本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

避雷器是輸變電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。由于避雷器能夠在輸變電系統(tǒng)遭受雷擊或者過(guò)電壓時(shí)限制過(guò)電壓，并泄放掉由雷擊或者過(guò)電壓產(chǎn)生的能量，起到保護(hù)電工設(shè)備免受過(guò)電壓的危害。而在電壓恢復(fù)正常后，避雷器自身又可以隨之恢復(fù)正常。隨著避雷器長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，其電阻片會(huì)因直接承受工頻電壓而產(chǎn)生劣化現(xiàn)象，或者結(jié)構(gòu)不良、密封不嚴(yán)等導(dǎo)致內(nèi)部受潮[1]，從而引起泄漏電流急劇增大(特別是阻性電流)，致使電阻片溫度上升而發(fā)生熱擊穿，甚至發(fā)生爆炸，所以對(duì)避雷器的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

避雷器的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)閥式避雷器到現(xiàn)代金屬氧化物避雷器兩個(gè)階段，目前使用的金屬氧化物避雷器以氧化鋅為主要成分，避雷器在線監(jiān)測(cè)主要是基于對(duì)其泄漏電流的監(jiān)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的避雷器在線監(jiān)測(cè)裝置大部分都為便攜式，屬于半在線監(jiān)測(cè)。由于避雷器的交流伏安特性中存在滯回現(xiàn)象，而且不同規(guī)格的避雷器存在著不同程度的滯回現(xiàn)象，目前許多在線監(jiān)測(cè)裝置沒(méi)有考慮這種現(xiàn)象帶來(lái)的誤差。采用數(shù)字方法測(cè)量信號(hào)時(shí)，存在著量化誤差，主要表現(xiàn)為幅值誤差和相角誤差。這是由于微處理器本身采樣存在的誤差，主要取決于微機(jī)的采樣頻率和A/D轉(zhuǎn)換的分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，成本低、簡(jiǎn)單智能。

本實(shí)用新型具體采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電源模塊、電流采集模塊、電壓采集模塊、微處理器、溫濕度采集模塊，所述電流采集模塊和電壓采集模塊將采集的電流和電壓通過(guò)差分運(yùn)放模塊處理，所述差分運(yùn)放模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入至所述微處理器，所述溫濕度采集模塊與所述微處理器連接，所述電源模塊接收外部電源的供電，進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后給所述微處理器和所述溫濕度采集模塊進(jìn)行供電。

作為優(yōu)選，所述電流采集模塊包括A相全電流傳感器、B相全電流傳感器和C相全電流傳感器，所述電壓采集模塊包括A相電壓傳感器、B相電壓傳感器和C相電壓傳感器。

作為優(yōu)選，所述電源模塊包括AC/DC電源模塊、DC-DC降壓芯片和線性穩(wěn)壓器，所述AC/DC電源模塊與DC-DC降壓芯片和線性穩(wěn)壓器依次連接。

作為優(yōu)選，所述微處理器選用TI公司的LM3S113微處理器。

作為優(yōu)選，所述LM3S113微處理器連接有RTC時(shí)鐘。

本實(shí)用新型提供的一種避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其有益效果在于：通過(guò)電流和電壓傳感器和差分運(yùn)放模塊采集各路電壓和漏電流，經(jīng)微處理器的分析處理計(jì)算后，傳給附近的CAC(狀態(tài)接入控制器)或CMA(狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理)，實(shí)現(xiàn)避雷器的在線監(jiān)測(cè)，各種電子芯片和模塊均使用工業(yè)級(jí)電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，成本低、簡(jiǎn)單智能，對(duì)保障電網(wǎng)的穩(wěn)定性起著重要的意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖；

圖2是圖1中差分運(yùn)放模塊的電路原理圖；

圖3是圖1中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說(shuō)明各實(shí)施例，本實(shí)用新型提供有附圖。這些附圖為本實(shí)用新型揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說(shuō)明實(shí)施例，并可配合說(shuō)明書(shū)的相關(guān)描述來(lái)解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來(lái)表示類似的組件。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)施提供的一種避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電源模塊、電流采集模塊、電壓采集模塊、微處理器、溫濕度采集模塊。其中，電流采集模塊包括A相全電流傳感器、B相全電流傳感器和C相全電流傳感器，電壓采集模塊包括A相電壓傳感器、B相電壓傳感器和C相電壓傳感器，上述六路傳感器將采集的電壓電流信號(hào)輸入至差分運(yùn)放模塊，差分運(yùn)放模塊輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸入至微處理器，微處理器連接溫度傳感器和濕度傳感器，并與RTC時(shí)鐘連接，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘。而電源模塊包括AC/DC電源模塊、DC-DC降壓芯片和線性穩(wěn)壓器，AC/DC電源模塊與外接電源連接，將交流電轉(zhuǎn)換成15V直流，為溫度傳感器和濕度傳感器供電，DC-DC降壓芯片將15V的直流電降壓為5V直流電，為微處理器供電，5V直流電通過(guò)線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓在3.3V，為RTC時(shí)鐘供電。

