CN206523579U - 基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，包括测量装置及手持式接收装置，测量装置和手持式接收装置二者之间通过无线通讯连接。本实用新型的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，利用覆铜板与输电线路导体之间构成的电容效应，通过电场耦合非接触方式获得避雷器工作输电线路电压的相位信号，使避雷器工作电压相位信号的获得变得简单易行。

Description

基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种避雷器阻性泄漏电流检测装置，特别是一种基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置。

背景技术

在避雷器性能检测方面，国内外研究较多，目前检测无间隙的氧化物避雷器(MOA)的检测方式主要有周期性停电预防试验和在线带电测试与检测。

周期性预防试验一般在停电状态下进行，是电力系统最早使用的较为普遍的检测手段。目前对于周期性预防试验，主要的试验项目是直流实验，测量避雷器直流1mA下临界动作参考电压U1mA和75%的U1mA下的泄漏电流，通过试验可以检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。这种测试方法的优点是测量结果较为准确可靠，缺点是必须要使避雷器停电试验，过程也较麻烦，不方便；试验过程有可能需要解开避雷器引线，操作起来费时费力；更为重要的是，随着电网容量的迅猛扩大，新建及扩建大量变电站，使得需要维护的电力设备剧增，若进行停电预试，必然带来很大的困难和经济损失，特别是实际中有时无法进行，于是结合实际需求出现了在线带电检测与诊断方法。

在线带电检测MOA可以在不停电的情况下随时了解MOA的运行性能，及时发现异常现象和事故隐患，以采取有效预防措施，防止事故发生或扩大而造成更大的经济损失，保证其在良好的状态下运行，这是目前国内外关注的焦点问题。MOA在线检测主要是监视阀片是否受潮或老化，检测方法主要有全电流法、阻性电流法、温度法和相角差法等。

全电流法的主要优点是方法简便易行，适用于在现场大量推广使用，能够及时发现MOA的受潮显著劣化状况；缺点是对发现MOA的早期老化很不灵敏，阻性分量即使已有显著增大，但在测量全电流的变化时仍不明显，只有当MOA已严重受潮时，阻性电流分量才进一步变大，增大几倍后，全电流才可以明显地被分辨出来，往往当电流增大到２～３倍时认为已达到危险界线。

在MOA刚投运时，一般应测取泄漏电流的初期电流值，以作为诊断运行中泄漏电流是否变化的依据，一般将测量值与初始值比较，若阻性电流分量增加到初始值的两倍时，应停止运行。MOA阻性电流法在线检测要解决的关键技术是如何从容性电流为主的总电流中分离出微弱的阻性电流，方法相对较复杂，但更有利于MOA的性能检测，对发现早期的老化比较灵敏。于是MOA阻性电流法可根据阻性电流获取方法的不同分为两大类，一是不需要电压参考信号的检测方法；二是需要电压参考信号的检测方法。在不获取电压参考信号的前提下获取阻性电流，对MOA性能优劣进行检测和诊断，主要方法有以下几种：瞬时法、三次谐波法、基波法（谐波分析法）和零序电流法等，这几种检测方法无需引入电压信号，方法方便易行，但检测的精度和准确性不高。要从全电流中准确分离其阻性分量，目前公认的比较准确有效的方法是，取MOA端电压来作为参考信号，测试采用双输入型，同时输入电压和电流信号，通过两者的相互关系来求得阻性电流。对此，目前国内外普遍采用有线方式从被测相PT二次侧获得电压信号，通过带电测量MOA的全泄漏电流和阻性泄漏电流来诊断MOA是否劣化，常用方法主要有以下几种：补偿法和投影法。这两种方法存在两个主要共同问题：1）采用有线方式带电检测，拖线长，操作很不方便，且高压操作具有一定的危险性；2）电压参考信号来自被测相PT二次侧，属间接获取信号，参量容易畸变产生误差，并且有时避雷器与变电站距离较远无法获得电压信号。

国际上，采用双AT法和基于温度的测量法实现MOA的总泄漏电流监测技术已问世。基于温度的测量法是将温度传感器放在避雷器内部，通过无线方式向外接收装置发送温度信号，传感器采用无源声表面波(SAW)温度传感器，该方法对于正在制造且准备安装在线监测的MOA很有用途，但对于已投入电网安全运行的MOA却无法应用。

