專利名稱：氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電性能監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在線監(jiān)測(cè)避雷器絕緣性能的系統(tǒng)，具體涉及 一種氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
避雷器是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保護(hù)設(shè)備之一，主要用于限制由線路傳來(lái)的雷電 過(guò)電壓或由操作引起的內(nèi)部過(guò)電壓。
碳化硅避雷器因其在防雷性能上的突出優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的高壓設(shè)備，但其存 在以下缺點(diǎn) 一是只有雷電最大幅值限壓保護(hù)功能，沒(méi)有雷電陡波保護(hù)功能，防雷保護(hù)功能 不完全；二是沒(méi)有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力；三是動(dòng)作特性穩(wěn)定性差，可能遭受暫態(tài)過(guò)電壓危 害；四是動(dòng)作負(fù)載重，使用壽命短等。上述缺點(diǎn)導(dǎo)致碳化硅避雷器在使用中，存在影響電力 系統(tǒng)安全的隱患。
氧化鋅避雷器(M0A)具有優(yōu)異的非線性伏安特性、體積小、重量輕，通流容量大，其 保護(hù)特性優(yōu)于碳化硅閥式避雷器。采用氧化鋅避雷器能顯著降低被保護(hù)電力設(shè)備的絕緣設(shè)計(jì) 水平，明顯降低設(shè)備投資，提高供電可靠性。使用過(guò)程中，因長(zhǎng)期承受工頻電壓、沖擊電壓 和各種外部環(huán)境因素影響，氧化鋅避雷器趨于老化，其絕緣特性遭到破壞，致使氧化鋅避雷 器失去作用而引起電力設(shè)備熱崩潰，甚至發(fā)生爆炸。因而，為確保避雷器正常發(fā)揮作用，需 要對(duì)避雷器的性能狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)。
目前，對(duì)避雷器性能狀態(tài)的檢測(cè)，是由檢測(cè)人員定期到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行就地檢測(cè)，即定期停電 對(duì)避雷器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。該檢測(cè)方式存在如下缺陷
1) 試驗(yàn)時(shí)需要停電即使是計(jì)劃性停電，也會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響。停電后設(shè)備溫 度降低，測(cè)試結(jié)果往往不能反映真實(shí)情況。研究表明，約58.5%的設(shè)備難以根據(jù)低溫試驗(yàn)結(jié) 果作出正確判斷。
2) 早報(bào)或誤報(bào)定期停電檢修施加的試驗(yàn)電壓一般在10KV及以下，低于避雷器運(yùn)行時(shí) 的電壓，而且由于試驗(yàn)期間斷電，所反映的情況與實(shí)際情況相差較大，無(wú)法實(shí)時(shí)反映運(yùn)行電 壓下避雷器的絕緣性能和工作狀況，因而診斷的結(jié)果未必符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，曾多次發(fā)生預(yù) 防性試驗(yàn)合格，而避雷器燒壞、爆炸的情況。
3) 檢修費(fèi)用高預(yù)防性試驗(yàn)期間投入的物力、財(cái)力及人力較大，測(cè)試程序復(fù)雜、工作
量大、時(shí)間集中，而且檢測(cè)結(jié)果易受人為因素影響。4)試驗(yàn)周期長(zhǎng)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷出一些發(fā)展較快的故障。因此，即使設(shè)備通過(guò)了 預(yù)防性檢測(cè)，仍然時(shí)有故障發(fā)生。
鑒于以上問(wèn)題，提出了帶電檢測(cè)的方式，即采用絕緣在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，探索以在線 監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)維修制。所謂絕緣在線監(jiān)測(cè)是指在避雷器不停電、不脫離系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 下，利用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和故障診斷方法對(duì)避雷器的絕緣狀況進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)或定 時(shí)的絕緣特性檢測(cè)和監(jiān)督，了解和掌握避雷器是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，以便確定被檢測(cè)的避 雷器是否需要檢修以及如何檢修。
