，不利于程序的修正，所以在计算电阻泄漏的电流，以及雷击计数电路被收集时，将电压脉冲信号发送到微处理器中，而且使用累积计算的方法。将阻性泄漏电流的大小以及雷击数计算的结果由液晶模块表现出来，将结果通过总线转换模块进行传输。
29.本实施方式中，所述液晶模块采用lcd液晶显示器，具有功耗低、体积小以及重量轻等特点，人机交互可以最大程度的显示更丰富的信息。此外，大规模集成电路可作为点阵液晶显示器的控制。用户可以直接发送数据和指令，实现所需的显示。
30.如图3和图4所示，本实施方式中，所述电压信号检测单元采用电压互感器，电压互感器是一种接触元件，即两个系统，电压互感器是一个接触元件，也就是两种系统，一种是一次系统，还有一种是二次系统。而且一次系统是向测量仪表进行供电的，二次系统则是向
继电器的电压线进行供电的，这样就反映了两种情况，一种是电气装置正常工作的情况；另一种是出现故障的情况。电压互感器有两种功能：一是将高压转变为两次回路不高的电压，也就是将一次回路转化为二次的回路，其功能是将测量的仪器和防护的设备进行两化，即标准化，还有一种是小型化，而其最主要的功能是，结构简单，易于安装，价格也较低。然后，使二次设备和高压部分进行隔离，互感器二次的接地，使得装置以及人身方面的安全得到了有效的保障。用的较多的电压互感器的特点是，它分为两种模式，一种是为油浸式，还有一种是铸造式。通过这个互感器来取得电压信号相应的值，从而计算出它的差值。如图3所示，同一避雷器的初级侧可以在两侧得到低电压，并且信号和母线电压相位几乎相同。
31.从pt二次侧接线得来的是低电压交流电压信号，并不适合后续的比较和采集，这里采用电流型电压互感器，通过处理得出额定的输出电压为sv。如图4得知，信号再送滤波至比较电路。选取的tv的特点是，动态范围宽和精度高、线性好等特点。
32.本实施方式中，所述电流信号检测单元检测泄漏电流可分为两种，即体积泄漏电流和表面泄漏电流，表面泄漏电流的大小与被试品的关系是，与它的表面情况有关系，例如表面脏污以及受潮等，不能反映绝缘内部的情况，对电气强度的降低不会其作用。基于恶劣情况下，表面泄漏电流要大于体积泄漏电流，所以试验结果会有误差。当避雷器处于正常工作电压下时，它只有少数微电阻电流分量，电容电流在其分量中大于几百微安，流过moa的漏电流信号不大。moa在变电站中工作，各种因素在环境中的干扰程度比较深，因此，提取更准确的漏电流信号是必不可少的，而且这也是对moa检测设备进行设计时，技术方面所存在的一个难点。因此采用moa电流信号的几种方法如下：
33.1、计数器取样：直接取得电压的信号，也就是和moa在两端进行串联，以便于对电流的波形进行一个准确的反映，装置两端的计数器电压和计数器的电流值之间的关系是线性的，从而取得没有任何错误的的moa泄漏电流波形。绝大部分的计数器没有达到要求。因此，这种方法有还存在许多的缺漏以及限制。
34.2、小电阻取样法：此方法主要是基于引下线的中部塞入小电阻，然后测算小电子两边的电压来测量moa电信号，此种方法适应能力不佳，精度不高，在生活中不推荐运用。
35.3、钳形电流互感器取样：运用钳形变压器从moa下线获得总泄漏电流信号。该方法最大的优点是，当信号被采集时，它可以完全与电网系统隔离，更安全地实现moa全工况检测和安装。这种技术是最好的电流信号。这种方法的缺点在于受空间电磁场的干扰，很难保证电流信号的传输而不失真。因此，为了提高信号采集的密度，有必要将ct的制作和参数的精度挑选的更加高。
36.基于以上分析可知，在漏电流采样中尝试钳形变压器，基于传感器的需要测算电流的信号范围，并基于其原有结构，当电流处于较小时，侧边的输出电压为y-nv，这极大的放大了测量信号，最大限度地减少了降低了受各种传输信号对干扰因素的影响。
37.对磁路设计进行了优化，选择了合适的铁心截面积和环窗尺寸。该设计是一种环芯穿孔结构。传感器的接入不会改变测量设备的原始布线模式，并且测量电路与电路中的高绝缘材料隔离，并且两者之间没有直接连接。由于传感器安装在主设备附近并且处于强电磁干扰环境中，传感器的抗干扰能力非常高。
38.根据吸收公式：
39.40.基于以上吸收公式可知，a的效果和屏蔽厚度t、效率f、电导率g、以及相对导磁率m具有正比例的关系，基于材料的选择以及结构的比例加大的提高了吸收有效率，并运用双层屏蔽结构，在中间环节运用环氧树脂封起来，从而高效阻碍了电流的影响。可将小电流互感器误差公式表述为以下方程式：
[0041][0042]
公式中，k是常数，zn是两倍的内部阻抗，z
l
是两个负载阻抗，z
l2
是两次回路的总阻抗，n2是两倍的绕组数，s是互感器的横截面，它是磁导率。基于公式2中可以发现，高渗透材料的选择有利于减少误差，增加两个线圈的匝数，可以降低误差范围，从而更好的满足了变比的要求。此外，还可以运用更大的导体的直径来降低线圈的阻力。在这里，选择匝数为550匝数的导体，可是当匝数较大时，就容易受低频磁场的影响，所以有必要添加金属来防止磁场的影响。
[0043]
电流较小能够最大程度的保证信号的充足性，还可以保证其中具有谐波成分，所以有必要将信号中的谐波成分去掉。因为太过的谐波成分将会对检测效果产生一定的影响。
[0044]
本实施方式中，滤波电路选择二阶巴特沃斯滤波器作为系统的滤波电路，由于传感器所采集的电流和电压的大小不可避免的会手打外界声音的干扰，且系统中本身采用的运算放大器也会在一定程度上产生噪音，情况较为严重的过程中，还会产生较大的噪音。所以，在正式实验开始之前，必须对收集到的信号展开降噪处理，防止其他信号对传感器信号的影响，从而提高信号的信噪比。在对系统进行检测的过程中，发现在moa电流中主要的影响成分为基波信号中的谐波，而对谐波中的分量加以控制，目的在于提高信号过滤过程中的低频信号的连续度。
[0045]
本实施方式中，a/d转换电路为美国公司制造的analog devic数变换器ad574。
[0046]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0047]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。