CN112730965A - 一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，它包括前端主机、屏蔽层外壳、集磁环、小电流测量模块、大电流测量模块、信号处理模块和数字处理模块，集磁环内圈形成泄流线穿孔，泄流线穿孔用于让直流线路避雷器泄流线穿过，当直流线路避雷器泄流线的电流≤给定值N时，小电流测量模块中的巨磁阻电阻值发生相应变化，反之则大电流测量模块中的巨磁阻电阻值发生相应变化，信号处理模块和数字处理模块将小电流测量模块或大电流测量模块采集到的信号转化为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号。本发明能够对直流输电线路避雷器的运行状态数据进行有效采集，为避雷器状态监测与故障诊断提供有效的数据支撑，具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及线路避雷器在线监测技术领域，尤其涉及一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置及方法。
背景技术
目前，直流架空输电线路防雷方式以氧化锌避雷器为主，其应用效果显著也得到了各网省公司的认可。然而长期受户外恶劣环境影响，部分氧化锌避雷器阀片出现裂化和受潮现象，导致避雷器性能显著降低，这种现象无法从感观上直接进行判断，给电网运行带来了极大的安全隐患。
避雷器在线监测装置是通过分析流经避雷器的电流信息诊断其运行状态，其中电流数据采集主要通过罗氏线圈的方式获取，受限于其工作原理该方式主要适于交流***，因此，急需开展直流线路避雷器通流数据采集装置研制。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置及方法，本发明实现了对直流输电线路避雷器的运行状态数据进行有效采集，为避雷器状态监测与故障诊断提供有效的数据支撑，原理简便，安全可靠，具有较强的实用性。
为实现此目的，本发明所设计的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：它包括前端主机和屏蔽层外壳，以及位于屏蔽层外壳内的小电流测量模块、大电流测量模块、信号处理模块和数字处理模块，屏蔽层外壳用于屏蔽外界环境的电磁干扰信号，小电流测量模块的集磁环内圈形成泄流线穿孔，泄流线穿孔用于让直流线路避雷器泄流线穿过，当直流线路避雷器泄流线的电流≤给定值N时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过线穿孔时形成的小电流波形由小电流测量模块采集，当直流线路避雷器泄流线的电流大于给定值N时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过泄流线穿孔时形成的大电流波形由大电流测量模块采集，信号处理模块用于将小电流测量模块或大电流测量模块采集到的信号转化为相应的电压信号，数字处理模块用于将信号处理模块输出的相应电压信号转化为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号，数字处理模块的大电流输出端用于输出大电流全波形信号，数字处理模块的小电流输出端用于输出小电流全波形信号，前端主机用于接收所述大电流全波形信号或小电流全波形信号。
一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：直流线路避雷器泄流线通过装置的泄流线穿孔，当直流线路避雷器泄流线电流≤给定值N时，小电流测量模块中的巨磁电阻值发生相应变化，若直流线路避雷器泄流线电流＞给定值N，则大电流测量模块中的巨磁电阻值发生相应变化；
步骤二：利用信号处理模块将小电流测量模块或大电流测量模块输出的巨磁电阻变化值转化为相应的电压信号；
步骤三：通过数字处理模块将信号处理模块输出的相应电压信号转换为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号；
步骤四：将数字处理模块输出的小电流全波形信号或大电流全波形信号传输至前端主机进行本地存储和长距离网络传输。
本发明的有益效果：
本发明能够对直流输电线路避雷器的运行状态数据进行有效采集，为避雷器状态监测与故障诊断提供有效的数据支撑，原理简便，安全可靠，具有较强的实用性。
附图说明
图1为本发明的装置设计示意图；
图2为本发明的方法工作原理示意图；
其中，1-前端主机、2-屏蔽层外壳、3-集磁环、4-小电流测量模块、5-大电流测量模块、6-信号处理模块、7-数字处理模块、8-泄流线穿孔、9-电源进线口、10-开关、11-电源模块、12-固定连接板、13-螺丝孔