在運(yùn)行電壓下，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，能夠真實(shí)反映電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 減少停電帶來(lái)的損失。但是被測(cè)電氣設(shè)備在運(yùn)行電壓下電氣異常信息的特征量很微弱，變化 幅度大，易受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾，使得該異常信息的采集、傳輸、處理和診斷比電力系統(tǒng)運(yùn)行參 量的監(jiān)控復(fù)雜得多，致使電氣設(shè)備工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的發(fā)展速度較緩慢。
隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得電氣設(shè)備在線監(jiān) 測(cè)技術(shù)及診斷技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。在電力設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視。與預(yù)防性試 驗(yàn)制度的建立過(guò)程一樣，通過(guò)使用、推廣、總結(jié)和提高之后，將會(huì)制定出以在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ) 的電力設(shè)備狀態(tài)檢修標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立完善的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢修制度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在運(yùn)行電壓下對(duì)避雷器的絕緣性 能進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，而且測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期短、不易受人為和外界 因素的影響。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括微處理器，微處理器分 別與A/D轉(zhuǎn)換單元、雷擊計(jì)數(shù)模塊和GPRS通信模塊相連接，A/D轉(zhuǎn)換單元分別與泄漏電流采樣 模塊和電壓采樣模塊相連接，微處理器的結(jié)構(gòu)中設(shè)置有輸入/輸出接口、計(jì)數(shù)器和串行通信 接口，輸入/輸出接口與A/D轉(zhuǎn)換單元相連接，計(jì)數(shù)器與雷擊計(jì)數(shù)模塊相連接，串行通信接口 與GPRS通信模塊相連接，微處理器采用FPGA芯片EP1C6Q240C8。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用GPRS的無(wú)線傳輸優(yōu)勢(shì)，將監(jiān)測(cè)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)通過(guò)GPRS模塊 傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)中，使得管理人員在客戶端方便地査詢MOA的阻性電流分量 值和雷擊次數(shù)值，實(shí)時(shí)了解MOA的運(yùn)行狀態(tài)信息。結(jié)合基次諧波法和雙"AT"法的優(yōu)點(diǎn)，實(shí) 現(xiàn)了MOA帶電運(yùn)行時(shí)阻性泄漏電流的準(zhǔn)確檢測(cè)，通過(guò)液晶顯示器顯示檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)將監(jiān)測(cè) 的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)通過(guò)GPRS模塊傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)中，管理人員可以在客 戶端方便地査詢MOA阻性電流分量值和雷擊次數(shù)值，了解MOA的運(yùn)行狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)方便快捷，克服了現(xiàn)有測(cè)試儀器體積龐大，操作不便的缺點(diǎn)，可以給出氧化鋅避雷器 運(yùn)行和性能劣化的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)資料，有較好的實(shí)用價(jià)值。


