CN114301168A - 适用于变电站的智能避雷器***及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于避雷器技术领域，尤其为适用于变电站的智能避雷器***，该智能避雷器***包括避雷器本体、红外热像仪、数据采集模块、EMI滤波器、阻性电流计算模块、中央处理器模块、通信模块和后台终端。本发明通过数据采集模块实时获取避雷器本体中的泄露电流和泄露电压信号，在EMI滤波器将获取的信号进行滤波处理后，可消除数据信号中的电磁干扰现象，确保数据传输的稳定，以提高避雷器本体中泄露电流监测的精度，通过红外热像仪实时获取避雷器本体的外观，输入到中央处理器模块中预设的色差以及位置模型进行比对后，根据避雷器本体中各点之间的温度是否存在较大温度差，来判断避雷器本体所潜在的异常。

Description

适用于变电站的智能避雷器***及监测方法

技术领域

本发明涉及避雷器技术领域，具体为适用于变电站的智能避雷器***及监测方法。

背景技术

针对避雷器而言，金属氧化物避雷器在电力***中已经得到了广泛应用，其作为电力设备等过电压保护装置，对电力设备的安全运行起着很大的作用。对氧化锌避雷器实施在线监测和就地化诊断分析，可及时发现避雷器潜在故障，能有效地进行故障的排除，保障避雷器乃至整个电力***的安全稳定运行。

目前的智能避雷器***一般都是通过电子式互感器来实时监测避雷器接地线路上的泄露电流和泄露电压，首先此种方式监测数据过于单一，很难做到对避雷器本体的异常故障进行精准发现；其次现有的电子式互感器一般采用CAN总线、RS485/RS422通信方式等，会造成电子互感器所监测的数据在传输中会受电磁信号干扰，从而影响着数据传输的稳定，在数据出现误差时，就很难及时精准判断避雷器所潜在的故障，这样就严重影响着电力***的安全稳定运行。为此，本发明提供一种适用于变电站的智能避雷器***及监测方法。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了适用于变电站的智能避雷器***及监测方法，解决了目前的智能避雷器***通过电子式互感器监测时，由于电子式互感器一般采用CAN总线、RS485/RS422通信方式等，会造成电子互感器所监测的数据在传输中会受电磁信号干扰，从而影响着数据传输稳定的问题。

（二）技术方案

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

适用于变电站的智能避雷器***，该智能避雷器***包括避雷器本体、红外热像仪、数据采集模块、EMI滤波器、阻性电流计算模块、中央处理器模块、通信模块和后台终端；

所述红外热像仪通过金属支架安装在避雷器本体的***，用于实时监测避雷器本体外观的图形，并且将监测到的外观图像输送到中央处理器模块中，根据中央处理器模块预先设置的避雷器本体外观的色差和位置模型进行比对，来判断避雷器本体上各点的温度差；

所述数据采集模块安装在避雷器本体的底部，用于对避雷器接地线路上的泄露电流和泄露电压信号进行实时采集，并且通过EMI滤波器将采集的电流和电压信号进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中计算，得出阻性电流值；

所述阻性电流计算模块通过信号传输线与中央处理器模块连接，用于将计算出的阻性电流值输入到中央处理器模块中，通过中央处理器模块对阻性电流值预设阈值的大小进行比较，来判断避雷器中泄露电流的异常；

所述中央处理器模块通过通信模块与后台终端通讯连接，用于将接收的数据实时发送后台终端。

进一步地，所述数据采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器与电压互感器分别均包括一组A/D转换模块以及一个内径150mm、外径400mm、高17mm且匝数为800的硬质罗氏线圈，其中分别位于电流互感器和电压互感器中的A/D转换模块可以将电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的电压信号直接转变为数字信号。

进一步地，所述红外热像仪型号为H2640/H2640D，所述EMI滤波器型号为LZJBX1-6A，所述通讯模块的型号为ENC28J60。

进一步地，所述中央处理器模块还包括GPS***和存储模块，所述GPS***用于对避雷器本体的具***置进行实时定位，所述存储模块用于对中央处理器模块接收到的数据进行存储。

本发明还提供适用于变电站的智能避雷器***的监测方法，包括以下步骤：

步骤A、通过电流感应器、电压感应器分别实时获取避雷器本体中的泄露电流和泄露电压信号，并且将获取的泄露电流和泄露电压信号经过EMI滤波器进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中，阻性电流计算模块根据接收到的电流值、电压值以及相位角输入到计算公式中，得到相应的阻性电流值，然后再输入到中央处理器模块中，中央处理器模块根据预先对阻性电流阈值的大小进行比对，若所计算的阻性电流值大于预先设置的阈值，则判断该避雷器本体为异常现象；

