一種避雷器放電和漏電流集中監測裝置的製作方法

2023-06-21 21:29:01

專利名稱：一種避雷器放電和漏電流集中監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監測避雷器放電時刻和次數並監測避雷器漏電流的避雷器放電和漏電流集中監測裝置。
背景技術：
由於雷電壓或電路過電壓常常對電氣設備和微電子設備的安全構成很大威脅，嚴重時對設備造成損壞，因而抑制這些過電壓和研究過電壓特別是雷電壓的出現規律等已成為一個重要的課題，現有的波形自動拍攝裝置或記憶波器其裝置複雜、笨重、價格昂貴，所以大面積的觀察或應用受到限制。
一種不需記錄波形，只需記錄放電次數的避雷器用放電計數監測器早已在6KV以上的電力系統使用了，如西安電瓷研究所生產的JCQ-1型避雷器計數監測器，這種監測器有體積小，不需工頻電源等優點。目前的該類產品一般都能通過就地指針式電錶指示雷擊放電次數的計數值和避雷器的漏電流大小，但都沒有提供可以將每次雷擊事件遠傳的接口，遠方監測系統無法自動記錄雷擊事件的發生時刻及次數，也無法監測避雷器漏電流是否正常。
實用新型內容本實用新型的目的就在於提供一種能集中自動監測並記錄避雷器放電時刻和次數且能監測避雷器漏電流是否超限的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，解決目前避雷器無法自動記錄雷擊事件的發生時刻及次數以及無法遠程監測避雷器漏電流是否正常的問題。
為達到以上目的，本實用新型採用的技術方案是包括信號集中處理裝置、計算機集中監測裝置以及至少一個避雷器就地監測器，每個避雷器就地監測器的光纖接口經傳遞光纖與信號集中處理裝置的光纖接口相接，信號集中處理裝置的輸出接計算機集中監測裝置的輸入。上述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置中，所述信號集中處理裝置包括至少一個光纖接收器，光纖接收器的輸入端接傳遞光纖，光纖接收器的輸出端接數字處理晶片的輸入端；數字處理晶片，與光纖接收器的輸出端相接，將每一個傳遞光纖傳遞來的開關量信號進行處理後輸出兩個開關信號，將其與中斷信號一起輸送到信號輸出接口電路；信號輸出接口電路，與數字處理晶片的輸出端相接，將數字處理晶片的輸出信號進行隔離及放大處理後輸出計算機集中監測裝置。
本實用新型的有益效果1)本實用新型在有雷擊電壓或操作過電壓通過避雷器時，通過光信號或繼電器觸點傳遞放電信號到遠方，實現了放電的電信號與遠方監測裝置的電路的電氣隔離，能確保監測裝置的安全正常運行；2)在避雷器漏電流過大時，能夠監測出超限的漏電流並轉換成脈衝信號傳遞到遠方，遠方自動監測裝置能通過脈衝寬度的不同判斷出是放電信號還是漏電流超限信號。3)通過輸入GPS時鐘信號，能準確的記錄放電發生的時刻及次數。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。


圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型中避雷器就地監測器的結構框圖；圖3為本實用新型中信號集中處理裝置的結構框圖；圖4為本實用新型中計算機集中監測裝置的結構框圖；圖5為本實用新型中避雷器就地監測器的實施例電路原理圖；圖6為本實用新型中信號集中處理裝置的實施例電路原理圖；圖7為本實用新型中計算機集中監測裝置的實施例電路原理圖；
