專利名稱：絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于電性能監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)直O(jiān)背景技術(shù)[0002]絕緣子在沒有雷電擊中的時(shí)候它是絕緣的，只有當(dāng)有雷電擊中的時(shí)候它才導(dǎo) 通，但由于絕緣子是裝在外面，而且絕緣子經(jīng)常工作在比較惡劣的環(huán)境中，由于外界的 塵埃、灰塵、空氣中各種氣體落在絕緣子上，使絕緣子上布滿了一層污穢，這樣原本絕 緣的絕緣子由于外面的污穢，使絕緣子的絕緣等級(jí)下降，并且在污穢的環(huán)境中下降的速 度和等級(jí)更快，從而在雷雨、霧、融雪、融冰這樣的天氣更容易發(fā)生閃絡(luò)。當(dāng)外面的 污穢的增加導(dǎo)致絕緣等級(jí)下降時(shí)，這個(gè)時(shí)候也就意味著絕緣子上的泄漏電流也在同時(shí)增 加，一般情況下泄漏電流的幅值變化范圍大，從幾十微安到幾百毫安，并且有高頻閃絡(luò) 的電流頻帶寬的特點(diǎn)。所以我們可以監(jiān)測(cè)絕緣子的泄漏電流，根據(jù)泄漏電流的大小來判 斷絕緣子的污穢程度，如果泄漏電流大，說明絕緣子的污穢程度嚴(yán)重，泄漏電流小，絕 緣子的污穢程度底。[0003]隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，我們國(guó)家的電網(wǎng)也跟著迅猛發(fā)展，但同時(shí)隨著 環(huán)境污染的越來越嚴(yán)重，使絕緣子表面沉淀的污穢種類也是越來越多，而且情況也越來 越復(fù)雜，同時(shí)沉淀速度也是越來越快，需要清理的次數(shù)也是越來越多，由于在干燥的環(huán) 境空氣中的絕緣比較好，所以，在這樣的環(huán)境中絕緣子仍然能保持較高的絕緣等級(jí)，但 是，當(dāng)遇到惡劣的環(huán)境，如霧、毛毛雨、融冰、融雪時(shí)，在這樣的環(huán)境中絕緣子表面會(huì) 形成水膜，污穢層中的可溶鹽類會(huì)溶于水中，形成導(dǎo)電的水膜，這個(gè)時(shí)候絕緣子表面形 成一個(gè)通路，就會(huì)有電流流過了。由此引起的電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備外絕緣污閃跳閘和電 網(wǎng)大面積的污閃停電事故在全國(guó)范圍內(nèi)頻頻發(fā)生，給國(guó)家造成了嚴(yán)重的危害和巨大的經(jīng) 濟(jì)損失?，F(xiàn)有常采用的防污方法是通過增加絕緣子串的數(shù)目以增加絕緣子的爬電距離、 采用新型材質(zhì)構(gòu)成的絕緣子(如有機(jī)合成絕緣子)、改變絕緣子的形狀、采用人工定期 或不定期清掃、在絕緣子表面涂憎水涂材或有機(jī)材料，這些都對(duì)防止污閃起來一些積極 的作用，但需要花費(fèi)大量的人力、物力。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置，解決了現(xiàn)有防污 方法需要花費(fèi)大量的人力、物力的問題，同時(shí)減少經(jīng)濟(jì)損失與給國(guó)家和個(gè)人造成的危害。[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置，包括依 次連接的脈沖計(jì)數(shù)模塊、電流采樣模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊及MCU模塊，MCU模塊上還連 接有電源模塊，MCU模塊還依次與無線通信模塊、監(jiān)測(cè)分機(jī)、監(jiān)控中心相連接。[0006]本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，[0007]其中的MCU模塊，用于計(jì)算，存儲(chǔ)，報(bào)警，監(jiān)測(cè)。[0008]其中的電流采樣模塊，用于實(shí)時(shí)的采集前端信號(hào)。[0009]其中的A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于轉(zhuǎn)換前端采集的模擬信號(hào)。[0010]其中的脈沖計(jì)數(shù)模塊，用于監(jiān)測(cè)是否發(fā)生閃絡(luò)。[0011]其中的電源模塊，用于供電。[0012]其中的無線通信模塊，用于傳輸信號(hào)。[0013]其中的監(jiān)測(cè)分機(jī)，用于第二層的監(jiān)控。[0014]其中的監(jiān)控中心，用于監(jiān)控、存儲(chǔ)、分析、處理數(shù)據(jù)。[0015]本實(shí)用新型的有益效果是，[0016](1)采用電流互感器用來前端采樣，采用專門設(shè)計(jì)的用于采樣的電流互感器， 使雷擊脈沖和泄漏電流都只用一個(gè)互感器就可以解決，可以比較精確的反應(yīng)前端的污穢 電流和脈沖波。[0017](2)采用無線網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)測(cè)試儀與中心計(jì)算機(jī)之間的互連通信。