步骤B、通过红外热像仪实时获取避雷器本体外观的图形，然后将监测到的外观图像输入到中央处理器模块中，根据中央处理器模块中对避雷器本体预先所建立的色差和位置模型进行比对，若监测到的外观图形与预先建立的色差以及位置存在较大偏差，则可判断避雷器本体存在明显缺陷。

步骤C、中央处理器模块通过通讯模块可以与外部的后台终端进行通讯连接，然后可以将步骤A中或步骤B中监测的异常数据能够实时发送后台终端。

进一步地，步骤A中阻性电流计算模块的计算公式具体为：IR＝I×cos α，其中IR为阻性电流、I为电流互感器检测的复合电流、α为相位角。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了适用于变电站的智能避雷器***及监测方法，具备以下有益效果：

本发明，通过数据采集模块实时获取避雷器本体中的泄露电流和泄露电压信号，在EMI滤波器将获取的信号进行滤波处理后，可消除数据信号中的电磁干扰现象，确保数据传输的稳定，以提高避雷器本体中泄露电流监测的精度，通过红外热像仪实时获取避雷器本体的外观，输入到中央处理器模块中预设的色差以及位置模型进行比对后，根据避雷器本体中各点之间的温度是否存在较大温度差，来判断避雷器本体所潜在的异常，本发明将红外热像仪与数据采集模块结合于该***中，可提高智能避雷器***监测的精度。

附图说明

图1为本发明实施例中智能避雷器***连接框图。

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。

实施例

如图1所示，本发明一个实施例提出的适用于变电站的智能避雷器***，该智能避雷器***包括避雷器本体、红外热像仪、数据采集模块、EMI滤波器、阻性电流计算模块、中央处理器模块、通信模块和后台终端；

红外热像仪通过金属支架安装在避雷器本体的***，用于实时监测避雷器本体外观的图形，并且将监测到的外观图像输送到中央处理器模块中，根据中央处理器模块预先设置的避雷器本体外观的色差和位置模型进行比对，来判断避雷器本体上各点的温度差；

数据采集模块安装在避雷器本体的底部，用于对避雷器接地线路上的泄露电流和泄露电压信号进行实时采集，并且通过EMI滤波器将采集的电流和电压信号进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中计算，得出阻性电流值；

阻性电流计算模块通过信号传输线与中央处理器模块连接，用于将计算出的阻性电流值输入到中央处理器模块中，通过中央处理器模块对阻性电流值预设阈值的大小进行比较，来判断避雷器中泄露电流的异常；

中央处理器模块通过通信模块与后台终端通讯连接，用于将接收的数据实时发送后台终端。

在一些实施例中，数据采集模块包括电流互感器和电压互感器，电流互感器与电压互感器分别均包括一组A/D转换模块以及一个内径150mm、外径400mm、高17mm且匝数为800的硬质罗氏线圈，其中分别位于电流互感器和电压互感器中的A/D转换模块可以将电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的电压信号直接转变为数字信号。

在一些实施例中，红外热像仪型号为H2640/H2640D，EMI滤波器型号为LZJBX1-6A，通讯模块的型号为ENC28J60。

在一些实施例中，中央处理器模块还包括GPS***和存储模块，GPS***用于对避雷器本体的具***置进行实时定位，存储模块用于对中央处理器模块接收到的数据进行存储。

本发明还提供适用于变电站的智能避雷器***的监测方法，包括以下步骤：

步骤A、通过电流感应器、电压感应器分别实时获取避雷器本体中的泄露电流和泄露电压信号，并且将获取的泄露电流和泄露电压信号经过EMI滤波器进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中，阻性电流计算模块根据接收到的电流值、电压值以及相位角输入到计算公式中，得到相应的阻性电流值，然后再输入到中央处理器模块中，中央处理器模块根据预先对阻性电流阈值的大小进行比对，若所计算的阻性电流值大于预先设置的阈值，则判断该避雷器本体为异常现象；

步骤B、通过红外热像仪实时获取避雷器本体外观的图形，然后将监测到的外观图像输入到中央处理器模块中，根据中央处理器模块中对避雷器本体预先所建立的色差和位置模型进行比对，若监测到的外观图形与预先建立的色差以及位置存在较大偏差，则可判断避雷器本体存在明显缺陷。

