CN113945787B - 一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，保护阀片用于对避雷器主通道的冲击电流进行泄放；计数单元用于避雷器主通道出现冲击电流时产生雷击信号；测量单元用于测量监测器工作时的泄漏电流；计算单元用于处理计数单元产生的雷击信号和测量单元产生的泄漏电流，得到雷击动作次数和泄漏电流结果；显示单元用于显示雷击动作次数和泄漏电流结果，并在非供电期间保持显示。本发明能够在外部间歇性供电条件下满足避雷器的实时动作次数计数、间歇式泄漏电流测量、持续进行就地显示的需求。

Description

一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器。

背景技术

氧化锌避雷器作为电力***中重要过电压抑制设备，其安全稳定性直接关系着电力***的正常运行。变电站内避雷器多采用无间隙氧化锌避雷器，无间隙氧化锌避雷器在长期工频过电压下存在长期泄漏电流，随着阀片长期、缓慢的老化过程，该泄漏电流阻性分量逐渐增大，进而使得全电流相应增大；此外，氧化锌避雷器在使用过程中，经常放电以抑制过电压，承受几十安至几十千安的浪涌电流，将加速氧化锌避雷器的老化。因此对避雷器泄漏电流、动作次数的实时监测是反映避雷器老化状态的重要判据。

目前，工程上常用机械式氧化锌避雷器监测器，通过指针式表头显示泄漏电流，通过机械式计数器累计动作次数，但由于纯机械式的限制，必须由作业人员定期到现场记录数据，一方面由表盘读取的泄漏电流值容易造成较大的读数误差和机械式动作次数的重复计数问题，另一方面不能及时反映避雷器泄漏电流、动作次数的实时状态。随着能源互联网的提出、智能电网的建设，氧化锌避雷器监测器也逐渐改进为数字式、远传式的智能型监测器。

不同于传统的机械式，数字式避雷器监测器面临功率需求、测量电磁干扰、就地显示难等问题，本发明针对数字式避雷器监测器实际应用中存在的上述问题，提出一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，以解决数字式避雷器监测器功耗、测量电磁干扰、就地显示问题。

本发明采用以下技术方案：

一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，包括：

保护阀片，用于对避雷器主通道的冲击电流进行泄放；

计数单元，用于避雷器主通道出现冲击电流时产生雷击信号；

测量单元，用于测量监测器工作时的泄漏电流；

计算单元，用于处理计数单元产生的雷击信号和测量单元产生的泄漏电流，得到雷击动作次数和泄漏电流结果；

显示单元，用于显示雷击动作次数和泄漏电流结果，并在非供电期间保持显示。

具体的，保护阀片为氧化锌避雷器阀片。

具体的，计数单元包括保护模块，保护模块经阈值判断模块与触发模块连接，在避雷器主回路出现大冲击电流时，冲击电流一部分通过保护模块进入阈值判断模块，保护模块能够限制瞬时充电电流与阈值判断模块电压；阈值判断模块电压达到阈值后，驱动触发模块工作产生雷击触发信号，用于雷击计数及供电唤醒。

具体的，计数单元配合保护阀片工作，仅在保护阀片电压达到设定阈值时产生雷击触发信号。

具体的，测量单元仅在外部供电时段工作。

具体的，测量单元在工作期间能够测量泄漏电流的波形。

具体的，测量单元包括隔离变压器，隔离变压器将避雷器一次主回路与采样测量回路隔离，保护二次弱电回路安全；泄漏电流通过整流模块变换为单向电流；经采样电阻转换为电压信号后，为计算单元提供与泄漏电流等效的电压模拟量。

具体的，计算单元仅在外部供电时段工作。

具体的，显示单元为电子墨水屏，或称水墨屏，是一种由大量细小微胶囊组成的电泳显示器，每个微胶囊中包含悬浮于澄清液体中的带负电黑色粒子和带正电白色粒子。在通电电场的驱动下,带有相反电荷的黑白微胶粒将会向不同方向移动，使得黑白微胶粒在胶囊中的相对位置将会显示出不同深浅的图案。其结构由两片基板组成，均涂有大量上述微胶囊，通过控制施加在两片基板上的电场分布，可使电子墨水屏表面呈现出所需的显示内容。电子墨水屏只有在显示颜色变化时才耗电，关电源后墨水屏上画面仍可保留。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，通过保护阀片进行避雷器主通道冲击电流泄放；计数单元为纯无源电路，可在全时段内准备进行雷击计数；测量单元可在供电期间进行具备隔离保护的泄漏电流波形测量；计算单元在供电期间接收计数单元、测量单元数据，并进行数据处理和生成显示指令；显示单元为电子墨水屏，可在供电期间刷新显示，在非供电期间保持显示；本可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器可适用于间歇式供电电源，降低了对数字式避雷器监测器的供电电源要求。