圖l是本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中電壓采樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中泄漏電流采樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中雷擊計(jì)數(shù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主程序流程框圖。
圖中，l.微處理器，2.A/D轉(zhuǎn)換單元，3.泄漏電流采樣模塊，4.電壓采樣模塊，5.雷擊 計(jì)數(shù)模塊，6.GPRS通信模塊，7.液晶顯示器，8.隨機(jī)存儲(chǔ)器，9.氧化鋅避雷器。
其中，l-l.輸入/輸出接口， l-2.通用輸入/輸出口， l-3.計(jì)數(shù)器，1-4.串行通信接口，
3- l.泄漏電流傳感器，3-2.壓敏電阻，3-3.運(yùn)算放大器A， 3-4.運(yùn)算放大器B， 4-1.互感器，
4- 2.有源運(yùn)算放大器，5-l.互感器，5-2.ACAC變換器，5-3.光耦合器，5-4.反相管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括微處理器l，信微處理器l分別與 A/D轉(zhuǎn)換單元2、雷擊計(jì)數(shù)模塊5、 GPRS通信模塊6、液晶顯示器7和隨機(jī)存儲(chǔ)器8相連接，A/D 轉(zhuǎn)換單元2分別與泄漏電流采樣模塊3和電壓采樣模塊4相連接。微處理器l的結(jié)構(gòu)中設(shè)置有 輸入/輸出接口l-l、通用輸入/輸出口l-2、計(jì)數(shù)器l-3和串行通信接口l-4;輸入/輸出接口 l-l與A/D轉(zhuǎn)換單元2相連接，通用輸入/輸出口l-2分別與液晶顯示器7和隨機(jī)存儲(chǔ)器8相連接 ，計(jì)數(shù)器1-3與雷擊計(jì)數(shù)模塊5相連接，串行通信接口1-4與GPRS通信模塊6相連接。
微處理器1采用FPGA芯片EP1C6Q240C8，用于接收A/D轉(zhuǎn)換器2輸入的信號(hào)，并將接收到的 信號(hào)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存，將處理結(jié)果予以顯示，用于將處理后的數(shù)據(jù)送入GPRS通信模塊6，用 于接收GPRS通信模塊6傳輸?shù)闹噶睿⒔邮盏降闹噶钏腿階/D轉(zhuǎn)換器2和雷擊計(jì)數(shù)模塊5;
A/D轉(zhuǎn)換器2，用于接收泄漏電流采樣模塊3和電壓采樣模塊4輸送的信號(hào)，將接收到的信 號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸入微處理器1，用于接收微處理器l傳輸?shù)闹噶?，并將接收到的指令分別 傳輸給泄漏電流采樣模塊3和電壓采樣模塊4;
泄漏電流采樣模塊3采用基于有源零磁通技術(shù)的BCT-2型電磁式穿芯小電流傳感器，用于 接收A/D轉(zhuǎn)換器2輸入的指令，并根據(jù)接收到的指令采集避雷器的泄漏電流信號(hào)，將采集的泄 漏電流信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器2;電壓采樣模塊4，用于接收A/D轉(zhuǎn)換器2輸入的指令，并根據(jù)接收到的指令采集避雷器的 電壓信號(hào)，將采集的電壓信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器2;
雷擊計(jì)數(shù)模塊5采用脈沖計(jì)數(shù)原理，用于采集避雷器遭受雷擊的次數(shù)信息，并將該信息 傳送至微處理器l;
GPRS通信模塊6，用于按ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行撥號(hào)上網(wǎng)、透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn) 換，用于接收微處理器l輸送的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，用于接收遠(yuǎn) 程監(jiān)控中心的指令，并將接收到的指令傳輸給微處理器l 。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中電壓采樣模塊4的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。包括互感器4-l，互感器4-l采用 微型電流型電壓互感器。互感器4-l一次繞組的上端與電阻Rl串聯(lián)，電阻R1與互感器4-1一 次繞組的下端之間加有相電壓，電阻R1為限流電阻，互感器4-l二次繞組的上端與有源運(yùn)算 放大器4-2的正向輸入端相連接，互感器4-l二次繞組的下端與有源運(yùn)算放大器4-2的反向輸 入端相連接，互感器4-l與有源運(yùn)算放大器4-2之間、由互感器4-l到有源運(yùn)算放大器4-2依次 并聯(lián)有二極管D1和二極管D2， 二極管D1的正極與互感器4-1二次繞組的上端相連接，二極管 Dl的負(fù)極與互感器4-1二次繞組的下端相連接，二極管D2的負(fù)極與互感器4-1二次繞組的上端 相連接，二極管D2的正極與互感器4-1二次繞組的下端相連接，有源運(yùn)算放大器4-2的正向輸 入端與輸出端之間串聯(lián)有電阻R2，有源運(yùn)算放大器4-2的輸出端還與電容C的一端相連接，電 容C的另一端接地。