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括多個避雷器就地監測器11-1N、傳遞光纖21-2N、信號集中處理裝置3及計算機集中監測裝置4。每個避雷器就地監測器的光纖接口分別和一根信號傳遞光纖的一端相連接，信號傳遞光纖的另一端分別連接到信號集中處理裝置的光纖接口，信號集中處理裝置進行處理後輸出輸入開關量的雙倍開關量信號及1個中斷開關量信號到計算機集中監測裝置。
如圖2所示，避雷器就地監測器由檢測閥片101A、整流電路104A、穩壓電路105A、電磁計數器指針電錶106A、繼電器觸點輸出接口107A、直流穩壓電源電路103A、漏電流取樣電路102A、比較和處理電路108A和光纖遠傳信號接口109A組成。檢測閥片101A、漏電流取樣電路102A、直流穩壓電源電路103A、整流電路104A、穩壓電路105A依次串接，穩壓電路105A的輸出端分別與電磁計數器指針電錶106A的輸入端、繼電器觸點輸出接口107A的輸入端、光纖遠傳信號接口109A的第一個輸入端及比較和處理電路108A的第三個輸入端相連接，直流穩壓電源電路103A和漏電流取樣電路102A的第二個輸出端分別連接到比較和處理電路108A的前兩個輸入端，比較和處理電路108A的輸出端連接到光纖遠傳信號接口109A的第二個輸入端。繼電器觸點輸出接口(107A)為繼電器線圈驅動的一對常開或常閉接點。
整流電路104A和穩壓電路105A將檢測閥片檢測到的避雷器放電信號轉換成一個表徵避雷器放電的脈衝電壓信號，驅動電磁計數器指針電錶、繼電器及光纖發送器。直流穩壓電源電路103A將避雷器大小不穩定的交流漏電流轉換成為一個基本穩定的直流電壓源，漏電流取樣電路102A將避雷器的交流漏電流轉換成為一個直流漏電流電壓信號，並用電磁式電流指針電錶指示避雷器漏電流，而比較和處理電路108A將直流漏電流信號與一個限值進行比較，形成表徵避雷器漏電流超限的脈衝電壓信號，脈衝信號高電平寬度大於避雷器放電脈衝信號高電平寬度，該信號也驅動光纖發送器。
如圖3所示，信號集中處理裝置由多個光纖接收器3021-302N、數字處理晶片301及信號輸出接口電路303組成。數字處理晶片301輸入光纖接收器3021-302N接收的開關量信號，輸出一個中斷信號及雙倍輸入開關量的開關量輸出信號到信號輸出接口電路的輸入端，信號輸出接口電路303對輸入信號進行隔離及放大輸出到計算機集中監測裝置4。數字處理晶片301輸出的中斷信號是其輸入的所有光纖接收器接收的開關量信號的邏輯反信號的邏輯或信號；數字處理晶片輸出的第一組開關量信號均為脈衝信號，分別表徵避雷器放電或避雷器漏電流超限，當脈衝信號高電平寬度為T1時，表徵對應的避雷器放電，當脈衝信號高電平寬度為T2時，表徵對應的避雷器漏電流超限，T1、T2都大於零且T2大於T1；數字處理晶片輸出的第二組開關量信號均為脈衝信號，脈衝信號高電平寬度為T3，分別表徵N個避雷器漏電流超限，T3大於零。
如圖4所示，計算機集中監測裝置由單片機(含程序及數據存儲器)401、開關量輸入接口電路402、GPS信號輸入接口408、串行通信接口403、鍵盤接口407、點陣液晶顯示器406、時鐘電路405及報警觸點輸出電路404組成。開關量輸入接口電路402輸入2N個開關量並通過總線與單片機401相連接；單片機401通過第一個串行口及一個外部中斷輸入口與GPS信號輸入接口408相連接；單片機401通過總線分別與鍵盤接口407、點陣液晶顯示器406及時鐘電路405相連接；單片機401通過第二個串行口與串行通信接口403相連接；單片機401通過一個開關量輸出口與報警觸點輸出電路404相連接。
如圖5所示，在本實用新型避雷器就地監測器的實施例中，檢測閥片5為普通氧化鋅閥片R0，它是一個非線性電阻，整流電路由整流橋B1組成，電阻R1、R4、C2、Z2、E1、R18組成穩壓電路，穩壓電路輸出接電磁計數器指針電錶的電磁線圈J1及繼電器觸點輸出接口的電磁線圈J2。
