CN110346680A - 一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置 - Google Patents

一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置 Download PDF

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Abstract

一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，涉及避雷器监测技术领域，解决现有避雷器在线监测装置需要避雷器采样装置和母线电压采样装置同步采样，存在同步难度大，另外，装置结构复杂以及母线电压采样装置需要切换，进而导致母线电压采样装置数据不正常，导致整体数据错误等问题，使用零磁通穿心电流传感器采集避雷器泄露电流和泄露电流的相位，并采用挂在避雷器顶端的高压线上，通过特殊的传感器将高压线的相位信息转化成光信号，通过光纤传输至避雷器在线监测装置，避雷器在线监测装置同时采集避雷器的全电流和避雷器顶端的高压输电线路的电压相位，通过同时对两者进行相位比较，得出全电流和相位差，直接计算得出阻性电流。

Description

一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置
技术领域
本发明涉及避雷器监测技术领域，具体涉及一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置。
背景技术
传统避雷器在线监测分为两部分，一部分为避雷器采样装置，将穿心式电流传感器套在避雷器的接地线上，采集避雷器的泄露电流和相位等参数。另一部分为母线电压采样装置，采集母线电压和相位等参数。最终通过避雷器IED装置将两部分的数据集合，并通过两者的相位差和泄露电流计算出阻性电流，阻性电流是评判避雷器运行状况的最好的数据。传统避雷器在线监测的不足之处主要有三处：
1、同步难度高，避雷器采样装置和母线电压采样装置需要同步采样才能判断出两者采样数据的相位差，而不管是时钟授时还是电源电压过零检测的方式，都不能保证完全同步，都会有一定的误差，这对于阻性电流的计算有很大的影响。
2、装置组成复杂，一组完整的数据需要避雷器采样装置、母线电压采样装置和避雷器IED装置都正常工作，三者通过电路连接，数据传输有丢帧的情况，导致一次采样失败，并且如果其中一个装置有问题，则导致整套避雷器在线监测装置失效。
3、母线电压在线监测装置的切换问题，由于变电站线路结构问题，一个避雷器在线监测装置会对应至少两个母线电压采样装置，避雷器IED装置需要对不同的母线电压采样装置数据进行分析，选取正确母线电压采样装置的数据进行计算，如果采样时碰到母线切换，会导致母线电压采样装置数据不正常，从而导致整体数据错误。
发明内容
本发明为解决现有避雷器在线监测装置需要避雷器采样装置和母线电压采样装置同步采样，存在同步难度大，另外，装置结构复杂以及母线电压采样装置需要切换，进而导致母线电压采样装置数据不正常，导致整体数据错误等问题，提供一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置。
一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，包括主机、零磁通穿心电流传感器和电压相位传感器；所述主机包括主控制器和双通道同步采样单元；
避雷器接地线穿入所述零磁通穿心电流传感器的空心后接地，所述零磁通穿心电流传感器通过电缆与主机内的双通道同步采样单元连接；
所述电压相位传感器固定在避雷器的高压输电线上，并通过光纤与主机内的双通道同步采样单元连接；
所述主控制器控制双通道同步采样单元进行采样，所述零磁通穿心电流传感器将避雷器的泄露电流信号转化为电信号后传送至双通道同步采样单元，电压相位传感器将高压输电线上的电压相位信号转化为光信号后传送至双通道同步采样单元；所述双通道同步采样单元将接收的两路信号同步转化为数字信号后传送至主控制器，所述主控制器将零磁通穿心电流传感器的信号转化为避雷器泄露电流信号和泄露电流相位信号，将电压相位传感器的信号转化为避雷器电压的相位信号，根据所述泄露电流以及所述泄露电流相位信号和避雷器电压的相位信号的相位差，获得避雷器泄露电流的阻性电流。
本发明的有益效果：避雷器在线监测装置具有两个传感器，一个传感器使用零磁通穿心电流传感器采集避雷器泄露电流和泄露电流的相位，另一个传感器使用挂在避雷器顶端的高压线上，通过特殊的传感器将高压线的相位信息转化成光信号，通过光纤传输至避雷器在线监测装置，避雷器在线监测装置同时采集避雷器的全电流和避雷器顶端的高压输电线路的电压相位，通过同时对两者进行相位比较，得出全电流和相位差，直接计算得出阻性电流。具体优点体现为以下几点：
一、本发明所述的装置直接测量高压线相位，避免了通过母线电压采样装置采集时的转换过程，大大减小了中间环节，相位误差得到降低。
二、本发明所述的装置无需同步装置，减少了同步问题产生的相位误差。
三、本发明所述的装置单台就能够输出阻性电流数据，无需母线电压采样装置，整体结构简单。
四、本发明所述的装置可直接采集高压线相位，无需考虑母线切换问题，提高了数据准确性、数据稳定性和误报警的发生。
附图说明
图1为本发明所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置的结构示意图；
图2为本发明所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置的原理框图；
图3为本发明所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置中电压相位传感器的结构示意图，图3a为卡子的主视图，图3b为图3a的俯视图，图3c为电压相位传感器外壳的结构图，图3d为电压相位传感器的内部结构示意图，图3e为电压相位传感器外壳的上盖示意图；
图4为本发明所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置中电压相位传感器的原理框图；
图5为本发明所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置中双通道同步采样单元的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，包括主机1、零磁通穿心电流传感器2、电压相位传感器3；所述主机1包括主控制器，显示器，操作单元、电源和双通道同步采样单元，主控制器控制其他部分工作，电源负责供电。
将避雷器接地线穿入零磁通穿心电流传感器2中间的空心，然后接地。零磁通穿心电流传感器2与避雷器接地线物理隔离，没有电气连接，不影响避雷器4接地线的稳定性。零磁通穿心电流传感器通过电缆与主机连接。
所述主控制器控制双通道同步采样单元进行采样，所述零磁通穿心电流传感器2将避雷器的泄露电流信号转化为电信号后传送至双通道同步采样单元，电压相位传感器3将高压输电线上的电压相位信号转化为光信号后传送至双通道同步采样单元；所述双通道同步采样单元将接收的两路信号同步转化为数字信号后传送至主控制器，所述主控制器将零磁通穿心电流传感器2的信号转化为避雷器泄露电流信号和泄露电流相位信号，将电压相位传感器3的信号转化为避雷器电压的相位信号，根据所述泄露电流以及所述泄露电流相位信号和避雷器电压的相位信号的相位差，获得避雷器泄露电流的阻性电流。
所述主控制器具有存储数据和数据格式转化的功能，将采样的到的数据发送至显示器，并根据通讯协议上报至上位机。
结合图3说明本实施方式，图3a和图3b为卡子的结构示意图，将卡子与电压相位传感器外壳采用螺钉固定，实现将电压相位传感器安装在高压输电线上。所述电压相位传感器的外壳上设置线缆固定槽(图3c),电压相位传感器的壳体内部设置电路板固定卡槽(图3d)，通过电路板固定卡槽安装感应器、保护器和电光转换器。电压相位传感器的上盖设置有螺钉固定孔以及光纤出口(图3e)；通过上盖的螺钉固定孔与壳体上的固定孔将壳体与上盖固定，所述电压相位传感器外壳和卡子使用高分子绝缘材料制作，具有比空气更强的绝缘性能，所述高分子绝缘材料聚碳酸酯或聚四氟乙烯。
结合图4说明本实施方式，所述电压相位传感器3包括感应器、保护器和电光转换器；所述感应器感应高压输电线上的高电压，感应器输出的电压信号通过保护器后接入电光转换器，所述电光转换器将电压信号转换为光信号传送至双通道同步采样单元。当雷击等情况发生时，保护器会短路感应器的输出信号，防止电光转换器损坏。电光转换器为微功耗电光转换装置，将电压信号转换成光信号。电压相位传感器通过光纤与主机连接。光纤绝缘性好，不会造成短路。
结合图5说明本实施方式，所述双通道同步采样单元包括双通道同步采样电路、第一调理电路、第二调理电路和光电转换电路；
所述零磁通穿心电流传感器2将避雷器的泄露电流信号转化为电信号传送至第一调理电路，所述第一调理电路将电信号传送至双通道同步采样电路；
所述电压相位传感器3将高压输电线上的电压相位信号转化为光信号后传送至光电转换电路，光电转换电路将光信号转换为电信号传送至第二调理电路，经所述第二调理电路输出的电信号传送至双通道同步采样电路。
本实施方式所述的在线监测装置可直接采集高压线相位，无需考虑母线切换问题，提高了数据准确性、数据稳定性和误报警的发生。