除以上方法，另外还可以进行远红外线带电检测，它是用红外探测仪检测被测目标的红外辐射信号。经放大转换处理后得到红外热像图，根据附带的固化程序分析得到正在运行的MOA各节电阻片的温度，测定因功率损耗而引起的MOA本体的温度升高程度，以此来确定MOA是否有缺陷。该方法为非电气检测，操作简单，较适合现场使用，一般判断温差达1度便可确定是否有缺陷。但是MOA的发热很大程度上取决于运行时的电压分布，当相电压改变5%时MOA的能量损失可达20%，直接导致MOA温度变化1～2度，容易受外界干扰。

以上两种方法均基于温度检测原理，存在的主要问题有：1)需要在避雷器内部放置传感器，由于受运行方式的限制，对于已投入电网安全运行的MOA无法广泛采用；2)温度信号容易受外界影响，不利于检测的准确性；3)目前方法无统一标准，准确诊断MOA很大程度上要靠现场经验。

综上，目前国内外公认的氧化物避雷器性能有效检测方法是利用有线方式从PT线上获得电压信号采用阻性电流法或相角差法检测，而实际中多数避雷器的安装位置与变电站距离较远，很难获得电压信号，这样就无法直接采用阻性电流法或相角差法对避雷器性能进行检测。

由于直接采用阻性电流法或相角差法对避雷器性能进行检测需要获得电压相位信号，而电压相位信号又不能直接从高压线路上获得，给使用传统的检测方法对检测避雷器的性能带来困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种采用电场耦合方式直接非接触获得避雷器工作线路的电压相位信号，这样可以真正实现了阻性电流法和相角差法对MOA性能的直接带电检测，不仅对及时发现避雷器故障起到积极作用，还可以减少大量的人力和物力的便携式避雷器阻性泄漏电流检测装置。

基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，包括测量装置，还包括有手持式接收装置，测量装置和手持式接收装置二者之间通过无线通讯连接，所述的测量装置包括令克棒、令克棒固定件、圆形绝缘支撑座、测量装置电路板、金属电极固定座、带绝缘护套金属电极、圆锥形均压罩、圆形非金属壳体、上端电流测量线、下端电流测量线、上端鳄鱼夹、下端鳄鱼夹、与圆锥形均压罩连接的地线引出线；令克棒活动连接于令克棒固定件上；令克棒固定件连接于圆形非金属壳体上；带绝缘护套金属电极设置于金属电极固定座上；金属电极固定座连接于测量装置电路板上，金属电极固定座上端从圆形非金属壳体顶端穿出；圆锥形均压罩设置于壳体内通过与圆锥形均压罩连接的地线引出线与测量装置电路板地端接触，圆锥形均压罩将测量装置电路板包裹在其内部防止高压击穿测量装置电路板；测量装置电路板固定在圆形绝缘支撑座上，圆形支撑座设置于非金属壳体内均压罩外；上端电流测量线一端与上端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接；下端电流测量线一端与下端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接，所述的测量装置电路板包括有藕合式电压相位采集电路。

所述的藕合式电压相位采集电路包括覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容；限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板按照上述顺序串联在一起，且放电管并联在限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板串联电路的两端；当覆铜板与被测高压线路导线靠近时，覆铜板与被测高压线路导线之间构成电容效应，当被测高压线路导线带电时，高压电容通过分压获得与输电线路固定相位的小电压信号；覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容均固定在测量装置电路板上。

所述的测量装置包括有测量电路，所述的测量电路包括有电流互感器电路、藕合式电压相位采集电路、信号处理电路、测量装置电源电路、测量装置开关电路、测量装置微处理器电路、报警电路、工作指示电路、测量端无线射频电路，电流互感器电路的输入端分别与上端电流测量线、下端电流测量线连接；电流互感器电路和藕合式电压相位采集电路的输出端与信号处理电路的输入端连接；信号处理电路的输出端与测量装置微处理器电路的I/O口连接；测量装置电源电路的输出端与测量装置开关电路的输入端连接；测量装置开关电路的输出端与测量装置微处理器电路的对应的电源端连接；报警电路和工作指示电路的输入端分别与测量装置微处理器电路I/O口连接；测量端无线射频电路的输入端与测量装置微处理器电路的通信接口连接。