電力系統(tǒng)中高壓線路的二次側(cè)已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)的AC (交流)100V電壓和5A電流，但從PT 二次側(cè)接線得來(lái)的是100V的交流電壓信號(hào)，不適合后續(xù)的比較和采集。根據(jù)監(jiān)測(cè)原理，需采 集氧化鋅避雷器9運(yùn)行時(shí)的相電壓，電壓采樣模塊4中的電阻R1將標(biāo)準(zhǔn)的AC100V電壓進(jìn)行限流 ，并將限流后的電壓信號(hào)輸入互感器4-l，互感器4-l對(duì)接收的電壓信號(hào)進(jìn)行隔離濾波，使該 電壓信號(hào)的線性度和角差滿足系統(tǒng)的精度要求，然后，將處理后的電壓信號(hào)輸入前置的有源 運(yùn)算放大器4-2，有源運(yùn)算放大器4-2對(duì)接收的電壓信號(hào)進(jìn)行放大后輸出，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)有源 運(yùn)算放大器4-2的反饋電阻R2，可在有源運(yùn)算放大器4-2輸出端得到所要求的電壓輸出。
圖3所示是本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中泄漏電流采樣模塊3的結(jié)構(gòu)。包括泄漏電流傳感器3-l，泄 漏電流傳感器3-l采用基于有源零磁通技術(shù)的BCT-2型電磁式穿芯小電流傳感器。泄漏電流傳 感器3-l與壓敏電阻3-2并聯(lián)，構(gòu)成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的一端與電阻R1的一端相連接，并 聯(lián)電路的另一端接地；電阻Rl的另一端與運(yùn)算放大器A3-3的反向輸入端相連接，運(yùn)算放大器 A3-3的反向輸入端還分別與電阻R2的一端和運(yùn)算放大器A3-3的輸出端相連接，運(yùn)算放大器 A3-3的正向輸入端與電阻R3串聯(lián)，電阻R3接地；運(yùn)算放大器A3-3的的輸出端與電阻R5的一端相連接，電阻R5的另一端與運(yùn)算放大器B3-4的反向輸入端相連接，運(yùn)算放大器B3-4的反向輸 入端與運(yùn)算放大器B3-4的輸出端之間串聯(lián)有電阻R7，運(yùn)算放大器B3-4的正向輸入端與電阻R6 串聯(lián)，電阻R6接地；運(yùn)算放大器B3-4輸出端的兩旁路分別連接有二極管D1和二極管D2， 二極 管D1的負(fù)極和二極管D2的正極分別與運(yùn)算放大器B3-4的輸出端相連接，二極管D1的正極接 DGND， 二極管D2的負(fù)極接VCC。泄漏電流傳感器3-l串聯(lián)在氧化鋅避雷器9的接地線上。
在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中，中信號(hào)與大信號(hào)的采集處理方法已經(jīng)比較成熟，而小信號(hào)的采集與 數(shù)據(jù)處理無(wú)固定模式。小信號(hào)本身較微弱，常常淹沒(méi)在外界干擾及自身產(chǎn)生的噪聲中，導(dǎo)致 小信號(hào)的采集與分離十分困難。氧化鋅避雷器9的泄漏電流是毫安級(jí)甚至微安級(jí)的小電流， 為了能夠準(zhǔn)確反映氧化鋅避雷器9的泄漏電流，對(duì)小電流傳感器的基本要求如下(1)能夠 適應(yīng)測(cè)量小電流(毫安級(jí))的要求，靈敏度高，同時(shí)二次信號(hào)應(yīng)盡可能的大；(2)在測(cè)量 范圍內(nèi)線性度好，輸出波形不畸變，輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間的比值差、角差小，且其差值 穩(wěn)定，不隨其他因素的變化而變化；(3)工作穩(wěn)定性好，溫度系數(shù)小且穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 體積小，具有電磁屏蔽功能，電磁兼容性好。因此，本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)泄漏電流采樣模塊3中的泄 漏電流傳感器3-l采用基于有源零磁通技術(shù)的BCT-2型電磁式穿芯小電流傳感器，將其安裝于 氧化鋅避雷器9的接地線上，對(duì)氧化鋅避雷器9的泄漏電流進(jìn)行采樣。