进一步的，保护阀片可泄放浪涌电流，在被测避雷器通过雷电流时进行限压保护。

进一步的，计数单元包括保护模块、阈值判断模块和触发模块，各模块均采用无源器件，使得计数单元可在全时段内进行雷击计数，发出雷击触发信号。

进一步的，仅在保护阀片电压达到设定阈值时产生雷击触发信号，用于正常状态与冲流状态的辨别。

进一步的，测量单元仅在外部供电时段工作，可进行避雷器泄漏电流的间歇性采集，降低平均耗能。

进一步的，测量单元在工作期间能够测量泄漏电流的波形，可进行泄漏电流有效值和阻性分量计算。

进一步的，测量单元包括隔离变压器、整流模块和采样电阻，通过隔离变压器将一次放电主回路和二次弱电测量回路隔离，可提高二次回路可靠性；针对泄漏电流特性，通过整流桥将泄漏电流变换为单向电流，可在不影响测量信息的同时降低对采样设计要求。

进一步的，计算单元仅在外部供电时段工作，可降低平均耗能。

进一步的，电子墨水屏可在无供电条件下保持显示内容，在外部供电条件下进行显示刷新，能够满足外部不连续供电情况下的持续显示需求。

综上所述，本发明在间歇性外部供电条件下，保护阀片、计数单元均采用纯无源器件，可在全时段内进行浪涌保护和雷击计数；测量单元、计算单元在外部供电条件下进行泄漏电流测量、数据处理和转发，在无供电条件下不工作；显示单元在外部供电条件下进行显示刷新，在无供电条件下保持原有显示内容。本发明能够在外部间歇性供电条件下满足避雷器的实时动作次数计数、间歇式泄漏电流测量、持续进行就地显示的需求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明原理图；

图2为本发明测量单元原理图。

其中：1.保护阀片；2.计数单元；3.测量单元；4.计算单元；5.显示单元；6.隔离变压器；7.整流模块；8.采样电阻。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，通过保护阀片进行避雷器主通道冲击电流泄放；计数单元为纯无源电路，可在全时段内准备进行雷击计数；测量单元可在供电期间进行具备隔离保护的泄漏电流波形测量；计算单元在供电期间接收计数单元、测量单元数据，并进行数据处理和生成显示指令；显示单元为电子墨水屏，可在供电期间刷新显示，在非供电期间保持显示；本可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器可适用于间歇式供电电源，降低了对数字式避雷器监测器的供电电源要求。

请参阅图1，本发明一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，包括：保护阀片1、计数单元2、测量单元3、计算单元4和显示单元5。

保护阀片1为氧化锌避雷器阀片，具有过电压抑制作用，可保护计数单元、测量单元在主回路出现大电流时电压不过高。

计数单元2配合保护阀片1工作，仅在保护阀片1电压达到设定阈值时产生雷击触发信号。

其中，计数单元2包括保护模块、阈值判断模块、触发模块，在避雷器主回路出现大冲击电流时，冲击电流一部分通过保护模块进入阈值判断模块，保护模块能够限制瞬时充电电流与阈值判断模块电压，避免大电流充电导致器件损坏；阈值判断模块电压达到一定阈值后，可驱动触发模块工作，产生雷击触发信号，用于雷击计数及供电唤醒。

测量单元3仅在外部供电时段工作，工作期间可测量泄漏电流波形。

请参阅图2，测量单元3包括隔离变压器6、整流模块7和采样电阻8，隔离变压器6将一次主回路与采样测量回路隔离，保护二次弱电回路安全；整流模块7将泄漏电流变换为单向电流，便于后续采样；采样电阻8将泄漏电流信号转换为电压信号，为计算单元4提供与泄漏电流等效的电压模拟量。

计算单元4仅在外部供电时段工作，工作期间检测计数单元2计数、接收测量单元3数据，进行数据处理和计算，并将雷击动作次数、泄漏电流结果生成显示指令，控制显示单元5刷新数据。

