CN205562672U - 一体化避雷器在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及避雷器在线监测技术领域，尤其涉及一体化避雷器在线监测装置，具体是针对无间隙金属氧化物避雷器，将机械式避雷器监测装置与电子式避雷器在线监测装置一体化的避雷器监测装置及测量方法。本实用新型是由机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置串联构成，串联后的整体与电阻片并联连接。能够在线监测避雷器全电流、阻性电流、动作次数及动作发生的时间等参数，并具有本地机械电流表、计数表显示，远程通讯，数据本地存储等功能。提高了数据测量精度，实现了数据远传，也方便检修人员对现场检测、维护和安装，符合智能变电站的发展要求，为避雷器绝缘状态在线监测提供了新方法，适用于各电压等级避雷器的在线监测，其应用前景广阔。

Description

一体化避雷器在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及避雷器在线监测技术领域，尤其涉及一体化避雷器在线监测装置，具体是针对无间隙金属氧化物避雷器，将机械式避雷器监测装置与电子式避雷器在线监测装置一体化的避雷器监测装置及测量方法。

背景技术

在电力系统中，避雷器作为变电站的保护装置而应用广泛。传统的避雷器监测方式是采用机械式电流表和计数表来监测避雷器运行状态，测量不准确并且不能远传，运行人员只能到现场查勘数据，这样不仅工作量大、效率低而且不能及时发现避雷器的运行故障。为了解决这些问题，国内陆续出现了电子式避雷器在线监测装置，具备了监测数据及数据远传功能。

目前，现场虽然应用了电子式避雷器在线监测装置，但是传统的避雷器计数表仍需保留，因为检修人员需要利用传统计数表引出测量点，以便使用阻性电流测试仪器，而电子式避雷器在线监测装置采用互感器测量，无法引出测量点，也就无法使用电阻性电流测试仪，所以现场大都将机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置同时安装在避雷器本体上，这就导致监测装置结构复杂、集成度低、安装繁琐、维护麻烦、成本增加等问题。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供了一体化避雷器在线监测装置，是针对无间隙金属氧化物避雷器的一体化在线监测方法并在此基础上研制了监测装置。目的是为了实现各电压等级避雷器的在线监测装置与机械式监测装置的一体化，符合智能变电站发展要求，为避雷器在线监测提供新方法。

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一体化避雷器在线监测装置，包括壳体，电流表及计数表；它是由设置在壳体内的机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置串联构成，串联后的整体与电阻片并联连接。

所述壳体材质为铸铝材质构成。

所述电子式避雷器在线监测装置包括：互感器及信号调理电路、雷击信号触发电路、中央处理器电路、通信及保护电路、时钟电路、存储电路、电源及保护电路；电子式避雷器在线监测装置的入端就是互感器及信号调理电路的入端，电子式避雷器在线监测装置的出端就是雷击信号触发电路的出端；

所述机械式避雷器监测装置包括：电流表、计数表，电流表驱动电路、计数表驱动电路；机械式避雷器监测装置的入端就是电流表驱动电路的入端，机械式避雷器监测装置的出端就是计数表驱动电路的出端；

机械式避雷器监测装置的出端与电子式避雷器在线监测装置的入端通过印刷电路板上的导线连接，从而形成了串联结构；机械式避雷器监测装置的入端与电阻片的一端连接，电子式避雷器在线监测装置的出端与电阻片的另一端连接，从而形成并联结构。

所述壳体是由壳体上盖和下壳体下盖连接构成，壳体上盖开有窗口，窗口上密封连接有窗口玻璃，电流表、计数表安装于壳体上盖中，从窗口玻璃4显示；壳体下盖上设有航空插头和凸起；绝缘压板安装在壳体下盖上，用来固定电阻片；冷压接线端子安装在壳体下盖上，用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接入线；壳体下盖中间设有电阻片，电阻片与电路板并联；壳体下盖顶端装有绝缘支柱，避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板上。

所述凸起上设有固定螺栓，用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接地线。

所述窗口玻璃为钢化玻璃。

所述内部电路板包括：电流表驱动电路、计数表驱动电路、互感器及信号调理电路、雷击信号触发电路、中央处理器电路、通信及保护电路、时钟电路、存储电路以及电源及保护电路；其中电流表驱动电路与计数表驱动电路连接，计数表驱动电路与互感器及信号调理电路连接，互感器及信号调理电路与雷击信号触发电路连接，这四部分电路就串接成了泄漏电流的流通路径；