并采用運(yùn)算放大器放進(jìn) 行信號(hào)調(diào)理。運(yùn)算放大器同相輸入端(即電阻R2的輸入端)為精密電壓源提供的2.5V電壓， 作為提升電平的參考電壓。二極管D1和二極管D2起保護(hù)作用，且需保證電壓限制在3.3V以內(nèi) ，可選用1N4001。壓敏電阻3-2鉗位輸入端電壓不能超過(guò)給定值。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中雷擊計(jì)數(shù)模塊5的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，包括互感器5-l、互感器5-l的一 端分別與二極管D1的正極和二極管D2的正極相連接，二極管D1的負(fù)極與電容C1串聯(lián)，二極管 D2的負(fù)極分別與電容C2、電阻R1的一端和電阻R2的一端相連接，電阻R2的另一端分別與ACAC 變換器5-2的引腳3和二極管D3的正極相連接，二極管D3的負(fù)極與二極管D4的負(fù)極相連接，二 極管D4的正極、電阻R1的另一端、電容C2、電容C1和互感器5-1的另一端分別與ACAC變換器 5-2的引腳2相連接，電容C1采用高耐壓值電容，二極管D1和二極管D2采用快速恢復(fù)二極管。 電阻R1為壓敏電阻，電阻R2為水泥電阻。
ACAC變換器5-2的引腳1分別與電容C3、穩(wěn)壓二極管VD1的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管VD2的負(fù)極和 電阻R3的一端相連接，電阻R3的另一端分別與光耦合器5-3中發(fā)光二極管的正極和二極管D5 的負(fù)極相連接；電容C3、穩(wěn)壓二極管VD1的正極、穩(wěn)壓二極管VD2的正極、二極管D5的正極和 光耦合器5-3中發(fā)光二極管的負(fù)極分別與ACAC變換器5-2的弓1腳4相連接。
光耦合器5-3中光電三極管的基極接5V電壓，該發(fā)光三極管的發(fā)射極分別接地和電容C4，電容C4與電阻R4并聯(lián)，電阻R4接光耦合器5-3中光電三極管的集電極，該發(fā)光三極管的集 電極還與反相管5-4的引腳1相連接，反相管5-4的引腳2分別與電容C5、 二極管D6的負(fù)極、二 極管D7的正極和穩(wěn)壓二極管VD3的負(fù)極相連接，電容C5和穩(wěn)壓二極管VD3的正極分別接到二極 管D6的正極接DGND， 二極管D7的負(fù)極接3. 3 V電壓。
雷擊高電壓作用于氧化鋅避雷器9，在氧化鋅避雷器9中產(chǎn)生電流，該電流流入雷擊計(jì)數(shù) 模塊5，雷擊計(jì)數(shù)模塊5對(duì)流入的電流先進(jìn)行整流限幅處理，經(jīng)處理后的電流信號(hào)由光電耦合 器5-3進(jìn)行傳送，光電耦合器5-3在傳送電流信號(hào)的同時(shí)起到隔離保護(hù)的作用，光電耦合器 5-3輸出的電流信號(hào)通過(guò)反相器5-4送到微處理器l的計(jì)數(shù)器l-3，作為中斷脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù) 輸入脈沖發(fā)生高到低的負(fù)跳變時(shí)(即下降沿觸發(fā))，計(jì)數(shù)器l-3加"1"。次數(shù)送至微處理器 1，微處理器l在原來(lái)的基礎(chǔ)上對(duì)雷擊次數(shù)進(jìn)行累加。
GPRS通信模塊6將監(jiān)測(cè)到的泄漏電流和雷電計(jì)數(shù)脈沖等信息通過(guò)GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距 離傳輸。GPRS是構(gòu)架在傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)之上的一種標(biāo)準(zhǔn)化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它可以提供高 達(dá)115kbt/s速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的 傳輸成為現(xiàn)實(shí)。并采用分組交換技術(shù)，通信過(guò)程中不需要建立和保持電路，符合數(shù)據(jù)通信突 發(fā)性的特點(diǎn)，并且呼叫建立時(shí)間很短，能夠滿足本系統(tǒng)無(wú)線通信的要求。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主程序流程圖，如圖5所示，泄漏電流傳感器3-1測(cè)得的電流信號(hào)經(jīng)過(guò) 1/V轉(zhuǎn)換、放大和濾波后送到A/D轉(zhuǎn)換單元2進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換；同時(shí)相位差信號(hào)送至微處理器l進(jìn) 行計(jì)算處理，得出角度的余弦值，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果也送入微處理器l進(jìn)行計(jì)算處理，然后，將 兩個(gè)計(jì)算結(jié)果相乘，得出阻性電流值，由于相間的干擾，采用軟件移相法進(jìn)行移相處理，對(duì) 相位進(jìn)行微調(diào)。雷擊脈沖信號(hào)輸入微處理器l時(shí)，到壓敏電阻3-2的控制，阻性電流的計(jì)算過(guò) 程停止，此時(shí)，進(jìn)行雷擊脈沖的計(jì)數(shù)。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過(guò)程