Claims (6)

1.一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，其特征是：该监测装置包括主机(1)、零磁通穿心电流传感器(2)和电压相位传感器(3)；
所述主机包括主控制器和双通道同步采样单元；
避雷器(4)接地线穿入所述零磁通穿心电流传感器的空心后接地，所述零磁通穿心电流传感器(2)通过电缆与主机(1)内的双通道同步采样单元连接；
所述电压相位传感器(3)固定在避雷器的高压输电线上，并通过光纤与主机内的双通道同步采样单元连接；
所述主控制器控制双通道同步采样单元进行采样，所述零磁通穿心电流传感器(2)将避雷器的泄露电流信号转化为电信号后传送至双通道同步采样单元，电压相位传感器(3)将高压输电线上的电压相位信号转化为光信号后传送至双通道同步采样单元；所述双通道同步采样单元将接收的两路信号同步转化为数字信号后传送至主控制器，所述主控制器将零磁通穿心电流传感器(2)的信号转化为避雷器泄露电流信号和泄露电流相位信号，将电压相位传感器(3)的信号转化为避雷器电压的相位信号，根据所述泄露电流以及所述泄露电流相位信号和避雷器电压的相位信号的相位差，获得避雷器泄露电流的阻性电流。
2.根据权利要求1所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，其特征在于：所述双通道同步采样单元包括双通道同步采样电路、第一调理电路、第二调理电路和光电转换电路；
所述零磁通穿心电流传感器将避雷器的泄露电流信号转化为电信号传送至第一调理电路，所述第一调理电路将电信号传送至双通道同步采样电路；
所述电压相位传感器(3)将高压输电线上的电压相位信号转化为光信号后传送至光电转换电路，光电转换电路将光信号转换为电信号传送至第二调理电路，经所述第二调理电路输出的电信号传送至双通道同步采样电路。
3.根据权利要求1所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，其特征在于：所述电压相位传感器(3)包括感应器、保护器和电光转换器；
所述感应器感应高压输电线上的高电压，感应器输出的电压信号通过保护器后接入电光转换器，所述电光转换器将电压信号转换为光信号传送至双通道同步采样单元。
4.根据权利要求1所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，其特征在于：电压相位传感器壳体通过卡子安装在高压输电线上，所述电压相位传感器壳体与卡子材料相同，均采用高分子绝缘材料制作。
5.根据权利要求4所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，高分子绝缘材料聚碳酸酯或聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种直接输出阻性电流的避雷器在线监测装置，其特征在于：所述主机(1)还包括电源和显示器；主控制器将阻性电流数据发送至显示器显示，电源为主机供电。
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