CN205301502U - 一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，包括泄漏电流传感器、装置主体，所述泄漏电流传感器通过卡扣与所述装置本体相连接，所述装置主体低通滤波器、整流电路、分档器、比较器、单片机、GPRS模块、电池、湿度传感器、无线通讯模块、GPRS天线、无线通讯天线，所述泄漏电流传感器、所述低通滤波器、所述整流电路、所述分档器、所述比较器、所述单片机依次相连接，所述单片机分别与所述GPRS模块、所述电池、所述湿度传感器、所述无线通讯模块相连接，所述GPRS模块通过所述GPRS天线与移动设备进行通信，所述无线通讯模块通过所述无线通讯天线与手持巡检设备进行通信。本实用新型实现了定时检测绝缘子的污秽情况并在积污严重时发出污闪预警。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，属于输电线路绝缘子在线监测技术领域。
背景技术
绝缘子是架空输电输电线路的关键部件之一，其性能的优劣直接影响到整条输电线路的安全运行。
随环境恶化、污染加重，电网污闪事故逐步涉及范围广，严重地威胁着输电设备的安全运行。在大气环境中，运行绝缘子受自然扬尘、工业排放等因素影响，表面逐渐沉积污秽物，在雾、露、雨、雪等各种恶劣气象的影响下，使得绝缘子的电气强度大大降低，从而引发闪络造成事故。据统计，在电力***总事故数中，污闪事故仅次于雷害位居第二，但是由于污闪事故的自动重合闸成功率很低，其造成的损失为雷害事故的10倍。
污闪预警一般通过判断绝缘子表面的污秽程度实现，国际大电网会议第33委员会推荐了5种测定污秽的方法，即等值盐密(ESDD)法，积分表面污层电导率法，脉冲计数法，泄漏电流法和绝缘子污闪电压梯度法。其中只有泄漏电流是动态的表征参数，目前被认为是最有研究价值的污闪预警特征量。
泄漏电流是指在作用电压下绝缘子受潮时所测得的流过表面污层到达地的电流。它是一种漏网电流，逃逸电流。它是气候，电压，污秽三要素综合反映和最终作用的结果，是动态参数，是被认为最能反应污秽度的一个科学的参数。它是电压、气候、污秽三要素的综合反映和最终结果，故称为动态参数。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。
申请号为CN201410065872.6的专利公开了一种基于泄漏电流绝缘子污闪预警方法及其***，主要是对支柱绝缘子的泄漏电流进行提取并通过一系列的信号处理和数模转换获得一个神经网络模型，最终的到绝缘子的污秽等级。
申请号为201410257722.5的专利公开了一种交流绝缘子泄漏及电晕脉冲电流的在线监测装置，通过正在最靠近杆塔的绝缘子铁帽附近的伞裙上粘接一个金属箔的开口截流环，引出泄漏及电晕脉冲电流，通过一系列转化电路转化为一个数字电压信号，再将这个信号发送到上位机处理，实现对绝缘子污秽状态的监控。
显而易见，泄漏电流法是研究绝缘污秽的有效方法，通过对绝缘子泄漏电流的测量能有效的评估绝缘的污秽水平，从而对绝缘子的污闪可能性进行评估。现存的泄漏电流检测和污闪预警方案可以实现对绝缘子污秽状态的监控，但一台装置只能够检测一个绝缘子处的泄漏电流，如果需要多点检测则需要多台检测装置，投入大，成本高。其次现存装置和配套传感器大多采用电缆连接在一起，当发生雷击等灾害时极易引入高电位，使设备损坏。
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，根据泄漏电流和绝缘子污秽程度的相关性，提出一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置。
本实用新型采用如下技术方案：一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，包括泄漏电流传感器、装置主体，所述泄漏电流传感器通过卡扣与所述装置本体相连接，所述装置主体低通滤波器、整流电路、分档器、比较器、单片机、GPRS模块、电池、湿度传感器、无线通讯模块、GPRS天线、无线通讯天线，所述泄漏电流传感器、所述低通滤波器、所述整流电路、所述分档器、所述比较器、所述单片机依次相连接，所述单片机分别与所述GPRS模块、所述电池、所述湿度传感器、所述无线通讯模块相连接，所述GPRS模块通过所述GPRS天线与移动设备进行通信，所述无线通讯模块通过所述无线通讯天线与手持巡检设备进行通信。