實(shí)現(xiàn) 無線網(wǎng)絡(luò)通信采用的是移動(dòng)通信的GPRS/GSM無線服務(wù)。GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)， 不受物理空間的限制，不受變電站高壓環(huán)境的電磁場(chǎng)干擾，很好的解決了測(cè)試儀與中心 計(jì)算機(jī)之間的無線通信問題。減少了很多的人力與物力。[0018](3)將所有的采集數(shù)據(jù)存入中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，因此可以對(duì)一段時(shí)期的監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析，使我們對(duì)絕緣子的性能、運(yùn)行時(shí)間、在不同的環(huán)境運(yùn)行參數(shù)、絕緣子的變 化情況都有一個(gè)詳細(xì)的了解并且建立信息數(shù)據(jù)庫(kù)。


[0019]圖1是本實(shí)用新型絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖2是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的電流采樣電路圖；[0021]圖3是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的脈沖計(jì)數(shù)模塊圖；[0022]圖4是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的A/D采樣電路圖；[0023]圖5是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的電源模塊結(jié)構(gòu)圖；[0024]圖6是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的MCU工作流程圖；[0025]圖7是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的GPRS工作流程圖；[0026]圖8是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)分機(jī)圖。[0027]圖中，1.MCU模塊，2.電流采樣模塊，3.A/D轉(zhuǎn)換模塊，4.脈沖計(jì)數(shù)模塊，5.電 源模塊，6.無線通信模塊，7.監(jiān)測(cè)分機(jī)，8.監(jiān)控中心。
具體實(shí)施方式
[0028]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。[0029]本實(shí)用新型絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括依次連接 的脈沖計(jì)數(shù)模塊4、電流采樣模塊2、A/D轉(zhuǎn)換模塊3及MCU模塊1，MCU模塊1上還 連接有電源模塊5，MCU模塊1還依次與無線通信模塊6、監(jiān)測(cè)分機(jī)7、監(jiān)控中心8相連接。[0030](1) MCU 模塊 1[0031]如圖6所示，MCU對(duì)各個(gè)模塊初始化，打開中斷之后，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行 實(shí)時(shí)的檢查，同時(shí)也要監(jiān)測(cè)電源，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、查詢、比較、報(bào)警寸。[0032](2)電流采樣模塊2[0033]由于絕緣子的工作環(huán)境是很惡劣的，而且絕緣子的泄露電流幅值變化大，電 流頻帶高，因此要選擇的互感器要精確度高、穩(wěn)定性好，并且能承受高電壓。由于電 路工作在絕緣子上，為了保護(hù)后面的電路，前端還要加增保護(hù)電路，在這里選用的是 SA25CA，由于從絕緣子上得到的泄漏電流比較小，相對(duì)于要求的電流電壓都小，所以 需要把采集到得電流放大，在這里選用的放大器是OP07，并且從絕緣子上采集到得電 流不穩(wěn)定并且不符合的要求，還需要把這些電流整流濾波，以便采集到的電流符合后面 電路。同時(shí)還可以計(jì)數(shù)電流脈沖，因?yàn)楫?dāng)絕緣子在運(yùn)行中，表面都存在泄漏電流，在干 燥的環(huán)境中由于表面的污穢沒有電離，這個(gè)時(shí)候的泄漏電流還是比較小的，同時(shí)這個(gè)時(shí) 候的電流脈沖也很少，但在惡劣的環(huán)境中，如雷雨、霧、融雪、融冰等天氣，在這樣的 環(huán)境由于絕緣子表面的污穢被電離，這個(gè)時(shí)候絕緣子表面的絕緣等級(jí)就降低，電阻就變 小，這個(gè)時(shí)候它的泄漏電流就變大。如圖2所示，把得到的泄漏電流送到MCU，由MCU 來處理。[0034](3) A/D 轉(zhuǎn)換模塊 3[0035]事實(shí)上，外界信息許多都是模擬信號(hào)，只有將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，才能為數(shù) 字設(shè)備所用。