手持式接收装置包括接收端无线射频电路、接收装置电源电路、接收装置开关电路、接收装置微处理器电路、显示电路、按键电路、存储电路、接收装置工作指示电路、通信接口电路；接收端无线射频电路的输出端与接收装置微处理器电路的第一通信口连接；接收装置电源电路的输出端与接收装置开关电路的输入端连接；接收装置开关电路的输出端与接收装置微处理器电路对应电源端连接；显示电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；按键电路的输出端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；存储电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；通信接口电路的输入端与接收装置微处理器电路的第二通信口连接。

信号处理电路采用高速DSP处理芯片，并利用动态谐波准同步采样方法获得电流有效值及电压和电流相位差值，并可克服频率波动及噪声影响，实现较高精度电流有效值及电压和电流相位差值的测量。

上端电流测量线和下端电流测量线均为耐高压单芯绝缘屏蔽线。

显示电路显示通信自检、相位差值、阻性电流值、时间显示、数据存储、历史数据查询。

金属电极固定座与测量装置电路板之间面接触，连接后接触电阻尽量小。

与圆锥形均压罩连接的地线引出线为锰钢弹性材料，保证圆锥形均压罩与测量装置电路板地端可靠接触，构成相等电位。

圆形绝缘支撑座周边有凹槽，在凹槽内嵌装O型圈。圆形绝缘支撑座中间开有2个用于上端电流测量线和下端电流测量线穿过的通孔。

综上所述的，本实用新型相比现有技术如下优点：

（1）本实用新型的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，利用覆铜板与输电线路导体之间构成的电容效应，通过电场耦合非接触方式获得避雷器工作输电线路电压的相位信号，使避雷器工作电压相位信号的获得变得简单易行。（2）本实用新型的便携式避雷器阻性泄漏电流检测装置，采用1：1电流互感器隔离方式从避雷器雷击计数器上获得避雷器总泄露电流信号。（3）本实用新型的便携式避雷器阻性泄漏电流检测装置，信号处理电路采用高速DSP处理芯片，并利用动态谐波准同步采样方法获得电流有效值及电压和电流相位差值，并可克服频率波动及噪声影响，实现较高精度电流有效值及电压和电流相位差值的测量。（4）本实用新型的便携式避雷器阻性泄漏电流检测装置，测量装置利用电场耦合原理非接触获得避雷器工作的输电线路的电压相位信号，并结合避雷器计数器，从避雷器计数器上获得避雷器全泄露电流信号，通过专用信号处理就可以获得电压和电流相位差值及全泄露电流有效值，根据公式I*COSΦ就可以得到阻性电流，测量装置并通过无线方式将电压和电流相位差值及全泄露电流有效值发送到手持式接收装置,从而实现避雷器阻性电流的检测。

附图说明

图1为实施例1的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置原理组成图。

图2为实施例1的测量装置原理结构图。

图3为实施例1的测量装置电路板原理结构图。

图4为实施例1的手持式接收装置原理结构图。

图5为实施例1的显示电路显示内容图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行更详细的描述。

实施例1

见图1所示，本实施例的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，包括测量装置和手持式接收装置；测量装置和手持式接收装置二者之间通过无线射频传递数据信息；测量装置和手持式接收装置之间通信距离大于50米，无线通信频率为315MHz-960MHz，功耗小于10mW。

见图2所示，测量装置包括令克棒、令克棒固定件、圆形绝缘支撑座、测量装置电路板、金属电极固定座、带绝缘护套金属电极、圆锥形均压罩、圆形非金属客体、上端电流测量线、下端电流测量线、上端鳄鱼夹、下端鳄鱼夹、与圆锥形均压罩连接的地线引出线；令克棒与令克棒固定件采用螺纹连接在一起；令克棒固定件与圆形非金属客体采用螺丝固定连接；带绝缘护套金属电极与金属电极固定座采用螺纹连接在一起；金属电极固定座与测量装置电路板采用金属螺丝连接，金属电极固定座与测量装置电路板之间面接触，连接后接触电阻尽量小；金属电极固定座上端从圆形非金属客体顶端穿出采用尼龙螺母拧紧；圆锥形均压罩通过与圆锥形均压罩连接的地线引出线与测量装置电路板地端接触，圆锥形均压罩将测量装置电路板包裹在其内部防止高压击穿测量装置电路板；测量装置电路板采用自攻螺丝固定在圆形绝缘支撑座上；上端电流测量线一端与上端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接；下端电流测量线一端与下端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接。