互感器及信号调理电路与中央处理器电路连接，供中央处理器电路获取全电流值和阻性电流值；雷击信号触发电路与中央处理器电路连接，供中央处理器电路获取动作次数；通信及保护电路与中央处理器电路连接，实现远程通信；时钟电路与中央处理器电路连接，为装置提供时间；存储电路与中央处理器电路连接，用于存储数据；电源及保护电路为所有的电路提供直流电源。

所述避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板上，之后在电路板上的流经路径如下：泄漏电流依次流经电流表驱动电路、计数表驱动电路、互感器及信号调理电路、雷击信号触发电路，最后通过外壳流入大地；

当线路上没有过电压时，避雷器不动作，泄漏电流很小，此时，计数表驱动电路和雷击信号触发电路均不会动作，计数表不计数，中央处理器也不计数，电流表驱动电路正常工作，电流表可正常指示全电流值，中央处理器可正常获取全电流值和阻性电流值；当线路上出现过电压时，避雷器动作，电流很大，电阻片瞬间导通泄放大电流，此时，计数表驱动电路和雷击信号触发电路均会动作，计数表计数1次，中央处理器也计数1次，电流表驱动电路处于被保护状态，电流表读数无意义，中央处理器获取的全电流值和阻性电流值也无意义，过电压发生后装置恢复正常。

所述壳体下盖中间装有两个并联的电阻片。

本实用新型具有如下优点及有益效果：

本实用新型将机械式避雷器监测装置与电子式避雷器在线监测装置一体化，能够在线监测避雷器全电流、阻性电流、动作次数及动作发生的时间等参数，并具有本地机械电流表、计数表显示，远程通讯，数据本地存储等功能。提高了数据测量精度，实现了数据远传，同时为检修人员保留了现场检修的接口，让现场运行人员通过装置窗口内的电流表、计数表更加直观的读取避雷器泄漏电流与动作次数，方便查看避雷器的各种运行状态，同时也简化了避雷器本体上监测装置的结构。本实用新型由于采用电阻片和互感器两种采用方式结合，既保留传统机械式计数器的功能，也具备电子式在线监测的所有功能，更易于维护和安装，符合智能变电站的发展要求，为避雷器绝缘状态在线监测提供了新方法。

本装置还具有远程通信功能，采用MODBUS-RTU协议，标准RS485通信接口，通信参数可灵活配置，能够与综合状态监测单元（主IED）无缝对接。带有时间戳的全电流、阻性电流和动作次数等监测数据可以在装置内部存储1年以上。当装置所监测的避雷器电流值超过用户设定值时，将输出报警信号，及时发现避雷器老化或受潮问题，防止故障的发生。

本实用新型所达到的技术效果是：①实现远程监视与故障预测；②加快避雷器工况判断的速度和精度；③减少监测费用。避雷器远程在线监测具有较大经济效益和社会意义。既满足阻性电流测试仪器的使用，同时又可以满足变电站避雷器绝缘状态在线监测的智能化需求。本装置适用于各电压等级避雷器的在线监测，其应用前景广阔。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型加以详细的说明。

附图说明

图1和图2是本实用新型的外部结构示意图；

图3是本实用新型的内部结构示意图；

图4是本实用新型的电路板结构框图。

图中：壳体上盖1，电路板2，电流表、计数表3，窗口玻璃4，航空插头5，凸起6，固定螺栓7，壳体下盖8，绝缘压板9，电阻片10，冷压接线端子11，电流表驱动电路12、计数表驱动电路13、互感器及信号调理电路14、雷击信号触发电路15、中央处理器电路16、通信及保护电路17、时钟电路18、存储电路19、电源及保护电路20。

具体实施方式

本实用新型是一体化避雷器在线监测装置，是针对无间隙金属氧化物避雷器的一体化在线监测装置，由机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置串联构成，串联后的整体与电阻片并联，电阻片起到限压、保护的作用。

如图1-图3所示，其中机械式避雷器监测装置包括：电流表、计数表3，电流表驱动电路12、计数表驱动电路13。

如图4所示，电子式避雷器在线监测装置包括：互感器及信号调理电路14、雷击信号触发电路15、中央处理器电路16、通信及保护电路17、时钟电路18、存储电路19、电源及保护电路20。