如圖5所示，Z1、CT2、R2、B2、E2、Z3構成直流穩壓電源電路，Z1並聯接到檢測閥片5的兩端，CT2的原邊多匝繞組串聯接在檢測閥片5的一端(接大地端)和整流橋B1的一個交流輸入端之間。CT1、RA、A、ZA、R3、B3、RI1、RI2、C1構成漏電流取樣電路，CT1的原邊多匝繞組串聯接在檢測閥片5的另一端和RA及ZA的一端之間，RA和A串聯後和ZA的另一端並接到整流橋B1的另一個交流輸入端。Z1為雙向瞬態電壓抑制二極體，用於保護後續電路免遭過電壓損壞。A為電磁式電流指針電錶，指示避雷器漏電流大小，ZA為雙向穩壓管(可由兩個穩壓管反串聯而成)，RA和ZA用於在漏電流過大時保護指針表A。
如圖5所示，R5-R12、R15-R17、N1-N5、P1、P2、Z4、Z5、D4、E3、VR、RL、L1構成比較與處理電路。當避雷器漏電流超限時，C1上電壓信號超過設定值，VR陰陽極間導通，P1也導通，Z3上的穩壓電源電壓加到R9上，通過D2驅動光纖發送器OPT，同時N4、P2導通，Z3上的穩壓電源電壓通過R5疊加到C1上，這樣，即使漏電流變得不超限，C1上的電壓也能維持VR陰陽極間導通一段時間；由於R9的消耗及通過D2驅動光纖發送器的消耗，E2放電電流超過充電電流，使E2上電壓持續下降，當E2上電壓低於Z5穩壓值且低於Z4穩壓值時，N2、N3都截止，N1導通，C1電壓降為0，VR陰陽極間截止，P1截止，R9上電壓降為0，N4、P2也截止，光纖發送器OPT停止發光。此後，只有E3上電壓重新充電到超過Z5穩壓值之後，使N2導通，N1截止，且漏電流重新變得超限後，P1才會重新導通一段時間，驅動OPT一段時間。當有雷擊放電時，R18上會出現一段時間的高電壓，一方面通過Z6、D1驅動OPT一段時間，另一方面通過D4、R16、R17、E3、N5使C1上漏電流取樣電壓為0，防止比較與處理電路12誤發避雷器漏電流超限信號。E1還可以起到隔離直流電壓作用，防止較大的漏電流引起計數器及光纖發送器誤動。L1為發光二極體，指示漏電流超限脈衝電壓信號。可見，比較與處理電路可將避雷器漏電流超限信號轉化為R9上一個高電平持續一段時間的脈衝信號，來表徵避雷器漏電流超限。
如圖5所示，Z6、D1-D3、RD、OPT構成光纖遠傳信號接口，它是一個光纖發送器驅動電路，將來自穩壓電路的放電脈衝電壓信號及來自比較與處理電路的漏電流超限脈衝電壓信號轉變成OPT發出的一個脈衝光信號通過光纖傳遞到遠方。
如圖6所示，在本實用新型信號集中處理裝置的實施例中，光纖數N＝3。UR1-UR3為光纖接收器(HFRB2412T)，KI1-KI3為接收到的開關量信號；U1、U2構成數字處理晶片，其中U1為現場可編程門陣列(FPGA晶片XC2S50)晶片，U2為U1的程序存儲器晶片(PROM晶片XCF02S)；O1-O7、RO1-RO7、S11-S71、S12-S72、S13-S73、S14-S74、R4-R10構成信號輸出接口電路16，IO11、IO12、IO13為數字處理晶片輸出的第一組開關量信號，IO21、IO22、IO23為數字處理晶片輸出的第二組開關量信號，IOZ為數字處理晶片輸出的中斷信號，O1-O7為光耦，KO1-KO3為輸出的第一組開關量信號，KO4-KO6為輸出的第二組開關量信號，KOZ為輸出的中斷信號。以IO11信號的輸出接口電路為例，光耦O1對IO11進行隔離及放大，跳線S11和S12短接、S13和S14斷開時，輸出信號KO1為光耦發射極高電平輸出，跳線S11和S12斷開、S13和S14短接時，輸出信號KO1為光耦集電極開路輸出。在實際應用中，只有當計算機集中監測裝置無法按數字處理晶片輸出的第一組開關量信號的高電平脈衝寬度的不同來區分是避雷器放電信號還是避雷器漏電流超限信號時，才需要數字處理晶片輸出第二組表徵避雷器漏電流超限的開關量信號，且如果使用第二組開關量信號來表徵避雷器漏電流超限，則第一組開關量信號只需為一種高電平脈寬的信號來表徵避雷器放電即可。