优选地，所述泄漏电流传感器用来检测绝缘子的泄漏电流，并将泄漏电流转变为电压信号；所述低通滤波器用来滤除泄漏电流中的高频分量以排除干扰；所述整流电路用来将交流电信号转化为直流电信号；所述分档器包括若干个电阻，用来将整流电路得到的直流电压信号分成从大到小的5档；所述比较器用来比较分档器产生的5个电压信号的值与比较器预设值的大小，并发出5个电平信号给单片机的5个I/O接口；所述湿度传感器用来检测空气湿度并将空气湿度数据实时传输给单片机，所述电池用来给所述泄漏电流传感器、所述装置本体供电，所述单片机用来读取5个I/O接口的状态与实时空气湿度数据，并判断绝缘子的污秽程度。
优选地，所述泄漏电流传感器包括设置于外部的外壳、铁芯、线圈，所述铁芯设置于所述外壳的内部，所述线圈缠绕于所述铁芯上，所述铁芯的内部还设置有橡胶圈，所述泄漏电流传感器的中间设置有开口。
优选地，所述装置主体上还设置有SD卡插槽，用来***SD卡，记录绝缘子的污秽数据。
优选地，所述泄漏电流传感器通过所述橡胶圈套装于输电线路绝缘子低压端的第一片绝缘子的钢帽上，橡胶圈用来增强套装的紧固性。
优选地，所述单片机的型号为MSP430F2274。
本实用新型所达到的有益效果：本实用新型提出了一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，具有适应性强、成本低、功耗低、测量准确的优点，同时可以实现多点监控，能够定时检测绝缘子的污秽情况并在积污严重时发出污闪预警，减少电力***的损失。
附图说明
图1是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的结构连接组成示意图。
图2是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的结构外形示意图。
图3是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的安装结构示意图。
图4是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的工作流程图。
图中标记的含义：101-泄漏电流传感器，102-低通滤波器，103-整流电路，104-分档器，105-比较器，106-单片机，107-GPRS模块，108-电池，109-湿度传感器，110-无线通讯模块，201-铁芯，202-线圈，203-外壳，204-橡胶圈，205-卡扣，206-开口，207-电池，208-电路，209-GPRS天线，210-无线通讯天线，211-SD卡插槽，41-钢帽，42-伞裙，43-钢脚，44-泄漏电流传感器，45-橡胶圈。
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是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的结构连接组成示意图，其中101-泄漏电流传感器，102-低通滤波器，103-整流电路，104-分档器，105-比较器，106-单片机，107-GPRS模块，108-电池，109-湿度传感器，110-无线通讯模块。本实用新型提出一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，包括泄漏电流传感器101、装置主体，所述泄漏电流传感器101通过卡扣205与所述装置本体相连接，当装置出现故障时可以方便的拆卸下来检修，也便于更换电池和维护；所述装置主体低通滤波器102、整流电路103、分档器104、比较器105、单片机106、GPRS模块107、电池108、湿度传感器109、无线通讯模块110、GPRS天线209、无线通讯天线210，所述泄漏电流传感器101、所述低通滤波器102、所述整流电路103、所述分档器104、所述比较器105、所述单片机106依次相连接，所述单片机106分别与所述GPRS模块107、所述电池108、所述湿度传感器109、所述无线通讯模块110相连接，所述GPRS模块107通过所述GPRS天线209与移动设备进行通信，所述无线通讯模块110通过所述无线通讯天线210与手持巡检设备进行通信。
