一種無線傳感避雷器在線監測系統的製作方法
2023-05-11 11:31:11 1
專利名稱：一種無線傳感避雷器在線監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種避雷器監測系統，尤其是涉及一種無線傳感避雷器在線監測系統。
背景技術：
以往有過避雷器洩漏電流在線監控實驗性產品，主要採用RS-485，CAN組成監控網絡。其安全保證主要是光電隔離，然而這類避雷器洩漏電流在線監控方案的安全性是有疑問的。由於避雷器在動作時要承受巨大的雷擊能量，避雷器洩漏電流監視器同樣也要承受這個能量，如果採用這類在線監視技術不可避免的需要布設供電和通訊線纜，電源線只能採用銅纜，這會帶來巨大風險，如果裝置出現問題很可能將雷擊能量引入控制室，導致故障擴散到變電站主控設備而使得整個變電站崩潰。由於安全風險巨大，採用此類在線監測方案的產品幾乎沒有得到變電站採用。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種安全性高的無線傳感避雷器在線監測系統。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種無線傳感避雷器在線監測系統，該監測系統包括數據採集模塊、數據處理模塊、伺服器和監測終端，所述的數據處理模塊、伺服器和監測終端通過數據總線依次連接，其特徵在於，還包括無線傳感器網絡，所述的數據採集模塊與數據處理模塊之間通過無線傳感器網絡連接。數據採集模塊採集避雷器母線的電流和電壓數據，並將該數據通過無線傳感器網絡發送至數據處理模塊，數據處理模塊處理接收到的電流和電壓數據，將處理結果發送至伺服器儲存，各監控終端讀取儲存在伺服器上的信息，對避雷器的運行狀態實時監控。所述的數據採集模塊包括無線洩漏電流傳感器和無線電壓相位傳感器，無線洩漏電流傳感器和無線電壓相位傳感器均與避雷器連接，分別用於檢測避雷器的電流和電壓。所述的無線洩漏電流傳感器設有三個，分別連接避雷器的三相母線。所述的無線電壓相位傳感器設有三個，分別連接避雷器的三相母線。所述的數據處理模塊包括傳輸基站和工控機，所述的傳輸基站與工控機連接，傳輸基站從數據採集模塊接收數據，由工控機處理該數據，並將處理結果發送至伺服器。所述的數據總線包括RS-485總線或CAN總線。所述的無線傳感器網絡為2. 4GHz的無線通訊網絡，採用TDMA突發跳時擴頻和跳頻擴頻模式結合的通訊方式。與現有技術相比，本發明採用了無線傳感技術，每個傳感器與路由和主機都是通過無線聯繫，任何一個傳感器的故障不會導致整個監測網絡的崩潰，也不會將雷電流引入控制室，所以不會給變電站監測系統帶來任何額外的風險，具有高度的系統可靠性，而且避雷器狀態監測系統現場布置接線簡單方便，監測系統可實時遠程監控避雷器各項運行狀態量，為運行及檢修人員省去了大量的狀態量現場採集工作，提高了工作效率，降低了安全風險。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種無線傳感避雷器在線監測系統，該監測系統包括數據採集模塊2、數據處理模塊3、伺服器4和監測終端5。數據處理模塊3、伺服器4和監測終端5通過RS-485或CAN總線依次連接，數據採集模塊2與數據處理模塊3之間通過無線傳感器網絡6連接，該無線傳感器網絡6為2. 4GHz的無線通訊網絡，採用TDMA突發跳時擴頻和跳頻擴頻模式結合的通訊方式。數據採集模塊2包括無線洩漏電流傳感器21和無線電壓相位傳感器22，每個數據採集模塊2均設有三個無線洩漏電流傳感器22和三個無線電壓相位傳感器23，連接避雷器I的三相母線，無線洩漏電流傳感器22檢測三相電流，無線電壓相位傳感器23檢測三相電壓並為數據處理裝置3提供基準電壓信號。數據處理模塊3包括傳輸基站31和工控機32。本發明的工作過程為無線洩漏電流傳感器21和無線電壓相位傳感器22採集避雷器I母線的電流和電壓數據，並由無線傳感器網絡發送該數據，設在傳輸基站31上的接收器接收電流和電壓數據，通過與其連接的工控機32對該數據進行處理，然後將處理結果通過RS-485或CAN總線傳送至伺服器4，伺服器4保存工控機32的處理結果，各監控終端5讀取儲存在伺服器4上的信息，對避雷器I的運行狀態實時監控。