本實(shí)施例中所采用的微處理器為T(mén)I公司生產(chǎn)的Cortex系列微處理器LM3S1138，LM3S1138微控制器具有電池備用的休眠模塊可以有效地使LM3S1138掉電，在長(zhǎng)時(shí)間的器件停止工作過(guò)程中讓器件進(jìn)入一個(gè)低功耗的狀態(tài)，這非常適合要求最大限度降低功耗的應(yīng)用。LM3S1138微控制器的優(yōu)勢(shì)還在于能夠方便的運(yùn)用多種ARM的開(kāi)發(fā)工具和片上系統(tǒng)(SOC)的底層IP應(yīng)用方案，以及廣大的用戶群體。兼容ARM Thumb的Thumb2指令集來(lái)減少存儲(chǔ)容量的需求，并以此達(dá)到降低成本的目的。LM3S1138的以上特性使其完全可以勝任避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)算需求，優(yōu)異性能簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。LM31138處理速度可達(dá)50Hz，處理速度較快，能滿足避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理要求，同時(shí)也能滿足智能電網(wǎng)其他終端項(xiàng)目的需求，為以后新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)留有余地。

如圖2所示，本實(shí)施例中的差分運(yùn)放模塊選用OP4177AR的運(yùn)算放大器，為ADI公司生產(chǎn)的一款精密，低噪聲，低輸入偏置電流運(yùn)算放大器，J5為電流電壓傳感器與避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的接口，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較強(qiáng)，系統(tǒng)所使用的電流電壓傳感器采用有源傳感器，輸出為電壓信號(hào)，J5接口將為傳感器提供±15V電源；為了增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，運(yùn)算放大器采用差分輸入來(lái)抑制傳輸線上的共模干擾，K3是兩個(gè)反并聯(lián)的TVS管，起保護(hù)電路的作用，電容C12用來(lái)過(guò)濾高次諧波和高頻干擾。為了增強(qiáng)電路的驅(qū)動(dòng)能力，亦可在差分運(yùn)放器后面加了一個(gè)電壓跟隨器。

如圖3所示，本實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路要完成對(duì)差分運(yùn)放模塊輸出的6路電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，運(yùn)算放大器輸出的模擬信號(hào)最大幅度為±5V，所以所選AD必須為雙電源供電，這樣才能完整的對(duì)電壓電流信號(hào)進(jìn)行采樣，為了滿足系統(tǒng)的精度要求，AD精度需要在12位以上，轉(zhuǎn)換速率在500ksps以上，考慮到方便設(shè)計(jì)，選擇ADI公司的AD7327作為采樣芯片，本系統(tǒng)采用±15V雙極性電源為模擬部分供電，數(shù)字部分采用+5V和+3.3V為系統(tǒng)供電，C4、C5、C7、C8、C9、C10為電源的濾波電容，AD7327采樣芯片的MOSI、MISO、CS、CLK是SPI通信接口，和LM3S1138微處理器物理連接后即可對(duì)其進(jìn)行配置并啟動(dòng)采樣，IA、IB、IC、VA、VB、VC為各相電流電壓信號(hào)的模擬輸入端，可通過(guò)程序配置成單端輸入、偽差分輸入、差分輸出，本系統(tǒng)將AD7327配置為單端輸入，VIN6、VIN7引腳引出留做備用，使用內(nèi)部2.5V電壓基準(zhǔn)作為參考電壓，省去了外部基準(zhǔn)電源。

避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作在高壓電纜下面，電氣環(huán)境惡劣，對(duì)通信系統(tǒng)的抗干擾能力和自我保護(hù)能要求較高，而RS485通信模塊采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，+2V～+6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”，差分信號(hào)在屏蔽導(dǎo)線內(nèi)傳輸，其抗共模干擾的能力較強(qiáng)，故本系統(tǒng)使用RS485總線作為跟CAC(狀態(tài)接入控制器)或CMA(狀態(tài)監(jiān)測(cè)代理)通信的接口。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。