微處理器1將接收到的采集指令通過(guò)輸入/輸出接口1-1輸出，啟動(dòng)泄漏電流采樣模塊3、 電壓采樣模塊4和雷擊計(jì)數(shù)模塊5，現(xiàn)場(chǎng)采集氧化鋅避雷器9的泄漏電流信號(hào)和電壓信號(hào)，并 記錄雷電計(jì)數(shù)脈沖信息，同時(shí)將采集的信號(hào)和記錄的信息輸入微處理器l，微處理器l將接收 到的信號(hào)和信息通過(guò)液晶顯示器7予以顯示，并存入隨機(jī)存儲(chǔ)器8，同時(shí)，微處理器l將接收 到的信號(hào)和信息進(jìn)行處理，當(dāng)采集一個(gè)工頻周期的數(shù)據(jù)后，將處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS通信 模塊6輸送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行電壓下對(duì)氧化鋅避雷器9的絕緣性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠， 測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期短、不易受人為和外界因素的影響。整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)方便快捷，克服了現(xiàn)有測(cè)試儀器體積龐大，操作不便的缺點(diǎn)，且可以給出氧化鋅避雷器運(yùn)行和性 能劣化的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)資料，有較好的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括微處理器(1)，微處理器(1)分別與A/D轉(zhuǎn)換單元(2)、雷擊計(jì)數(shù)模塊(5)和GPRS通信模塊(6)相連接，A/D轉(zhuǎn)換單元(2)分別與泄漏電流采樣模塊(3)和電壓采樣模塊(4)相連接，所述微處理器(1)的結(jié)構(gòu)中設(shè)置有輸入/輸出接口(1-1)、計(jì)數(shù)器(1-3)和串行通信接口(1-4)，輸入/輸出接口(1-1)與A/D轉(zhuǎn)換單元(2)相連接，計(jì)數(shù)器(1-3)與雷擊計(jì)數(shù)模塊(5)相連接，串行通信接口(1-4)與GPRS通信模塊(6)相連接，所述的微處理器(1)采用FPGA芯片EP1C6Q240C8。
2 按照權(quán)利要求l所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器(1 )的結(jié)構(gòu)還包括通用輸入/輸出口 (1-2)，通用輸入/輸出口 (1-2)分別與液晶顯示器(7 )和隨機(jī)存儲(chǔ)器(8)相連接。
3 按照權(quán)利要求l所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的泄漏電流采 樣模塊(3)的結(jié)構(gòu)泄漏電流傳感器(3-1)與壓敏電阻(3-2)構(gòu)成并聯(lián)電路，該并聯(lián)電 路的一端與電阻R1的一端相連接，并聯(lián)電路的另一端接地，電阻R1的另一端與運(yùn)算放大器A (3-3)的反向輸入端相連接，運(yùn)算放大器A (3-3)的反向輸入端分別與電阻R2的一端和運(yùn) 算放大器A (3-3)的輸出端相連接，運(yùn)算放大器A (3-3)的正向輸入端與電阻R3串聯(lián)，電阻 R3接地，運(yùn)算放大器A (3-3)的的輸出端與電阻R5的一端相連接，電阻R5的另一端與運(yùn)算放 大器B (3-4)的反向輸入端相連接，運(yùn)算放大器B (3-4)的反向輸入端與運(yùn)算放大器B ( 3-4)的輸出端之間串聯(lián)有電阻R7，運(yùn)算放大器B (3-4)的正向輸入端與電阻R6串聯(lián)，電阻 R6接地，運(yùn)算放大器B (3-4)輸出端的兩旁路分別連接有二極管D1和二極管D2， 二極管D1的 負(fù)極和二極管D2的正極分別與運(yùn)算放大器B (3-4)的輸出端相連接，二極管D1的正極接DGND， 二極 管D2的負(fù)極接VCC。
4 按照權(quán)利要求3所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的泄漏電流 傳感器(3-1)采用基于有源零磁通技術(shù)的BCT-2型電磁式穿芯小電流傳感器。
