CN205103360U - 输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，包括若干个监测环、通讯站，所述监测环通过无线通信与所述通讯站进行通信，所述监测环套装于输电线路绝缘子上表面的钢帽上，所述钢帽的下方设置有绝缘件，所述通讯站设置于若干个安装有所述监测环的输电线路杆塔之间，所述监测环用来记录绝缘子泄漏电流的幅值并将绝缘子泄漏电流幅值信息通过无线通信发送给所述通讯站，所述通讯站用来控制若干个所述监测环并汇总将绝缘子泄露电流幅值信息发送至远程终端来随时监测绝缘子状态。本实用新型通过监测绝缘子泄漏电流来监测绝缘子污秽度，进行污闪预警，避免输电线路绝缘子污闪的发生，保证电力***安全稳定运行。

Description

输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，属于输电线路绝缘子在线监测技术领域。

背景技术

输电线路绝缘子长期暴露在户外，由于自然落灰、工业污染等因素影响，表面会附着污移物，形成污层。干燥状态下，污层一般不会导电，对外绝缘电气性能影响较小；但在湿度较大的环境下，污层会吸湿受潮，使得污层中的可溶性电解质溶解，污层开始导电，污秽绝缘子表面将流过一定幅值的泄漏电流，逐步发展到局部放电。当电弧的发展贯穿绝缘子上下两个电极时，绝缘表面发生闪络，引起污闪现象。污闪事故大多发生在运行电压下，经常造成大范围停电事故，对电力***的安全运行危害极大。据统计，20世纪80到90年代，污闪事故次数在电网事故总次数中居第2位，仅次于雷害事故，而污闪事故通常是跨区域大面积的事故，造成的损失是雷害事故的10倍，其危害远大于其它种类电网故障。输电线路绝缘子污闪，是阻碍电力***安全运行的难题之一。因此，为了避免输电线路绝缘子污闪的发生，需要对绝缘子的污秽度进行在线监测，对绝缘子的污闪进行预警。

目前关于输电线路绝缘子污秽度的在线监测主要有监测绝缘子的泄漏电流的方法。绝缘子泄漏电流是指在运行电压作用下污秽受潮时测得的流过绝缘子表面污层的电流。当电压和气候条件一定时，绝缘子表面泄漏电流与污秽严重程度成正比。绝缘子泄漏电流同污闪电压之间存在着明显的确定关系，能够在很大程度上估计和预测绝缘子的污闪电压以及评价绝缘子的污秽水平。因此，监测绝缘子的泄漏电流是对绝缘子污秽度进行在线监测最有效的方法。

目前关于监测绝缘子的泄漏电流的相关专利已有一些。CN200910190853提供了交流高压输电线路污秽绝缘子泄漏电流传感器，方便现场装卸，测量泄漏电流精度高、频带宽、线性度好。CN201210297103提供了光电式特高压直流绝缘子泄漏电流监测***，采用光纤传输泄漏电流数据。CN201210535143提供了一种特高压直流绝缘子泄漏电流测量***，具有高速、安全、可靠测量等优点，特别适用于野外环境作业。CN201410257722提供了一种交流绝缘子泄漏及电晕脉冲电流的在线监测装置及采用该装置进行在线监测的方法，实现对绝缘子实际状态的实时准确监测。综上，目前监测泄漏电流的方法成本较高，单台设备只能测量一处电流，多处测量成本高；另外，传感器与设备相连，存在极大的安全隐患。因此，需要研究更加经济安全实用的监测方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提出一种输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置。

本实用新型采用如下技术方案：输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，包括若干个监测环、通讯站，所述监测环通过无线通信与所述通讯站进行通信，所述监测环套装于输电线路绝缘子上表面的钢帽上，所述钢帽的下方设置有绝缘件，所述通讯站设置于若干个安装有所述监测环的输电线路杆塔之间，所述监测环用来记录绝缘子泄漏电流的幅值并将绝缘子泄漏电流幅值信息通过无线通信发送给所述通讯站，所述通讯站用来控制若干个所述监测环并汇总将绝缘子泄露电流幅值信息发送至远程终端来随时监测绝缘子状态。

优选地，所述监测环包括PVC塑料、铁壳，所述PVC塑料的右侧与所述铁壳的右侧通过卡子相连接，所述PVC塑料的左侧与所述铁壳的左侧通过扣子相连接，所述PVC塑料的内部设置有线圈、铁芯，所述线圈缠绕设置于所述铁芯上，所述铁芯的内表面设置有橡胶，所述橡胶嵌套在所述钢帽上，所述铁壳内部设置有电路模块、蓄电池，所述铁壳上设置有天线；所述线圈用来采集绝缘子的泄漏电流。