机械式避雷器监测装置的入端就是电流表驱动电路12的入端，机械式避雷器监测装置的出端就是计数表驱动电路13的出端；电子式避雷器在线监测装置的入端就是互感器及信号调理电路14的入端，电子式避雷器在线监测装置的出端就是雷击信号触发电路15的出端。机械式避雷器监测装置的出端与电子式避雷器在线监测装置的入端通过印刷电路板上的导线连接，从而形成了串联结构；机械式避雷器监测装置的入端与电阻片的一端连接，电子式避雷器在线监测装置的出端与电阻片的另一端连接，从而形成了并联结构。

本实用新型具体包括壳体，电阻片10，电流表、计数表3以及内部电路板2构成。

所述内部电路板2包括：电流表驱动电路12、计数表驱动电路13、互感器及信号调理电路14、雷击信号触发电路15、中央处理器电路16、通信及保护电路17、时钟电路18、存储电路19、电源及保护电路20。

所述壳体是由壳体上盖1和下壳体下盖8连接构成，壳体上盖1开有窗口，窗口上密封连接有窗口玻璃4，窗口玻璃4为钢化玻璃。电流表、计数表3安装于壳体上盖1中，从窗口玻璃4显示；壳体下盖8上还设有航空插头5和凸起6，固定螺栓7安装在凸起6上的安装孔内，用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接地线；绝缘压板9安装在壳体下盖8上，用来固定电阻片10；冷压接线端子11安装在壳体下盖8上，用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接入线。所述的壳体材质为铸铝材质构成。壳体下盖8中间装有两个并联的电阻片10，电阻片10与电路板2并联，以保护电路板上的器件不受损坏；壳体下盖8底端还设有两处安装孔和两处用于接线的航空插座。壳体下盖8顶端装有绝缘支柱，避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板2上，之后在电路板2上的流经路径如下：泄漏电流依次流经电流表驱动电路12、计数表驱动电路13、互感器及信号调理电路14、雷击信号触发电路15，最后通过外壳流入大地。即，所述的避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板2上，之后在电路板2上泄漏电流连接电流表驱动电路12，电流表驱动电路12与计数表驱动电路13连接，计数表驱动电路13与互感器及信号调理电路14连接，互感器及信号调理电路14与雷击信号触发电路15连接，最后通过外壳流入大地，这部分电路就串接成了泄漏电流的流通路径。

互感器及信号调理电路14与中央处理器电路16连接，供中央处理器电路16获取全电流值和阻性电流值。雷击信号触发电路15与中央处理器电路16连接，供中央处理器电路16获取动作次数。通信及保护电路17与中央处理器电路16连接，实现远程通信。时钟电路18与中央处理器电路16连接，为装置提供时间。存储电路19与中央处理器电路16连接，用于存储数据。电源及保护电路20为所有的电路提供直流电源。

所述的电路板2，当线路上没有过电压时，避雷器不动作，泄漏电流很小，此时，计数表驱动电路13和雷击信号触发电路15均不会动作，计数表3不计数，中央处理器也不计数，电流表驱动电路12正常工作，电流表可正常指示全电流值，中央处理器可正常获取全电流值和阻性电流值；当线路上出现过电压时，避雷器动作，电流很大，电阻片瞬间导通泄放大电流，此时，计数表驱动电路13和雷击信号触发电路15均会动作，计数表计数1次，中央处理器也计数1次，电流表驱动电路12处于被保护状态，电流表读数无意义，中央处理器获取的全电流值和阻性电流值也无意义，过电压发生后装置恢复正常。

所述的中央处理器电路16中的中央处理器获取全电流、阻性电流和动作次数的过程如下：当泄漏电流流经互感器时，会在互感器的二次侧感应出感应电流，感应电流再经过信号调理电路进行I/V信号变换、滤波、放大等操作，随后交由中央处理器电路进行采样、计算，进而得到全电流值和阻性电流值。当有过电压时，雷击信号触发电路15会产生一个触发信号，触发中央处理器计数一次。中央处理器获取了全电流、阻性电流和动作次数之后，还要加盖时间戳，其中时间由时钟电路18提供。最终的结果可传递给存储电路19进行本地储存，或传递给通信及保护电路17进行数据远传。电源及保护电路20给整套装置供电与保护。