如圖7所示，在本實用新型計算機集中監測裝置的實施例中，N＝8。U1為帶程序存儲器及數據存儲器的單片機(W77E516)，U2(8255)及插座XI1、XI2構成開關量輸入接口，U8(MAX3221)及外圍元件及X232-1插座、XGPS插座構成GPS信號輸入接口，U9(MAX3221)及外圍電路及X232-2插座構成串行通信接口20，U4(8279)及插座XKEY構成鍵盤接口，XLCD及外圍電路構成點陣液晶顯示器的接口，U5(MC146818)構成時鐘電路23，R7、N1、D1、J1及插座XO構成報警觸點輸出電路。U8(MAX3221)及外圍元件及X232-1插座通過RS232串行通行輸入GSP時鐘信號，而XGPS插座引入GPS脈衝時鐘信號KGPS到U1的外部中斷輸入端INT2。插座XI1、XI2輸入信號集中處理裝置輸出的16路開關量信號，插座XIZ輸入信號集中處理裝置輸出的中斷信號。U6為片選解碼器，U7及外圍電路構成自動復位電路。
權利要求1.一種避雷器放電和漏電流集中監測裝置，包括信號集中處理裝置、計算機集中監測裝置以及至少一個避雷器就地監測器，其特徵在於每個避雷器就地監測器的光纖接口經傳遞光纖與信號集中處理裝置的光纖接口相接，信號集中處理裝置的輸出接計算機集中監測裝置的輸入。
2.根據權利要求1所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述避雷器就地監測器由檢測閥片(101A)、漏電流取樣電路(102A)、直流穩壓電源電路(103A)、整流電路(104A)、穩壓電路(105A)、電磁計數器指針電錶(106A)、繼電器觸點輸出接口(107A)、比較和處理電路(108A)和光纖遠傳信號接口(109A)組成，所述檢測閥片(101A)、漏電流取樣電路(102A)、直流穩壓電源電路(103A)、整流電路(104A)、穩壓電路(105A)依次串接，穩壓電路(105A)的輸出端分別與電磁計數器指針電錶(106A)的輸入端、繼電器觸點輸出接口(107A)的輸入端、光纖遠傳信號接口(109A)的第一個輸入端及比較和處理電路(108A)的第三個輸入端相連接，直流穩壓電源電路(103A)和漏電流取樣電路(102A)的第二個輸出端分別連接到比較和處理電路(108A)的前兩個輸入端，比較和處理電路(108A)的輸出端連接到光纖遠傳信號接口(109A)的第二個輸入端。
3.根據權利要求2所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述繼電器觸點輸出接口(107A)為繼電器線圈驅動的一對常開或常閉接點。
4.根據權利要求2所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述光纖遠傳信號接口(109A)為一個光纖發送器驅動電路，用於將一次放電的脈衝電壓信號及漏電流超限的脈衝電壓信號轉變成一個脈衝光信號通過光纖傳遞到遠方。