优选地，所述监测环还包括A/D转换模块、MCU单片机处理器、ZigBee无线通信模块，所述电路模块包括整流电路、峰值采样保持电路；所述线圈依次与所述整流电路、所述峰值采样保持电路、所述A/D转换模块、MCU单片机处理器、ZigBee无线通信模块相连接，所述整流电路的作用是将交流泄漏电流波形转化为直流波形，所述峰值采样保持电路的作用是从泄漏电流的波形得到泄漏电流的幅值信息，所述A/D转换模块的作用是将模拟信号转化为数字信号，所述MCU单片机处理器的作用是处理数据、控制所述监测环工作，所述ZigBee无线通信模块的作用是和所述通讯站进行无线通信，所述蓄电池给所述电路模块提供电能，所述天线用于无线通信。

优选地，所述监测环呈马蹄状，所述PVC塑料为椭圆形，所述铁壳为棒状。

优选地，所述通讯站包括ZigBee无线通信模块、MCU单片机处理器、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、蓄电池、太阳能电池、湿度传感器，所述MCU单片机处理器分别与所述ZigBee无线通信模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、湿度传感器相连接，所述太阳能电池与所述蓄电池用来给所述通讯站进行供电；所述ZigBee无线通信模块用来与所述监测环进行无线通信，所述GPS定位模块用来获取所述监测环的地理位置信息，所述湿度传感器用来检测环境的湿度，所述MCU单片机处理器的作用是汇总处理泄漏电流信息，所述GPRS无线通信模块的作用是与远程终端进行无线通信。

优选地，每个所述监测环均设置有唯一的ID，所述通讯站通过控制ID来控制监测环的休眠与工作。

本实用新型所达到的有益效果：（1）本实用新型提供了输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，通过监测绝缘子泄漏电流来监测绝缘子污秽度，进行污闪预警，避免输电线路绝缘子污闪的发生，保证电力***安全稳定运行；（2）监测装置功能控制权在通讯站，一个通讯站能监测多处监测环的泄漏电流信息；（2）泄漏电流监测装置所监测的特征量为泄漏电流幅值，简单有效可靠；（3）监测环与通讯站之间通过无线通信发送信息，方便快捷节能；（4）监测环一般处于休眠状态，需要通讯站唤醒才工作监测绝缘子泄漏电流，省电节能。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图，其中11-监测环、12-输电线路绝缘子、13-导线、14-横担、15-通讯站。

图2是本实用新型的监测环的工作过程示意图，其中21-线圈、22-铁芯、23-输电线路绝缘子、24-整流电路、25-峰值采样保持电路、26-A/D转换模块、27-MCU单片机处理器、28-ZigBee无线通信模块、29-蓄电池。

图3是本实用新型的监测环的结构示意图，其中301-PVC塑料、302-线圈、303-铁芯、304-橡胶、305-扣子、306-卡子、307-铁壳、308-天线、309-电路模块、310-蓄电池。

图4是本实用新型的监测环的安装俯视示意图，其中41-钢帽、42-监测环、43-绝缘件。

图5是本实用新型的通讯站的连接示意图，其中51-ZigBee无线通信模块、52-MCU单片机处理器、53-GPS定位模块、54-GPRS无线通信模块、55-蓄电池、56-太阳能电池、57-湿度传感器。

图6是本实用新型的监测环和通讯站的通讯过程示意图，其中61-通讯站、62-监测环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型的整体结构示意图，其中11-监测环、12-输电线路绝缘子串、13-导线、14-横担、15-通讯站。本实用新型采用如下技术方案：输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，包括若干个监测环11、通讯站15，监测环11通过无线通信与通讯站15进行通信，监测环11套装于输电线路绝缘子12上表面的钢帽上，钢帽的下方设置有绝缘件，通讯站15设置于若干个安装有监测环11的输电线路杆塔之间，监测环11用来记录绝缘子泄漏电流的幅值并将绝缘子泄漏电流幅值信息通过无线通信发送给通讯站15，通讯站15用来控制若干个监测环11并汇总将绝缘子泄露电流幅值信息发送至远程终端来随时监测绝缘子状态。