5 按照權(quán)利要求l所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的電壓采樣模 塊(4)的結(jié)構(gòu)包括互感器(4-1)，互感器(4-1) 一次繞組的上、下端之間加有相電壓 ，互感器(4-1) 一次繞組的上端串聯(lián)有電阻R1，互感器(4-1) 二次繞組的上端與有源運(yùn)算 放大器(4-2)的正向輸入端相連接，互感器(4-1) 二次繞組的下端與有源運(yùn)算放大器( 4-2)的反向輸入端相連接，互感器(4-1)與有源運(yùn)算放大器(4-2)之間、由互感器( 4-1)到有源運(yùn)算放大器(4-2)依次并聯(lián)有二極管D1和二極管D2， 二極管D1的正極與互感器(4-1) 二次繞組的上端相連接，二極管D1的負(fù)極與互感器(4-1) 二次繞組的下端相連接， 二極管D2的負(fù)極與互感器(4-1) 二次繞組的上端相連接，二極管D2的正極與互感器(4-1) 二次繞組的下端相連接，有源運(yùn)算放大器(4-2)的正向輸入端與輸出端之間串聯(lián)有電阻R2 ，有源運(yùn)算放大器(4-2)的輸出端還與電容C的一端相連接，電容C的另一端接地。
6 按照權(quán)利要求5所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的互感器( 4-1)采用微型電流型電壓互感器。
7 按照權(quán)利要求l所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的雷擊計(jì)數(shù)模 塊(5)的結(jié)構(gòu)包括互感器(5-1)的一端分別與二極管D1的正極和二極管D2的正極相連接 ，二極管D1的負(fù)極與電容C1串聯(lián)，二極管D2的負(fù)極分別與電容C2、電阻R1的一端和電阻R2的 一端相連接，電阻R2的另一端分別與ACAC變換器(5-2)的引腳3和二極管D3的正極相連接， 二極管D3的負(fù)極與二極管D4的負(fù)極相連接，二極管D4的正極、電阻R1的另一端、電容C2、電 容C1和互感器(5-1)的另一端分別與ACAC變換器(5-2)的引腳2相連接，所述ACAC變換器(5-2)的引腳1分別與電容C3、穩(wěn)壓二極管VD1的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管 VD2的負(fù)極和電阻R3的一端相連接，電阻R3的另一端分別與光耦合器(5-3)中發(fā)光二極管的 正極和二極管D5的負(fù)極相連接，電容C3、穩(wěn)壓二極管VD1的正極、穩(wěn)壓二極管VD2的正極、二 極管D5的正極和光耦合器(5-3)中發(fā)光二極管的負(fù)極分別與ACAC變換器(5-2)的引腳4相 連接，所述光耦合器(5-3)中光電三極管的基極接5V電壓，光耦合器(5-3)中發(fā)光三極管 的發(fā)射極分別接地和電容C4，電容C4與電阻R4串聯(lián)，電阻R4接光耦合器(5-3)中光電三極 管的集電極，光耦合器(5-3)中發(fā)光三極管的集電極還與反相管(5-4)的引腳l相連接， 反相管(5-4)的引腳2分別與電容C5、 二極管D6的負(fù)極、二極管D7的正極和穩(wěn)壓二極管VD3 的負(fù)極相連接，電容C5和穩(wěn)壓二極管VD3的正極分別接到，二極管D6的正極接DGND， 二極管 D7的負(fù)極接3. 3 V電壓。
全文摘要
氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括微處理器，微處理器分別與A/D轉(zhuǎn)換單元、雷擊計(jì)數(shù)模塊和GPRS通信模塊相連接，A/D轉(zhuǎn)換單元分別與泄漏電流采樣模塊和電壓采樣模塊相連接，微處理器的結(jié)構(gòu)包括輸入/輸出接口、計(jì)數(shù)器和串行通信接口，輸入/輸出接口與A/D轉(zhuǎn)換單元相連接，計(jì)數(shù)器與雷擊計(jì)數(shù)模塊相連接，串行通信接口與GPRS通信模塊相連接，微處理器采用FPGA芯片EP1C6Q240C8。本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行電壓下對(duì)氧化鋅避雷器的絕緣性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期短、不易受人為和外界因素的影響，并能提供氧化鋅避雷器運(yùn)行和性能劣化的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)資料，有較好的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101581748SQ200910303568
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者強(qiáng)建軍, 云 章, 黃新波 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)