5.根據權利要求1所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述的信號集中處理裝置包括至少一個光纖接收器，光纖接收器的輸入端接傳遞光纖，光纖接收器的輸出端接數字處理晶片的輸入端；數字處理晶片，與光纖接收器的輸出端相接，將每一個傳遞光纖傳遞來的開關量信號進行處理後輸出兩個開關信號，將其與中斷信號一起輸送到信號輸出接口電路；信號輸出接口電路，與數字處理晶片的輸出端相接，將數字處理晶片的輸出信號進行隔離及放大處理後輸出計算機集中監測裝置。
6.根據權利要求1所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述的計算機集中監測裝置由單片機(401)、開關量輸入接口電路(402)、GPS信號輸入接口(408)、串行通信接口(403)、鍵盤接口(407)、點陣液晶顯示器(406)、時鐘電路(405)及報警觸點輸出電路(404)組成；開關量輸入接口電路(402)輸入2N個開關量並通過總線與單片機(401)相連接；單片機(401)通過第一個串行口及一個外部中斷輸入口與GPS信號輸入接口(408)相連接；單片機(401)通過總線分別與鍵盤接口(407)、點陣液晶顯示器(406)及時鐘電路(405)相連接；單片機(401)通過第二個串行口與串行通信接口(403)相連接；單片機(401)通過一個開關量輸出口與報警觸點輸出電路(404)相連接。
7.根據權利要求2所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述的整流電路(104A)和穩壓電路(105A)將檢測閥片檢測到的避雷器放電信號轉換成一個表徵避雷器放電的脈衝電壓信號。
8.根據權利要求2所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述漏電流取樣電路(102A)將避雷器的交流漏電流轉換成為一個直流漏電流電壓信號，並用電磁式電流指針電錶指示避雷器漏電流。
9.根據權利要求2所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述的比較和處理電路(108A)將直流漏電流信號與一個限值進行比較，形成表徵避雷器漏電流超限的脈衝電壓信號，脈衝信號高電平寬度大於避雷器放電脈衝信號高電平寬度。
10.根據權利要求1所述的避雷器放電和漏電流集中監測裝置，其特徵在於所述的數字處理晶片輸出的中斷信號是其輸入的所有光纖接收器接收的開關量信號的邏輯反信號的邏輯或信號；數字處理晶片輸出的第一組開關量信號均為脈衝信號，分別表徵避雷器放電或避雷器漏電流超限，當脈衝信號高電平寬度為T1時，表徵對應的避雷器放電，當脈衝信號高電平寬度為T2時，表徵對應的避雷器漏電流超限，T1、T2都大於零且T2大於T1；數字處理晶片輸出的第二組開關量信號均為脈衝信號，脈衝信號高電平寬度為T3，分別表徵N個避雷器漏電流超限，T3大於零。
專利摘要本實用新型公開了一種避雷器放電和漏電流集中監測裝置，包括至少一個避雷器就地監測器、信號集中處理裝置及計算機集中監測裝置，每個避雷器就地監測器的光纖接口經傳遞光纖與信號集中處理裝置的光纖接口相接，信號集中處理裝置的輸出接計算機集中監測裝置的輸入，由計算機集中監測裝置對雷擊次數計數及避雷器漏電流進行監測。本實用新型不僅可以自動實現就地雷擊次數計數及避雷器漏電流指示，還可通過光纖遠傳接口將雷擊放電事件信息和避雷器漏電流過大的信息傳遞給遠方計算機集中監測裝置，使遠方監測裝置能夠記錄避雷器放電事件的發生時刻和發生次數以及監測避雷器漏電流是否超限。
文檔編號G01R19/165GK2862050SQ20052005271
公開日2007年1月24日 申請日期2005年12月9日 優先權日2005年12月9日
發明者劉文輝, 劉文華 申請人:劉文輝, 劉文華