(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104714128 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.06.17
(21)申请号 2015100131.6(22)申请日 2015.02.26
(71)申请人南京南瑞继保电气有限公司
地址211106 江苏省南京市江宁经济技术开
发区胜太路99号
申请人南京南瑞继保工程技术有限公司(72)发明人须雷 卢为 董隽 董隽 朱长银
解鹏程 彭韬(51)Int.Cl.
G01R 31/00(2006.01)G01R 19/25(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
避雷器在线监测系统(57)摘要
一种避雷器在线监测系统，由一个或多个避雷器传感单元和一个主IED组成，一个或多个避雷器传感单元按“手拉手”方式串接起来并连接到主IED，避雷器传感单元包括泄漏电流传感器、动作电流传感器、信号处理和通信模块、显示模块、内部电源模块。本发明能够全面、实时监测避雷器泄漏全电流、阻性电流和动作次数，测量精度高，现场适应性强，能够满足智能变电站的应用要求。
C N 1 0 4 7 1 4 1 2 8 A CN 104714128 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种避雷器在线监测系统，其特征在于：由一个或多个避雷器传感单元和一个主IED组成，一个或多个避雷器传感单元按“手拉手”方式串接起来并连接到主IED，避雷器传感单元包括泄漏电流传感器、动作电流传感器、信号处理和通信模块、显示模块、内部电源模块；泄露电流传感器和动作电流传感器分别检测避雷器泄露全电流和动作大电流，并将模拟量信号传递给信号处理和通信模块；显示模块与信号处理和通信模块相连，用于泄漏全电流、阻性电流和动作次数的显示。
2.如权利要求1所述的避雷器在线监测系统，其特征在于：主IED和多个避雷器传感单元之间采用串口通信，主IED发送同步信号、参考电压信息给避雷器传感单元，避雷器传感单元将泄漏全电流、阻性电流、动作次数、自检告警等信息上传给主IED。
3.如权利要求1所述的避雷器在线监测系统，其特征在于：所述泄漏电流传感器采用高精度的零磁通电流传感器，所述动作电流传感器采用大量程的常规穿心电磁式CT。
4.如权利要求1所述的避雷器在线监测系统，其特征在于：当现场具备接入母线电压、刀闸位置信号条件时，所述避雷器在线监测系统采用基波法来计算阻性电流；当现场不具备接入母线电压、刀闸位置信号条件时，所述避雷器在线监测系统采用三次谐波法来计算阻性电流；采用何种方法计算由所述避雷器在线监测系统自适应判别。
5.如权利要求1所述的避雷器在线监测系统，其特征在于：所述避雷器在线监测系统支持接入常规变电站中的模拟量PT电压信号、刀闸位置强电开入信号，同时也支持接入智能变电站中合并单元和智能终端发送的SV和GOOSE信息。
6.如权利要求1所述的避雷器在线监测系统，其特征在于：所述内部电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给信号处理和通信模块、显示模块进行供电。
2
CN 104714128 A
说 明 书避雷器在线监测系统
1/3页
技术领域
[0001]
本发明涉及一种在线监测系统，具体涉及的是一种避雷器在线监测系统。
背景技术
金属氧化物(MOA)避雷器是电力系统中重要的过电压保护电器，其性能的优劣对电力设备的安全运行起着非常重要的作用。[0003] 随着避雷器长时间的运行，其阀片会由于热破坏、谐振过电压、内部受潮等因素产生劣化，致使避雷器损坏，甚至发生爆炸，而被保护设备则失去保护。电力设备由定期检修向状态检修方向发展是未来的方向，为了能实时了解氧化锌避雷器的运行状况，及时发现故障并采取措施来防止故障的发生，对避雷器进行在线监测很有必要。
[0004] 目前应用最多的避雷器在线监测装置采用电磁式毫安表传感泄漏电流、采用电磁式计数器监测避雷器动作次数，缺点是电磁式毫安表测量精度低、易受现场干扰，而且电磁式计数器容易因过大的雷电流而损坏，监测装置无信号处理单元和通信单元，因此仅能监测避雷器的泄漏全电流，无法计算阻性电流，不能对避雷器运行状况进行全面、有效的分析和判断，且不具备监测信息远传功能。另一类得到部分应用的避雷器在线监测装置能够计算阻性电流，具备监测信息远传功能，但是通常只能采用单一方法来计算阻性电流，这样要么无法适用某些现场情况，要么阻性电流的计算误差偏大。比如采用基波法来计算阻性电流的监测装置，必须接入母线电压、刀闸位置信号，而一些现场不具备这个条件；对采用三次谐波法等方法的监测装置，不需要接入母线电压等信号，但计算结果易受到电网谐波等的影响，导致误差偏大，不利于运行人员作出正确判断。另外，目前需要接入母线电压信号来计算阻性电流的在线监测装置，一般只支持接入常规PT的模拟量电压信号和强电开关量输入信号，不支持接入智能变电站中满足IEC61850协议的SV和GOOSE信号，即光数字量形式的电压、位置信号，不能适应智能变电站的要求。
[0002]
发明内容
针对现有避雷器在线监测装置的不足，本发明的目的是提供一种能够全面、实时监测避雷器泄漏全电流、阻性电流和动作次数的测量精度高、适应智能变电站应用要求的避雷器在线监测系统。