所以A/D轉(zhuǎn)換器是采集系統(tǒng)的核心。其性能好壞直接影響到采集系統(tǒng) 乃至整個(gè)工作系統(tǒng)的性能。它的指標(biāo)如采集速率和采集精度都直接的制約著整個(gè)采集 系統(tǒng)所能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。完整的A/D的工作過程包括采樣、量化、編碼三部分。采樣是 獲取某個(gè)特點(diǎn)的輸入信號(hào)，使信號(hào)在時(shí)間上離散。采樣控制方式即是A/D的控制方式 包括三種查詢方式、中斷方式和DMA方式，其數(shù)據(jù)傳輸速度依次提高，但硬件開銷 依次增大。其連接如圖4所示，A/D轉(zhuǎn)換器的接線圖下圖是單片機(jī)與AD574的接口電 路，其中還使用了三態(tài)鎖存器74LS373和74LS00與非門電路，邏輯控制信號(hào)由(CS、 RiC^ AO)數(shù)據(jù)口 PO發(fā)出，并由三態(tài)鎖存器74LS373鎖存到輸出端QO、Ql和Q2上， 用于控制AD的工作過程。AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出也通過PO數(shù)據(jù)總線連至單片機(jī)。[0036](4)脈沖計(jì)數(shù)模塊4[0037]泄漏電流持續(xù)變大，當(dāng)泄漏電流達(dá)到幾百毫安的時(shí)，這個(gè)時(shí)候閃絡(luò)就很容易發(fā) 生了，同時(shí)在這個(gè)階段脈沖頻繁，脈沖群的時(shí)間間隔為幾十秒到幾分鐘之間，對(duì)于污閃 度超過規(guī)定值的絕緣子，其泄漏電流和脈沖數(shù)隨著環(huán)境濕度的增加而迅速增大，如圖3 所示，計(jì)算脈沖數(shù)，脈沖數(shù)越頻繁說明閃絡(luò)越容易發(fā)生，把值送給MCU。[0038](2)電源模塊5[0039]為了降低系統(tǒng)的整體功耗，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一組電源，為常供+5V電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)單 片機(jī)的長(zhǎng)期供電；如圖5所示，系統(tǒng)采用MAX639、電感、電容以及電阻實(shí)現(xiàn)了+5V電 源的輸出，系統(tǒng)的工作電流<10mA。[0040](7)無線通信模塊6[0041]GPRS傳輸模塊要訪問互聯(lián)網(wǎng)上的某一數(shù)據(jù)服務(wù)器，首先就需要設(shè)置其訪問服務(wù) 器的IP地址和端口號(hào)。這個(gè)地址和端口號(hào)就是GPRS模塊訪問遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心的標(biāo)識(shí)。[0042]如圖7所示，現(xiàn)場(chǎng)單片機(jī)系統(tǒng)中，GPRS傳輸模塊一上電(即GPRS用戶開 機(jī))，經(jīng)鑒權(quán)認(rèn)證后，就自動(dòng)登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，然后通過無線基站系統(tǒng)接入交換中心 的GGSN連接到Internet。同時(shí)，GGSN還將進(jìn)行地址的動(dòng)態(tài)分配(GPRS模塊分配到的 地址是GPRS網(wǎng)內(nèi)的地址，GPRS網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于ISP)。此時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采集部分的單片機(jī)可以 通過GPRS模塊向遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心(具有公網(wǎng)IP)發(fā)出連接請(qǐng)求建立連接(當(dāng)模塊掉電后 重新上電或者掉線時(shí)，都會(huì)自動(dòng)重新建立此連接)。這時(shí)就建立了一條GPRS模塊(經(jīng) CGSN POTR)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心的SOCKET連接。連接建立后，便可以向遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中 心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳。[0043](8)監(jiān)測(cè)分機(jī)7[0044]如圖8所示，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分機(jī)的工作過程如下在線監(jiān)測(cè)分機(jī)定期將采集到的泄 漏電流，通過放大和濾波過的信號(hào)經(jīng)放大和隔離之后A/D轉(zhuǎn)換器件，并由單片機(jī)計(jì)算。 監(jiān)測(cè)分機(jī)一方面及時(shí)將初步處理的數(shù)據(jù)通過GPRS傳輸給監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；另一 方面將有效數(shù)值存于不易丟失的大容量閃存中。