本發明的工作原理為採用基本法分析檢測避雷器洩漏電流及診斷運行狀況。通常流經金屬氧化物避雷器的電流包含容性成分I。和阻性成分Ικ，I。主要為基波成分，Ik則除含有基波成分外，還含有豐富的諧波成分，這是由避雷器的非線性特性造成的。避雷器是否正常的主要特徵就是判斷其Ik是否在正常的範圍以內，監測系統主要任務就是從全電流中提取出Ικ。在正常狀態下，其阻性電流Ik遠小於容性電流Ic，因此全電流主要表現為Ic。雖然I。在相位上超前於Ικ90°，但對於兩者的基波來說，在不引入外部參考信息的情況下很難將Ik分離出來。由於Ik和該相電壓同相位，因此只要引入該項引入電壓信號即可精確求取Ir分量。基於上述理論，無線電壓相位傳感器23測量各相電壓的過零時間和各相電壓的各次諧波分量，在電壓過零的同時無線洩漏電流傳感器22向工控機32發送電流值，二者共同參與計算阻性電流Ικ，無線洩漏電流傳感器22測量總洩漏電流的基波和各諧波分量，與無線電壓相位傳感器23協調計算出阻性電流分量。此外，系統還提供一種3次諧波輔助判斷技術。系統提取電壓、電流中的3次諧波，當電壓信號中3次諧波增加，電流3次諧波也隨著增加屬於正常情況；當電壓信號中3次諧波正常，避雷器洩漏電流3次諧波增加則表明避雷器閥片可能出現劣化的徵兆，系統將同時比對當前時刻的阻性電流，以及當前的環境溼度，給出出避雷器內部閥片的真實狀態。
本發明在實驗室對一組220kV氧化鋅避雷器進行了驗證，試驗數據如下表所示，檢測結果符合實際情況，該系統檢測精度高，可靠性強，試驗取得了較好效果。 表I 220kV氧化鋅避雷器電流數據
權利要求
1.一種無線傳感避雷器在線監測系統，該監測系統包括數據採集模塊、數據處理模塊、伺服器和監測終端，所述的數據處理模塊、伺服器和監測終端通過數據總線依次連接，其特徵在於，還包括無線傳感器網絡，所述的數據採集模塊與數據處理模塊之間通過無線傳感器網絡連接。
2.根據權利要求1所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的數據採集模塊包括無線洩漏電流傳感器和無線電壓相位傳感器，無線洩漏電流傳感器和無線電壓相位傳感器均與避雷器連接，分別用於檢測避雷器的電流和電壓。
3.根據權利要求2所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的無線洩漏電流傳感器設有三個，分別連接避雷器的三相母線。
4.根據權利要求2所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的無線電壓相位傳感器設有三個，分別連接避雷器的三相母線。
5.根據權利要求1所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的數據處理模塊包括傳輸基站和工控機，所述的傳輸基站與工控機連接，傳輸基站從數據採集模塊接收數據，由工控機處理該數據，並將處理結果發送至伺服器。
6.根據權利要求1或5所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的數據總線包括RS-485總線或CAN總線。
7.根據權利要求1所述的一種無線傳感避雷器在線監測系統，其特徵在於，所述的無線傳感器網絡為2. 4GHz的無線通訊網絡，採用TDMA突發跳時擴頻和跳頻擴頻模式結合的通訊方式。
全文摘要
本發明涉及一種無線傳感避雷器在線監測系統，該監測系統包括數據採集模塊、數據處理模塊、伺服器和監測終端，所述的數據處理模塊、伺服器和監測終端通過數據總線依次連接，所述的監測系統還包括無線傳感器網絡，所述的數據採集模塊與數據處理模塊之間通過無線傳感器網絡連接。與現有技術相比，本發明具有系統可靠性高，安全性好，監測效率高等優點。
文檔編號G01R19/00GK103048577SQ201110312758
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月16日 優先權日2011年10月16日
發明者張卓雲 申請人:上海欣影電力科技發展有限公司