[0006] 本发明的解决方案：一种避雷器在线监测系统，其特征在于：一种避雷器在线监测系统，其特征在于：由一个或多个避雷器传感单元和一个主IED组成，一个或多个避雷器传感单元按“手拉手”方式串接起来并连接到主IED，避雷器传感单元包括泄漏电流传感器、动作电流传感器、信号处理和通信模块、显示模块、内部电源模块；泄露电流传感器和动作电流传感器分别检测避雷器泄露全电流和动作大电流，并将模拟量信号传递给信号处理和通信模块；显示模块与信号处理和通信模块相连，用于泄漏全电流、阻性电流和动作次数的显示。
[0005] [0007]
上述方案中：主IED和多个避雷器传感单元之间采用串口通信，主IED发送同步信
3
CN 104714128 A
说 明 书
2/3页
号、参考电压信息给避雷器传感单元，避雷器传感单元将泄漏全电流、阻性电流、动作次数、自检告警等信息上传给主IED。[0008] 上述方案中：所述泄漏电流传感器采用高精度的零磁通电流传感器，所述动作电流传感器采用大量程的常规穿心电磁式CT。[0009] 上述方案中：当现场具备接入母线电压、刀闸位置信号条件时，所述避雷器在线监测系统采用基波法来计算阻性电流；当现场不具备接入母线电压、刀闸位置信号条件时，所述避雷器在线监测系统采用三次谐波法来计算阻性电流；采用何种方法计算由所述避雷器在线监测系统自适应判别。[0010] 上述方案中：所述避雷器在线监测系统支持接入常规变电站中的模拟量PT电压信号、刀闸位置强电开入信号，同时也支持接入智能变电站中合并单元和智能终端发送的SV和GOOSE信息。
[0011] 上述方案中：所述内部电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给信号处理和通信模块、显示模块进行供电。[0012] 本发明的有益效果：采用本发明的避雷器在线监测系统实现了对避雷器的泄漏全电流、阻性电流、动作次数的实时带电监测，在现场不同条件下自适用分别采用两种不同方法计算阻性电流，具有较高的测量精度和现场适应能力，同时支持接入常规PT的模拟量电压、刀闸位置强电开入信号和数字量的电压、刀闸位置信号，具备监测信息远传功能，帮助运行人员在不停电的情况下随时了解避雷器的运行状态和及早发现其内部缺陷，并排除故障。附图说明
图1为本发明避雷器在线监测系统的现场连接示意图。
[0014] 图2为本发明避雷器在线监测系统的原理示意图。[0015] 图3为本发明避雷器在线监测系统的主要软件流程图。
[0013]
具体实施方式
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。[0017] 参照附图1，本发明的避雷器在线监测系统由一个或多个避雷器传感单元和一个主IED组成，一个或多个避雷器传感单元按“手拉手”方式串接起来并连接到主IED，实现避雷器传感单元和主IED之间双向的信息交互。每个避雷器传感单元有2个接口，分别为A口和B口。“手拉手”方式即：主IED连接至距离最短的避雷器传感单元的A口，此避雷器传感单元的B口连接至下一个传感单元的A口，并以此类推，最远端的避雷器传感单元的B口不连接。
[0018] 参考附图2，避雷器传感单元由泄漏电流传感器、动作电流传感器、信号处理和通信模块、显示模块、内部电源模块组成。[0019] 避雷器一端连接高压线路，另一端接地，在避雷器运行中，有电流i流过。在避雷器正常运行时，串接在接地回路中的泄漏电流传感器传感测量避雷器泄漏全电流；当避雷器过电压动作时，串接在接地回路中的动作电流传感器传感测量动作瞬时的大电流。在本发明中，泄漏电流传感器为零磁通电流传感器，其测量小电流时的精度高，用于测量避雷器
4
CN 104714128 A
说 明 书
3/3页
不动作时的泄漏全电流；动作电流传感器为常规穿心电磁式CT，其量程范围大，用于测量避雷器在过电压动作时的瞬时大电流，且由于穿心结构，穿心电磁式CT不会因一次导体的发热而容易受损。
[0020] 信号处理和通信模块同时采集泄漏电流传感器和动作电流传感器的电流信号，并计算避雷器运行中的阻性电流、动作次数，显示模块通过数码管显示采集和计算得到的泄漏全电流、阻性电流和动作次数。信号处理和通信模块通过串口实现与主IED的信息传送和交互，接收主IED送来的参考电压信息和同步信号，并将泄漏全电流、阻性电流、动作次数、自检告警等信息上传给主IED。
[0021] 内部电源模块接收外部电源的供电，进行电压转换后给信号处理和通信模块、显示模块等进行供电。
[0022] 主IED通过串口通信方式接收避雷器传感单元传送过来的信号进行集中处理和显示，告知现场运行人员当前各个避雷器和传感单元的运行状态，同时通过IEC61850通信标准将运行状态信息发送出去。
[0023] 主IED同时配置交流采样插件、强电开入插件和支持IEC61850-9-2协议SV、GOOSE接收的光纤以太网接口插件，通过交流采样插件、强电开入插件可接入常规变电站中的模拟量PT电压信号和刀闸位置强电开入信号，通过光纤以太网接口插件可接入智能变电站中合并单元和智能终端发送的光SV和GOOSE信息。[0024] 参照附图3，避雷器在线监测系统可根据现场实际情况分别采用基波法和三次谐波法两种方法来计算阻性电流，主要的数据处理和通信流程为：主IED首先下发同步信号给传感单元，传感单元根据同步信号采集泄露全电流。主IED判断是否接入母线电压和刀闸位置信号，当未接入时，传感单元采用三次谐波法直接由泄露全电流计算得到阻性电流；当接入时，主IED将切换后的参考电压信息下发给各个传感单元，传感单元利用参考电压采用基波法计算得到阻性电流。之后传感单元响应主IED的查询命令，上传全电流、阻性电流等数据，主IED接收得到各个避雷器传感单元上传的数据。
5
CN 104714128 A
说 明 书 附 图
1/2页
图1
图2
6
CN 104714128 A
说 明 书 附 图
2/2页
图3
7