与圆锥形均压罩连接的地线引出线为锰钢弹性材料，保证圆锥形均压罩与测量装置电路板地端可靠接触，构成相等电位。

令克棒固定件和圆形绝缘支撑座均为尼龙材料；圆形绝缘支撑座周边有凹槽，用于嵌装O型圈，使圆形绝缘支撑座与圆形非金属客体之间密封良好，圆形绝缘支撑座中间开有2个通孔，便于上端电流测量线和下端电流测量线穿过。

见图3所示，测量装置电路板包括1:1电流互感器电路、藕合式电压相位采集电路、信号处理电路、测量装置电源电路、测量装置开关电路、测量装置微处理器电路、报警电路、工作指示电路、测量端无线射频电路；1:1电流互感器电路的输入端分别与上端电流测量线、下端电流测量线连接；1:1电流互感器电路和藕合式电压相位采集电路的输出端与信号处理电路的输入端连接；信号处理电路的输出端与测量装置微处理器电路的I/O口连接；测量装置电源电路的输出端与测量装置开关电路的输入端连接；测量装置开关电路的输出端与测量装置微处理器电路的对应的电源端连接；报警电路和工作指示电路的输入端分别与测量装置微处理器电路I/O口连接；测量端无线射频电路的输入端与测量装置微处理器电路的通信接口连接。

见图4所示，手持式接收装置包括接收端无线射频电路、时钟电路、接收装置电源电路、接收装置开关电路、接收装置微处理器电路、显示电路、按键电路、存储电路、接收装置工作指示电路、通信接口电路；接收端无线射频电路的输出端与接收装置微处理器电路的第一通信口连接；时钟电路的输出端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；接收装置电源电路的输出端与接收装置开关电路的输入端连接；接收装置开关电路的输出端与接收装置微处理器电路对应电源端连接；显示电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；按键电路的输出端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；存储电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；通信接口电路的输入端与接收装置微处理器电路的第二通信口连接。

藕合式电压相位采集电路包括覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容；限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板按照上述顺序串联在一起，且放电管并联在限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板串联电路的两端；当覆铜板与被测高压线路导线靠近时，覆铜板与被测高压线路导线之间构成电容效应，当被测高压线路导线带电时，高压电容通过分压获得与输电线路固定相位的小电压信号；覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容均固定在测量装置电路板上。

信号处理电路采用高速DSP处理芯片，并利用动态谐波准同步采样方法获得电流有效值及电压和电流相位差值，并可克服频率波动及噪声影响，实现较高精度电流有效值及电压和电流相位差值的测量。

上端电流测量线和下端电流测量线均为耐高压单芯绝缘屏蔽线。

见图5所示，显示电路显示通信自检、相位差值、阻性电流值、时间显示、数据存储、历史数据查询。

测量装置电源电路和接收装置电源电路均包括9V碱性电池和防接反二极管；9V碱性电池和防接反二极管串接在一起。

显示电路为彩色LCD。

接收端无线射频电路和测量端无线射频电路均为功耗小于10mW的低功耗315MHz-960MHz无线射频模块，发送距离大于50米。

补充下本检测装置的具体使用方法

包括测量装置和手持式接收装置；测量装置和手持式接收装置二者之间通过无线射频传递数据信息；测量装置和手持式接收装置之间通信距离大于50米，无线通信频率为315MHz-960MHz，功耗小于10mW；测量装置利用电场耦合原理当测量装置靠近避雷器上端时，即测量装置上的覆铜板与被测高压线路导线靠近时，覆铜板与被测高压线路导线之间构成电容效应，当被测高压线路导线带电时，通过藕合式电压相位采集电路的高压电容通过分压获得与输电线路固定相位的小电压信号，即非接触方式获得避雷器工作的输电线路的电压相位信号，并结合避雷器雷击计数器，避雷器雷击计数器采用高阻抗氧化锌阀片串接在避雷器与地回路中，当1:1电流互感器电路输入端并联接在避雷器雷击计数器两端时，由于1:1电流互感器电路输入阻抗远小于避雷器雷击计数器高阻抗氧化锌阀片阻抗，认为避雷器泄露电流全部从1:1电流互感器电路的输入端流过，这样就可以从避雷器雷击计数器上获得避雷器含有相位和有效值的总泄露电流信号，通过测量装置的信号处理电路即可计算出避雷器工作电压和总泄露电流的相位差Φ值和总泄露电流有效值I，根据IR=ICOSΦ，从而实现避雷器阻性电流IR值的检测，为避雷器带电巡检提供了方便。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (10)