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明所设计的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，如图1所示，它包括前端主机1和屏蔽层外壳2，以及位于屏蔽层外壳2内的小电流测量模块4、大电流测量模块5、信号处理模块6和数字处理模块7，屏蔽层外壳2用于屏蔽外界环境的电磁干扰信号，小电流测量模块4的集磁环3内圈形成泄流线穿孔8，泄流线穿孔8用于让直流线路避雷器泄流线穿过，当直流线路避雷器泄流线的电流≤1A时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过集磁环3内圈的泄流线穿孔8时形成的小电流波形由小电流测量模块4采集，当直流线路避雷器泄流线的电流大于1A时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过集磁环3内圈的泄流线穿孔8时形成的大电流波形由大电流测量模块5采集，信号处理模块6用于将小电流测量模块4或大电流测量模块5采集到的信号转化为相应的电压信号，数字处理模块7用于将信号处理模块6输出的相应电压信号转化为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号，数字处理模块7的大电流输出端用于输出大电流全波形信号，数字处理模块7的小电流输出端用于输出小电流全波形信号，前端主机1用于接收所述大电流全波形信号或小电流全波形信号，前端主机1将接收到的大电流全波形信号或小电流全波形信号进行本地存储和长距离网络传输。
上述技术方案中，所述直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置还包括电源进线口9、开关10和电源模块11，所述电源进线口9为所述电源模块11提供电源信号，所述开关10用于控制信号处理模块6的开合状态，电源模块11用于向信号处理模块6和数字处理模块7供电。
上述技术方案中，所述所述集磁环3为开口圆环形状，所述泄流线穿孔8位于所述集磁环3的内圈，所述小电流测量模块4位于所述集磁环3的开口区域，主要用于采集波形幅值范围在uA级到A级的小幅值泄漏电流波形，所述大电流测量模块5位于所述集磁环3开口区域的外部，主要用于采集波形幅值范围在A级到kA级的大幅值工作电流和雷电流波形，所述大电流测量模块5所在位置与所述小电流测量模块4所在位置的连线延长线穿过所述泄流线穿孔8的轴线，上述技术方案中，当直流线路避雷器电阻片出现劣化或者受潮时，其泄流线将产生泄漏电流，泄流线周围出现微弱磁场，该磁场导致所述小电流测量模块4的巨磁电阻发生变化；当直流线路发生雷击时，避雷器瞬时导通，其泄流线出现工作电流和冲击电流，泄流线周围出现高强度磁场，该磁场导致所述大电流测量模块5中的巨磁电阻发生变化，所述小电流测量模块4的信号输出端与所述信号处理模块6对应信号输入端相连，所述大电流测量模块5的信号输出端与所述信号处理模块6对应信号输入端相连，所述信号处理模块6的信号输出端与数字处理模块7的信号输入端相连。
上述技术方案中，所述直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置还包括固定连接板12，所述固定连接板12上还设有螺丝孔13，所述固定连接板12通过在螺丝孔13上安装螺丝将所述屏蔽层外壳2与杆塔固定。所述固定连接板12通过一组L型支架与杆塔进行固定。
上述技术方案中，所述小电流测量模块4包括集磁环3和第一巨磁阻感应器，所述集磁环3用于放大小电流产生的微弱磁场强度，使第一巨磁阻感应器实现对小电流波形的监测，所述大电流测量模块5包括第二巨磁阻感应器，所述第二巨磁阻感应器用于实现对大电流波形的监测。
上述技术方案中，所述集磁环3是由铁硅铝组成的环形复合材料制成。
一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集方法，该方法基于巨磁阻效应，利用小电流测量模块4或大电流测量模块5监测到的避雷器泄流线上空间磁场值的变化，通过反演计算获得通过避雷器的全信息电流数据，最终为直流线路避雷器状态监测提供数据支撑。它包括如下步骤：
步骤一：直流线路避雷器泄流线通过装置的泄流线穿孔8，当直流线路避雷器泄流线电流≤1A时，小电流测量模块4中的巨磁阻电阻值发生相应变化，若直流线路避雷器泄流线电流＞1A，则大电流测量模块5中的巨磁阻电阻值发生相应变化；
步骤二：利用信号处理模块6将小电流测量模块4或大电流测量模块5输出的巨磁阻电阻变化值经过滤波、放大、频率补偿、A/D转换等信号处理方法转化为相应的电压信号；
步骤三：通过数字处理模块7将信号处理模块6输出的相应电压信号进行滤波、补偿、电光转换、光电转换等数字化处理转换为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号；
步骤四：将数字处理模块7输出的小电流全波形信号或大电流全波形信号传输至前端主机1进行本地存储和长距离网络传输。
上述技术方案中，巨磁阻的电阻值与所在位置的磁场强度有一定换算关系，磁场值变化时巨磁阻电阻值会发生相应变化，因此通过该值可以计算出磁场强度值，根据磁场强度值可以反算出电流值。