监测环11和通讯站15组成了输电线路绝缘子泄漏电流的在线监测***，整个***功能控制权在通讯站15，监测环11多点布置，各个监测环11具备唯一的ID，通讯站15通过ID控制特定的监测环11采集泄漏电流信息。监测环11和通讯站15之间通过ZigBee无线通信模块进行通信。

图2是本实用新型的监测环的工作过程示意图，其中21-线圈、22-铁芯、23-输电线路绝缘子、24-整流电路、25-峰值采样保持电路、26-A/D转换模块、27-MCU单片机处理器、28-ZigBee无线通信模块、29-蓄电池。线圈21依次与整流电路24、峰值采样保持电路25、A/D转换模块26、MCU单片机处理器27、ZigBee无线通信模块28相连接，整流电路24的作用是将交流泄漏电流波形转化为直流波形，峰值采样保持电路25的作用是从泄漏电流的波形得到泄漏电流的幅值信息，A/D转换模块26的作用是将模拟信号转化为数字信号，MCU单片机处理器27的作用是处理数据、控制监测环工作，ZigBee无线通信模块28的作用是和通讯站进行无线通信，蓄电池29给电路模块提供电能。

图3是本实用新型的监测环的结构示意图，其中301-PVC塑料、302-线圈、303-铁芯、304-橡胶、305-扣子、306-卡子、307-铁壳、308-天线、309-电路模块、310-蓄电池。图4是本实用新型的监测环的安装俯视示意图，其中41-钢帽、42-监测环、43-绝缘件。监测环42呈马蹄状，PVC塑料301为椭圆形，铁壳307为棒状。监测环42包括PVC塑料301、铁壳307，PVC塑料301的右侧与铁壳307的右侧通过卡子306相连接，PVC塑料301的左侧与铁壳307的左侧通过扣子305相连接，PVC塑料301的内部设置有线圈302、铁芯303，线圈302缠绕设置于铁芯303上，铁芯303的内表面设置有橡胶304，橡胶304嵌套在钢帽41上，铁壳307内部设置有电路模块309、蓄电池310，铁壳307上设置有天线308；线圈302用来采集绝缘子的泄漏电流，天线308用于无线通信。

线圈302材料采用铜漆包线，单端开口，采用连续式绕法绕制在铁芯303上，铁芯303材料采用硅钢片，线圈302与铁芯303外面是PVC塑料301。棒状部分是铁壳307，里面安装有电路模块309和蓄电池310，减小干扰，线圈302接入电路模块309。椭圆部分与棒状部分在左侧是通过一个扣子305相连，可以活动，形成一个开口将钢帽41套住，然后闭合上。在右侧是通过一个卡子306将两部分锁紧。监测环42的一个特点是，在闭合状态下，椭圆部分中右侧铁芯303与棒状铁壳307接触，减小铁芯磁阻，增大灵敏度，但是左侧部分并不接触，存在5mm阻隔（PVC外壳），消除了铁磁饱和的影响。监测环42内侧是橡胶304，用于减少监测环42与钢帽41的硬接触，保护监测环42，同时增大摩擦，利于监测环42紧贴钢帽41。监测环42安装在低压端第一片绝缘子43上表面上并卡在钢帽41上。

图5是本实用新型的通讯站的连接示意图，其中51-ZigBee无线通信模块、52-MCU单片机处理器、53-GPS定位模块、54-GPRS无线通信模块、55-蓄电池、56-太阳能电池、57-湿度传感器。通讯站包括ZigBee无线通信模块、MCU单片机处理器、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、蓄电池、太阳能电池、湿度传感器，MCU单片机处理器分别与ZigBee无线通信模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、湿度传感器相连接，太阳能电池与蓄电池用来给通讯站进行供电；ZigBee无线通信模块用来与监测环进行无线通信，GPS定位模块用来获取监测环的地理位置信息，湿度传感器用来检测环境的湿度，MCU单片机处理器的作用是汇总处理泄漏电流信息，GPRS无线通信模块的作用是与远程终端进行无线通信。

通讯站15中ZigBee无线通信模块51获取从监测环11中ZigBee无线通信模块28传递来的泄漏电流幅值信息。ZigBee无线通信模块51将泄漏电流幅值信息发送给MCU单片机处理器52，GPS定位模块53将地理位置信息发送给MCU单片机处理器52，MCU单片机处理器52汇总处理这些信息并发送给GPRS无线通信模块54。GPRS无线通信模块54将经过汇总处理的泄漏电流幅值信息发送至远程终端来随时监测绝缘子状态。