显示单元5在供电期间根据计算单元4指令进行显示刷新，在非供电期间保持显示。

其中，显示单元5为电子墨水屏，在供电期间接收到计算单元发出刷新指令及显示数据后，刷新显示内容；在非供电期间，保持上次显示内容，以维持在无电源条件下的就地显示。

本发明一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器的工作原理如下：

无外部供电条件下，保护阀片1和计数单元2在雷电流出现时进行动作，保护阀片1进行雷电流泄放，计数单元2发出雷击动作信号；显示单元5保持原有数据显示。

外部供电条件下，保护阀片1和计数单元2仍保持无外部供电条件下的工作特性；测量单元3进行泄漏电流波形测量；计算单元4接收计数单元2、测量单元3数据，并进行处理后生成显示指令发送至显示单元5；显示单元5接收到显示指令后进行显示刷新，显示本次指令包含数据。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例1

110kV线路数字式避雷器监测器

安装在110kV线路与地之间，用于110kV线路避雷器状态信息的监测。

保护阀片1的动作电压为1kV，额定8/20us浪涌电流为20kA；

计数单元2动作计数范围为0.03～20kA；

测量单元3的泄漏电流测量范围为0～6mA；

计算单元4为STM32单片机；

显示单元5为3寸电子墨水屏。

本实施例可用于110kV线路避雷器的在线监测与就地显示，能够在雷电流下将监测器两端残压限制在1kV，可重复承受峰值20kA的8/20us浪涌电流；可满足0～6mA泄漏电流、0.03～20kA雷电流范围内的测量；能够在就地取能平均功率不能满足常规监测***长期供电条件下，通过间歇式工作的方式满足避雷器监测器测量与动作需求。

实施例2

35kV线路数字式避雷器监测器

安装在35kV线路与地之间，用于35kV线路避雷器状态信息的监测。

保护阀片1的动作电压为0.8kV，额定8/20us浪涌电流为20kA；

计数单元2动作计数范围为0.02～20kA；

测量单元3的泄漏电流测量范围为0～3mA；

计算单元4为MSP430单片机；

显示单元5为2.1寸电子墨水屏。

本实施例可用于35kV线路避雷器的在线监测与就地显示，能够在雷电流下将监测器两端残压限制在0.8kV，可重复承受峰值20kA的8/20us浪涌电流；可满足0～3mA泄漏电流、0.02～20kA雷电流范围内的测量；能够在就地取能平均功率不能满足常规监测***长期供电条件下，通过间歇式工作的方式满足避雷器监测器测量与动作需求。

综上所述，本发明一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，通过纯无源电路构成的计数单元实现全时段雷击计数，通过电子墨水屏构成的显示单元保持在非供电期间的显示内容保持；通过测量单元、计数单元在供电期间进行泄漏电流的测量与数据处理，通过显示单元在供电期间的显示刷新，从而实现在外部供电条件为间歇式供电情况下的数字式避雷器监测器雷击计数、泄漏电流定期测量、避雷器数据边缘计算和就地显示最新避雷器数据的基本功能。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，其特征在于，包括：

保护阀片(1)，用于对避雷器主通道的冲击电流进行泄放，保护阀片(1)为氧化锌避雷器阀片；

计数单元(2)，用于避雷器主通道出现冲击电流时产生雷击信号，计数单元(2)包括保护模块，保护模块经阈值判断模块与触发模块连接，在避雷器主回路出现大冲击电流时，冲击电流一部分通过保护模块进入阈值判断模块，保护模块能够限制瞬时电流与阈值判断模块电压；阈值判断模块电压达到阈值后，驱动触发模块工作产生雷击触发信号，用于雷击计数及供电唤醒，计数单元(2)配合保护阀片(1)工作，仅在保护阀片(1)电压达到设定阈值时产生雷击触发信号；

测量单元(3)，用于测量监测器工作时的泄漏电流，测量单元(3)仅在外部供电时段工作，测量单元(3)在工作期间能够测量泄漏电流的波形，测量单元(3)包括隔离变压器(6)，隔离变压器(6)将避雷器一次主回路与采样测量回路隔离，保护二次弱电回路安全；泄漏电流通过整流模块(7)变换为单向电流；经采样电阻(8)转换为电压信号后，为计算单元(4)提供与泄漏电流等效的电压模拟量；

计算单元(4)，用于处理计数单元(2)产生的雷击信号和测量单元(3)产生的泄漏电流，得到雷击动作次数和泄漏电流结果；

显示单元(5)，用于显示雷击动作次数和泄漏电流结果，并在非供电期间保持显示。

2.根据权利要求1所述的可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，其特征在于，计算单元(4)仅在外部供电时段工作。

3.根据权利要求1所述的可间歇供电的数字化氧化锌避雷器监测器，其特征在于，显示单元(5)为电子墨水屏。

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