所述泄漏电流传感器101用来检测绝缘子的泄漏电流，并将泄漏电流转变为电压信号；所述低通滤波器102用来滤除泄漏电流中的高频分量以排除干扰；所述整流电路103用来将交流电信号转化为直流电信号；所述分档器104包括若干个电阻，用来将整流电路103得到的直流电压信号分成从大到小的5档；所述比较器105用来比较分档器104产生的5个电压信号的值与比较器105预设值的大小，并发出5个电平信号给单片机106的5个I/O接口；所述湿度传感器109用来检测空气湿度并将空气湿度数据实时传输给单片机106，所述电池108用来给所述泄漏电流传感器101、所述装置本体供电，所述单片机106用来读取5个I/O接口的状态与实时空气湿度数据，并判断绝缘子的污秽程度；所述单片机106的型号为MSP430F2274。
图2是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的结构外形示意图，其中201-铁芯，202-线圈，203-外壳，204-橡胶圈，205-卡扣，206-开口，207-电池，208-电路，209-GPRS天线，210-无线通讯天线，211-SD卡插槽，所述泄漏电流传感器101包括设置于外部的外壳203、铁芯201、线圈202，所述铁芯201设置于所述外壳203的内部，所述线圈202缠绕于所述铁芯201上，所述铁芯201的内部还设置有橡胶圈204，所述泄漏电流传感器101的中间设置有开口206；所述装置主体上还设置有SD卡插槽211，用来***SD卡，记录绝缘子的污秽数据。泄漏电流传感器101的铁芯201、线圈202和外壳203均由软质材料构成，在泄漏电流传感器内壁有一层软质橡胶圈204。由于线圈绕组的特殊缠绕方式，泄漏电流传感器101可以从中间的开口206分开并套在输电线路绝缘子钢帽41上以检测输电线路绝缘子的泄漏电流。
图3是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的安装结构示意图，其中41-钢帽，42-伞裙，43-钢脚，44-泄漏电流传感器，45-橡胶圈。所述泄漏电流传感器44通过所述橡胶圈45套装于输电线路绝缘子低压端的第一片绝缘子的钢帽41上，橡胶圈45用来增强套装的紧固性。
在一定的湿度条件下，绝缘子表面闪络的发展和泄漏电流的大小关系如表1所示，可以看出泄漏电流越大，绝缘子的闪络概率越大。本装置可以通过单片机I/O接口收到的5个电平信号(P1、P2、P3、P4、P5)判断此时绝缘子泄漏电流大小，并结合湿度传感器的数据综合分析此时绝缘子的污秽状态。
表1
本实用新型在大部分时间处于低功耗运行状态，通过中断信号实现3种功能：污闪预警、定时检测和设备巡检。当P1、P2、P3、P4是高电平或P1、P2、P3、P4、P5都为高电平时，代表泄漏电流已经超过200mA，绝缘子有极大的闪络危险，会触发I/O中断，使本实用新型发出预警；当预设的时钟中断被触发时，单片机106会检查绝缘子的污秽状态，如果污秽程度较轻，则将绝缘子状态记录进SD卡中，如果污秽程度比较严重，则通过GPRS天线209将相关信息发送给移动设备；当无线通讯模块110接收到手持巡检设备发出的巡检信号时会触发通讯中断，本实用新型会检查是否能够正常运行并回复手持巡检设备，达到巡检的目的。当中断结束后，单片机106会自动使设备恢复到低功耗运行状态。
下面本实用新型的三种功能做进一步的详细描述，图4是本实用新型的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置的工作流程图。
(1)定时监测功能
如图4所示，本实用新型能定时监测输电线路绝缘子的污秽状态并通过GPRS信号发送到移动设备上。本实用新型可以预设一个时钟中断，以实现定时检测的功能，通过调整时钟中断的波形可以控制检测的时间间隔。
本实用新型的定时监测包括如下步骤：当单片机106接收到时钟中断信号时，会关闭总中断以排除其他中断的影响，以免影响设备工作，单片机106的处理器读取I/O信号，结合湿度传感器109的数据判断绝缘子的积污情况；如果污秽程度较轻，则将绝缘子污秽状况储存到SD卡中保存，如果绝缘子污秽程度较重，则通过GPRS模块107将污秽信息发送到移动设备上，这样就达到了定时监测绝缘子污秽情况的目的；当数据传输完毕时单片机106会重新打开总中断，本实用新型恢复低功耗运行状态。