通讯站15中的湿度传感器57用于监测环境的湿度，当湿度大于90%时，说明现在外界环境有利于污闪发展，通讯站15向监测环11每小时发出一次唤醒信号唤醒监测环11来监测泄漏电流；当湿度小于90%时，通讯站15不再向监测环11发出唤醒信号，通讯站15和监测环11都处于休眠状态，省电节能。

图6是本实用新型的监测环和通讯站的通讯过程示意图，其中61-通讯站、62-监测环。每个监测环62均设置有唯一的ID，通讯站61通过控制ID来控制监测环62的休眠与工作。

监测环62和通讯站61之间通过ZigBee无线通信模块28（51）进行通信。首先，当环境湿度大于90%时，通讯站61向监测环62发出唤醒信号，通讯站61发出信号①（监测环的ID信息）至监测环62，监测环62返回信号②（监测环的ID信息）至通讯站61，监测环62被唤醒；当环境湿度小于90%时，通讯站61不唤醒监测环62；然后，通讯站61发出信号③（检测命令，需要检测泄漏电流信息）至监测环62，监测环62返回信号④（泄漏电流信息）至通讯站61，通讯站61得到泄漏电流的幅值信息；最后，通讯站61向监测环62发出信号⑤（休眠），通讯站61与监测环62的这次通讯过程结束。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，包括若干个监测环、通讯站，所述监测环通过无线通信与所述通讯站进行通信，所述监测环套装于输电线路绝缘子上表面的钢帽上，所述钢帽的下方设置有绝缘件，所述通讯站设置于若干个安装有所述监测环的输电线路杆塔之间，所述监测环用来记录绝缘子泄漏电流的幅值并将绝缘子泄漏电流幅值信息通过无线通信发送给所述通讯站，所述通讯站用来控制若干个所述监测环并汇总将绝缘子泄露电流幅值信息发送至远程终端来随时监测绝缘子状态。

2.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，所述监测环包括PVC塑料、铁壳，所述PVC塑料的右侧与所述铁壳的右侧通过卡子相连接，所述PVC塑料的左侧与所述铁壳的左侧通过扣子相连接，所述PVC塑料的内部设置有线圈、铁芯，所述线圈缠绕设置于所述铁芯上，所述铁芯的内表面设置有橡胶，所述橡胶嵌套在所述钢帽上，所述铁壳内部设置有电路模块、蓄电池，所述铁壳上设置有天线；所述线圈用来采集绝缘子的泄漏电流。

3.根据权利要求2所述的输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，所述监测环还包括A/D转换模块、MCU单片机处理器、ZigBee无线通信模块，所述电路模块包括整流电路、峰值采样保持电路；所述线圈依次与所述整流电路、所述峰值采样保持电路、所述A/D转换模块、MCU单片机处理器、ZigBee无线通信模块相连接，所述整流电路的作用是将交流泄漏电流波形转化为直流波形，所述峰值采样保持电路的作用是从泄漏电流的波形得到泄漏电流的幅值信息，所述A/D转换模块的作用是将模拟信号转化为数字信号，所述MCU单片机处理器的作用是处理数据、控制所述监测环工作，所述ZigBee无线通信模块的作用是和所述通讯站进行无线通信，所述蓄电池给所述电路模块提供电能，所述天线用于无线通信。

4.根据权利要求2所述的输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，所述监测环呈马蹄状，所述PVC塑料为椭圆形，所述铁壳为棒状。

5.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，所述通讯站包括ZigBee无线通信模块、MCU单片机处理器、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、蓄电池、太阳能电池、湿度传感器，所述MCU单片机处理器分别与所述ZigBee无线通信模块、GPS定位模块、GPRS无线通信模块、湿度传感器相连接，所述太阳能电池与所述蓄电池用来给所述通讯站进行供电；所述ZigBee无线通信模块用来与所述监测环进行无线通信，所述GPS定位模块用来获取所述监测环的地理位置信息，所述湿度传感器用来检测环境的湿度，所述MCU单片机处理器的作用是汇总处理泄漏电流信息，所述GPRS无线通信模块的作用是与远程终端进行无线通信。

6.根据权利要求1所述的输电线路绝缘子分布式泄漏电流监测装置，其特征在于，每个所述监测环均设置有唯一的ID，所述通讯站通过控制ID来控制监测环的休眠与工作。