步骤C、中央处理器模块通过通讯模块可以与外部的后台终端进行通讯连接，然后可以将步骤A中或步骤B中监测的异常数据能够实时发送后台终端

在一些实施例中，步骤A中阻性电流计算模块的计算公式具体为：IR＝I×cos α，其中IR为阻性电流、I为电流互感器检测的复合电流、α为相位角。

本发明实施例中的适用于变电站的智能避雷器***,由于电流互感器和电压互感器中都有一组A/D转换模块，可以将采集的电流模拟信号和电压模拟信号直接转换成数字信号，此时转换成的电流数据和电压数据输入到阻性电流计算模块中进行计算，其中阻性电流计算公式为：IR＝I×cos α，因IR为阻性电流、I为电流互感器检测的复合电流、α为相位角，相位角是根据电流数据和电压数据之间通过相位差得出的，当电路中没有漏电流或者漏电流偏小，即α接近90°，当α逐渐变小时，电路中漏电流变大，超过限定值时则进行告警，并且及时做出相应的保护措施，而且数据采集模块中采集的电流和电压信号，经过了EMI滤波器处理，可以使得数据采集模块中采集的数据在传输时，能够避免电磁干扰影响数据传输的稳定，保障了数据采集的准确性，从而提高了对避雷器本体监测的精度，本发明为了防止避雷器本体监测数据过于单一，因此还在避雷器本体的周围设置了红外热像仪，通过红外热像仪可以实时获取避雷器本体的外观，然后输入到中央处理器模块中，中央处理器模块根据避雷器本体预设的色差以及位置模型进行比对后，通过避雷器本体中各点之间的温度是否存在较大温度差，来判断出避雷器本体所存在的异常，使得红外热像仪与数据采集模块结合于该***中，可提高智能避雷器***监测的精度，能够更加保证电力***的安全稳定运行。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.适用于变电站的智能避雷器***，其特征在于：该智能避雷器***包括避雷器本体、红外热像仪、数据采集模块、EMI滤波器、阻性电流计算模块、中央处理器模块、通信模块和后台终端；

所述红外热像仪通过金属支架安装在避雷器本体的***，用于实时监测避雷器本体外观的图形，并且将监测到的外观图像输送到中央处理器模块中，根据中央处理器模块预先设置的避雷器本体外观的色差和位置模型进行比对，来判断避雷器本体上各点的温度差；

所述数据采集模块安装在避雷器本体的底部，用于对避雷器接地线路上的泄露电流和泄露电压信号进行实时采集，并且通过EMI滤波器将采集的电流和电压信号进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中计算，得出阻性电流值；

所述阻性电流计算模块通过信号传输线与中央处理器模块连接，用于将计算出的阻性电流值输入到中央处理器模块中，通过中央处理器模块对阻性电流值预设阈值的大小进行比较，来判断避雷器中泄露电流的异常；

所述中央处理器模块通过通信模块与后台终端通讯连接，用于将接收的数据实时发送后台终端。

2.根据权利要求1所述的适用于变电站的智能避雷器***，其特征在于：所述数据采集模块包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器与电压互感器分别均包括一组A/D转换模块以及一个内径150mm、外径400mm、高17mm且匝数为800的硬质罗氏线圈，其中分别位于电流互感器和电压互感器中的A/D转换模块可以将电流互感器采集的电流信号和电压互感器采集的电压信号直接转变为数字信号。

3.根据权利要求1所述的适用于变电站的智能避雷器***，其特征在于：所述红外热像仪型号为H2640/H2640D，所述EMI滤波器型号为LZJBX1-6A，所述通讯模块的型号为ENC28J60。

4.根据权利要求1所述的适用于变电站的智能避雷器***，其特征在于：所述中央处理器模块还包括GPS***和存储模块，所述GPS***用于对避雷器本体的具***置进行实时定位，所述存储模块用于对中央处理器模块接收到的数据进行存储。

5.根据权利要求1-4任一项所述的适用于变电站的智能避雷器***的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、通过电流感应器、电压感应器分别实时获取避雷器本体中的泄露电流和泄露电压信号，并且将获取的泄露电流和泄露电压信号经过EMI滤波器进行滤波处理后，再输入到阻性电流计算模块中，阻性电流计算模块根据接收到的电流值、电压值以及相位角输入到计算公式中，得到相应的阻性电流值，然后再输入到中央处理器模块中，中央处理器模块根据预先对阻性电流阈值的大小进行比对，若所计算的阻性电流值大于预先设置的阈值，则判断该避雷器本体为异常现象；

步骤B、通过红外热像仪实时获取避雷器本体外观的图形，然后将监测到的外观图像输入到中央处理器模块中，根据中央处理器模块中对避雷器本体预先所建立的色差和位置模型进行比对，若监测到的外观图形与预先建立的色差以及位置存在较大偏差，则可判断避雷器本体存在明显缺陷；

步骤C、中央处理器模块通过通讯模块可以与外部的后台终端进行通讯连接，然后可以将步骤A中或步骤B中监测的异常数据能够实时发送后台终端。

6.根据权利要求5所述的适用于变电站的智能避雷器***的监测方法，其特征在于：步骤A中阻性电流计算模块的计算公式具体为：IR＝I×cos α，其中IR为阻性电流、I为电流互感器检测的复合电流、α为相位角。

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