上述技术方案中，所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集方法，其特征在于：为了保证测量精度，小电流测量模块4和大电流测量模块5采用的量程不同，过试验测试获取到给定值N的临界值为1A。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：包括前端主机(1)和屏蔽层外壳(2)，以及位于屏蔽层外壳(2)内的小电流测量模块(4)、大电流测量模块(5)、信号处理模块(6)和数字处理模块(7)，屏蔽层外壳(2)用于屏蔽外界环境的电磁干扰信号，小电流测量模块(4)的集磁环(3)内圈形成泄流线穿孔(8)，泄流线穿孔(8)用于让直流线路避雷器泄流线穿过，当直流线路避雷器泄流线的电流≤给定值N时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过泄流线穿孔时形成的小电流波形由小电流测量模块(4)采集，当直流线路避雷器泄流线的电流大于给定值N时，直流线路避雷器泄流线的电流在流过泄流线穿孔时形成的大电流波形由大电流测量模块(5)采集，信号处理模块(6)用于将小电流测量模块(4)或大电流测量模块(5)采集到的信号转化为相应的电压信号，数字处理模块(7)用于将信号处理模块输出的相应电压信号转化为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号，数字处理模块(7)的大电流输出端用于输出大电流全波形信号，数字处理模块(7)的小电流输出端用于输出小电流全波形信号，前端主机(1)用于接收所述大电流全波形信号或小电流全波形信号。
2.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：它还包括电源进线口(9)、开关(10)和电源模块(11)，所述电源进线口(9)为所述电源模块(11)提供电源信号，所述开关(10)用于控制信号处理模块(6)的开合状态，电源模块(11)用于向信号处理模块(6)和数字处理模块(7)供电。
3.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：所述集磁环(3)为开口圆环形状，所述泄流线穿孔(8)位于所述集磁环(3)的内圈，所述小电流测量模块(4)位于所述集磁环(3)的开口区域，所述大电流测量模块(5)位于所述集磁环(3)开口区域的外部，所述大电流测量模块(5)所在位置与所述小电流测量模块(4)所在位置的连线延长线穿过所述泄流线穿孔(8)的轴线，所述小电流测量模块(4)的信号输出端与所述信号处理模块(6)对应信号输入端相连，所述大电流测量模块(5)的信号输出端与所述信号处理模块(6)对应信号输入端相连，所述信号处理模块(6)的信号输出端与数字处理模块(7)的信号输入端相连。
4.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：它还包括固定连接板(12)，所述固定连接板(12)上还设有螺丝孔(13)，所述固定连接板(12)通过在螺丝孔(13)上安装螺丝将所述屏蔽层外壳(2)与杆塔固定。
5.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：所述固定连接板(12)通过一组L型支架与杆塔进行固定。
6.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：所述小电流测量模块(4)包括集磁环(3)和第一巨磁阻感应器，所述集磁环(3)用于放大电流产生的磁场强度，使第一巨磁阻感应器实现对小电流波形的监测，所述大电流测量模块(5)包括第二巨磁阻感应器，所述第二巨磁阻感应器用于实现对大电流波形的监测。
7.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集装置，其特征在于：集磁环(3)是由铁硅铝组成的环形复合材料制成。
8.一种利用权利要求1所述装置的直流线路避雷器过电流全波形数据采集方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤一：直流线路避雷器泄流线通过装置的泄流线穿孔(8)，当直流线路避雷器泄流线电流≤给定值N时，小电流测量模块(4)中的巨磁阻电阻值发生相应变化，若直流线路避雷器泄流线电流＞给定值N，则大电流测量模块(5)中的巨磁阻电阻值发生相应变化；
步骤二：利用信号处理模块(6)将小电流测量模块(4)或大电流测量模块(5)输出的巨磁阻电阻变化值转化为相应的电压信号；
步骤三：通过数字处理模块(7)将信号处理模块输出的相应电压信号转换为对应的小电流全波形信号或大电流全波形信号；
步骤四：将数字处理模块(7)输出的小电流全波形信号或大电流全波形信号传输至前端主机(1)进行本地存储和长距离网络传输。
9.根据权利要求1所述的直流线路避雷器过电流全波形数据采集方法，其特征在于：所述给定值N为1A。
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