(2)设备巡检功能
如图4所示，本实用新型可以接收手持巡检设备发出的无线巡检信号并进行自我检测，从而实现设备巡检。当本实用新型需要巡检时，通过手持巡检设备发出无线通讯信号，无线通讯信号可以唤醒无线通讯模块110，无线通讯模块110触发通讯中断。
本实用新型的设备巡检方法包括如下步骤：当单片机106接收到通讯中断信号时，会关闭总中断以排除其他中断的影响，并判断本实用新型是否被叫；如果本实用新型被叫则开启自检模块，检测装置是否能正常运行并将相关信息通过无线通讯模块110回复给手持巡检设备；当数据传输完毕时单片机106会重新打开总中断，本实用新型恢复低功耗运行状态；如果本实用新型没有被叫则单片机106直接打开总中断，本实用新型恢复低功耗运行状态。
(3)污闪预警功能
如图4所示，本实用新型能在输电线路绝缘子积污较严重时向移动设备发出警报，实现污闪预警功能。当P1、P2、P3、P4是高电平或P1、P2、P3、P4、P5都为高电平时，代表泄漏电流已经超过200mA，绝缘子有极大的闪络危险，此时单片机106的I/O中断断会被触发。
本实用新型的污闪预警包括如下步骤：当单片机106接收到I/O中断信号时，会关闭总中断以排除其他中断的影响，判断I/O接口的状态，并将绝缘子相关信息通过GPRS模块107移动设备上，同时发出污闪预警；上述过程结束后，单片机106打开总中断，本实用新型恢复低功耗运行状态。
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)
1.一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，包括泄漏电流传感器、装置主体，所述泄漏电流传感器通过卡扣与所述装置本体相连接，所述装置主体低通滤波器、整流电路、分档器、比较器、单片机、GPRS模块、电池、湿度传感器、无线通讯模块、GPRS天线、无线通讯天线，所述泄漏电流传感器、所述低通滤波器、所述整流电路、所述分档器、所述比较器、所述单片机依次相连接，所述单片机分别与所述GPRS模块、所述电池、所述湿度传感器、所述无线通讯模块相连接，所述GPRS模块通过所述GPRS天线与移动设备进行通信，所述无线通讯模块通过所述无线通讯天线与手持巡检设备进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，所述泄漏电流传感器用来检测绝缘子的泄漏电流，并将泄漏电流转变为电压信号；所述低通滤波器用来滤除泄漏电流中的高频分量以排除干扰；所述整流电路用来将交流电信号转化为直流电信号；所述分档器包括若干个电阻，用来将整流电路得到的直流电压信号分成从大到小的5档；所述比较器用来比较分档器产生的5个电压信号的值与比较器预设值的大小，并发出5个电平信号给单片机的5个I/O接口；所述湿度传感器用来检测空气湿度并将空气湿度数据实时传输给单片机，所述电池用来给所述泄漏电流传感器、所述装置本体供电，所述单片机用来读取5个I/O接口的状态与实时空气湿度数据，并判断绝缘子的污秽程度。
3.根据权利要求1所述的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，所述泄漏电流传感器包括设置于外部的外壳、铁芯、线圈，所述铁芯设置于所述外壳的内部，所述线圈缠绕于所述铁芯上，所述铁芯的内部还设置有橡胶圈，所述泄漏电流传感器的中间设置有开口。
4.根据权利要求1所述的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，所述装置主体上还设置有SD卡插槽，用来***SD卡，记录绝缘子的污秽数据。
5.根据权利要求3所述的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，所述泄漏电流传感器通过所述橡胶圈套装于输电线路绝缘子低压端的第一片绝缘子的钢帽上，橡胶圈用来增强套装的紧固性。
6.根据权利要求1所述的一种自触发式输电线路绝缘子污闪预警装置，其特征在于，所述单片机的型号为MSP430F2274。
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