1.基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，包括测量装置，其特征在于：还包括有手持式接收装置，测量装置和手持式接收装置二者之间通过无线通讯连接，所述的测量装置包括令克棒、令克棒固定件、圆形绝缘支撑座、测量装置电路板、金属电极固定座、带绝缘护套金属电极、圆锥形均压罩、圆形非金属壳体、上端电流测量线、下端电流测量线、上端鳄鱼夹、下端鳄鱼夹、与圆锥形均压罩连接的地线引出线；令克棒活动连接于令克棒固定件上；令克棒固定件连接于圆形非金属壳体上；带绝缘护套金属电极设置于金属电极固定座上；金属电极固定座连接于测量装置电路板上，金属电极固定座上端从圆形非金属壳体顶端穿出；圆锥形均压罩设置于壳体内通过与圆锥形均压罩连接的地线引出线与测量装置电路板地端接触，圆锥形均压罩将测量装置电路板包裹在其内部防止高压击穿测量装置电路板；测量装置电路板固定在圆形绝缘支撑座上，圆形支撑座设置于非金属壳体内均压罩外；上端电流测量线一端与上端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接；下端电流测量线一端与下端鳄鱼夹连接，另一端与测量装置电路板连接，所述的测量装置电路板包括有藕合式电压相位采集电路。

2.根据权利要求1所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：所述的藕合式电压相位采集电路包括覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容；限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板按照上述顺序串联在一起，且放电管并联在限流电阻、空心电感、高压电容和覆铜板串联电路的两端；当覆铜板与被测高压线路导线靠近时，覆铜板与被测高压线路导线之间构成电容效应，当被测高压线路导线带电时，高压电容通过分压获得与输电线路固定相位的小电压信号；覆铜板、限流电阻、放电管、空心电感、高压电容均固定在测量装置电路板上。

3.根据权利要求2所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：所述的测量装置包括有测量电路，所述的测量电路包括有电流互感器电路、藕合式电压相位采集电路、信号处理电路、测量装置电源电路、测量装置开关电路、测量装置微处理器电路、报警电路、工作指示电路、测量端无线射频电路，电流互感器电路的输入端分别与上端电流测量线、下端电流测量线连接；电流互感器电路和藕合式电压相位采集电路的输出端与信号处理电路的输入端连接；信号处理电路的输出端与测量装置微处理器电路的I/O口连接；测量装置电源电路的输出端与测量装置开关电路的输入端连接；测量装置开关电路的输出端与测量装置微处理器电路的对应的电源端连接；报警电路和工作指示电路的输入端分别与测量装置微处理器电路I/O口连接；测量端无线射频电路的输入端与测量装置微处理器电路的通信接口连接。

4.根据权利要求1至3任何一项所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：手持式接收装置包括接收端无线射频电路、接收装置电源电路、接收装置开关电路、接收装置微处理器电路、显示电路、按键电路、存储电路、接收装置工作指示电路、通信接口电路；接收端无线射频电路的输出端与接收装置微处理器电路的第一通信口连接；接收装置电源电路的输出端与接收装置开关电路的输入端连接；接收装置开关电路的输出端与接收装置微处理器电路对应电源端连接；显示电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；按键电路的输出端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；存储电路的输入端与接收装置微处理器电路的I/O口连接；通信接口电路的输入端与接收装置微处理器电路的第二通信口连接。

5.根据权利要求4所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：信号处理电路采用高速DSP处理芯片，并利用动态谐波准同步采样方法获得电流有效值及电压和电流相位差值，并可克服频率波动及噪声影响，实现较高精度电流有效值及电压和电流相位差值的测量。

6.根据权利要求5所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：上端电流测量线和下端电流测量线均为耐高压单芯绝缘屏蔽线。

7.根据权利要求6所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：显示电路显示通信自检、相位差值、阻性电流值、时间显示、数据存储、历史数据查询。

8.根据权利要求7所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：金属电极固定座与测量装置电路板之间面接触，连接后接触电阻尽量小。

9.根据权利要求8所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：与圆锥形均压罩连接的地线引出线为锰钢弹性材料，保证圆锥形均压罩与测量装置电路板地端可靠接触，构成相等电位。

10.根据权利要求9所述的基于无线射频技术避雷器阻性泄漏电流检测装置，其特征在于：圆形绝缘支撑座周边有凹槽，在凹槽内嵌装O型圈,圆形绝缘支撑座中间开有2个用于上端电流测量线和下端电流测量线穿过的通孔。