監(jiān)測(cè)分機(jī)可以根據(jù)監(jiān)控中心主機(jī)發(fā)送的 控制信號(hào)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、修改分機(jī)采樣時(shí)間以及分機(jī)系統(tǒng)時(shí)間標(biāo)定等操 作?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分機(jī)由太陽能電池板、充電電路、高性能蓄電池、數(shù)據(jù)閃速存儲(chǔ)器、飛利 浦低功耗單片機(jī)P89C58、A/D轉(zhuǎn)換器、GPRS模塊、分機(jī)軟件等組成。[0045](3)監(jiān)控中心8[0046]遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心軟件設(shè)計(jì)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式。服務(wù)器具有固定地址，負(fù)責(zé) 與現(xiàn)場(chǎng)采集部分相連接的GPRS傳輸模塊進(jìn)行無線通信，查詢信息所存放的數(shù)據(jù)位于服 務(wù)器端，供客戶端計(jì)算機(jī)查詢。查詢指令在客戶端發(fā)出，服務(wù)器起到一個(gè)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功 能。[0047]服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)采用了大型關(guān)系型SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，它完全能夠滿足數(shù)據(jù)長(zhǎng) 期安全的保存，也能滿足客戶機(jī)對(duì)其的查詢。日常的數(shù)據(jù)，由現(xiàn)場(chǎng)采集部分的單片機(jī)通 過GPRS傳輸模塊定時(shí)發(fā)送，中心服務(wù)器接收并經(jīng)過驗(yàn)證，確認(rèn)無誤后，采用ADO技術(shù) 將其送入數(shù)據(jù)庫(kù)。本系統(tǒng)程序的通信是Windows Socket通信。[0048]當(dāng)數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)傳到監(jiān)控中心8時(shí)，監(jiān)控中心通過專家軟件進(jìn)行分析和判斷，來 確定是否要清理絕緣子，專家軟件主要完成高速數(shù)據(jù)采集、污穢報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)查詢、 打印、通過調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)卡進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢等。專家軟件可以很清楚地告訴人們可 以在什么時(shí)候開始清理，而不需要人再花費(fèi)大量的人力、物力等定期的清理。
權(quán)利要求1. 一種絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括依次連接的脈沖計(jì)數(shù)模塊 (4)、電流采樣模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)及MCU模塊(1)，MCU模塊(1) 上還連接有電源模塊(5)，MCU模塊(1)還依次與無線通信模塊(6)、監(jiān)測(cè)分機(jī) (7)、監(jiān)控中心(8)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開的一種絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置，包括依次連接的脈沖計(jì)數(shù)模塊、電流采樣模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊及MCU模塊，MCU模塊上還連接有電源模塊，MCU模塊還依次與無線通信模塊、監(jiān)測(cè)分機(jī)、監(jiān)控中心相連接。本實(shí)用新型絕緣子表面污穢在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了對(duì)絕緣子除污采用主動(dòng)的除污方法，當(dāng)絕緣子的污穢到達(dá)一定程度時(shí)通過報(bào)警來除污，使防污有了一個(gè)更加準(zhǔn)確和精確的方法，不需要更多的花費(fèi)大量的人力、物力，從而節(jié)約了很多的資源。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201812011SQ20102017647
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者王勇, 黃新波 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)