本实用新型能够在线监测避雷器全电流、阻性电流、动作次数及动作发生的时间等参数，通过机械指针表显示全电流、电磁齿轮显示动作次数，装置内部互感器可测量精密小电流，并把测量结果远传至后台。还能够利用互感器电气隔离技术，实现装置内部高低压电路电气隔离，能够在不需要旁路辅助的情况下，可带电更换避雷器在线监测装置。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的实用新型点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一体化避雷器在线监测装置，包括壳体，电流表及计数表；其特征在于：它是由设置在壳体内的机械式避雷器监测装置和电子式避雷器在线监测装置串联构成，串联后的整体与电阻片并联连接。

2.根据权利要求1所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述壳体材质为铸铝材质构成。

3.根据权利要求1所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：

所述电子式避雷器在线监测装置包括：互感器及信号调理电路（14）、雷击信号触发电路（15）、中央处理器电路（16）、通信及保护电路（17）、时钟电路（18）、存储电路（19）、电源及保护电路（20）；电子式避雷器在线监测装置的入端就是互感器及信号调理电路（14）的入端，电子式避雷器在线监测装置的出端就是雷击信号触发电路（15）的出端；

所述机械式避雷器监测装置包括：电流表、计数表（3），电流表驱动电路（12）、计数表驱动电路（13）；机械式避雷器监测装置的入端就是电流表驱动电路（12）的入端，机械式避雷器监测装置的出端就是计数表驱动电路（13）的出端；

机械式避雷器监测装置的出端与电子式避雷器在线监测装置的入端通过印刷电路板上的导线连接，从而形成了串联结构；机械式避雷器监测装置的入端与电阻片的一端连接，电子式避雷器在线监测装置的出端与电阻片的另一端连接，从而形成并联结构。

4.根据权利要求1所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述壳体是由壳体上盖（1）和下壳体下盖（8）连接构成，壳体上盖（1）开有窗口，窗口上密封连接有窗口玻璃（4），电流表、计数表（3）安装于壳体上盖（1）中，从窗口玻璃（4）显示；壳体下盖（8）上设有航空插头（5）和凸起（6）；绝缘压板（9）安装在壳体下盖（8）上，用来固定电阻片（10）；冷压接线端子（11）安装在壳体下盖（8）上，用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接入线；壳体下盖（8）中间设有电阻片（10），电阻片（10）与电路板（2）并联；壳体下盖（8）顶端装有绝缘支柱，避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板（2）上。

5.根据权利要求4所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述凸起（6）上设有固定螺栓（7），用来连接一体化避雷器在线监测装置和现场接地线。

6.根据权利要求4所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述窗口玻璃（4）为钢化玻璃。

7.根据权利要求4所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述电路板（2）包括：电流表驱动电路（12）、计数表驱动电路（13）、互感器及信号调理电路（14）、雷击信号触发电路（15）、中央处理器电路（16）、通信及保护电路（17）、时钟电路（18）、存储电路（19）以及电源及保护电路（20）；其中电流表驱动电路（12）与计数表驱动电路（13）连接，计数表驱动电路（13）与互感器及信号调理电路（14）连接，互感器及信号调理电路（14）与雷击信号触发电路（15）连接，这四部分电路就串接成了泄漏电流的流通路径；

互感器及信号调理电路（14）与中央处理器电路（16）连接，供中央处理器电路（16）获取全电流值和阻性电流值；雷击信号触发电路（15）与中央处理器电路（16）连接，供中央处理器电路（16）获取动作次数；通信及保护电路（17）与中央处理器电路（16）连接，实现远程通信；时钟电路（18）与中央处理器电路（16）连接，为装置提供时间；存储电路（19）与中央处理器电路（16）连接，用于存储数据；电源及保护电路（20）为所有的电路提供直流电源。

8.根据权利要求4所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述避雷器泄漏电流通过绝缘支柱引入到电路板（2）上，之后在电路板（2）上的流经路径如下：泄漏电流依次流经电流表驱动电路（12）、计数表驱动电路（13）、互感器及信号调理电路（14）、雷击信号触发电路（15），最后通过外壳流入大地。

9.根据权利要求4所述的一体化避雷器在线监测装置，其特征在于：所述壳体下盖（8）中间装有两个并联的电阻片（10）。