一种交直流避雷器实时在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种交直流避雷器实时在线监测装置，涉及电力系统量测和在线监测技术领域。所述的交直流避雷器实时在线监测装置，采用霍尔传感器与罗氏线圈实现互补监测避雷器的接地引出导线的电流信号，并将监测到的信号传输给信号处理系统进行分析计算，最后通过LoRa无线通讯模块将计算结果传输给远程控制系统，实现了避雷器无人值守式智能化监控，保证电力系统安全可靠的运行；所述的霍尔传感器和罗氏线圈均采用非侵入式安装，不仅不会影响避雷器正常运行的性能，而且互补监测能够测量到直流电流，实现了避雷器的泄漏电流波形及冲击电流波形的实时在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流避雷器实时在线监测装置
本专利技术属于电力系统量测和在线监测
，尤其涉及一种交直流避雷器实时在线监测装置。
技术介绍
避雷器是电力电缆防止雷电等损坏时经常采用的一种重要设备，是雷电保护系统中最为广泛应用的基础设备之一。避雷器也称为过电压保护器，不仅可以限制雷击等过电流的续流幅值，也可以限制续流时间。避雷器具有非线性特性，在正常电压下，其具有高阻特性，仅允许几十微安的泄漏电流通过；在雷电及操作过电压下，避雷器呈现低阻特性，允许上千安培电流通过，从而可以有效的限制被保护设备两端的电压，起到过电压保护作用。为保护交直流输变电设备的绝缘，避雷器通常连接在线缆和大地之间，与保护设备并联。避雷器的正常工作，对于电力系统安全可靠运行具有重要意义。制作避雷器的非线性材料在长期运行中，受到外界光、热、雨水、污秽和电流冲击等因素的影响，会逐渐劣化，最终失去正常限压能力，严重者，甚至会发生爆炸，从而破坏被保护设备的绝缘。考虑到长期户外工作的严苛运行条件,对避雷器的运行工况进行实时监测，并在避雷器达到运行极限前及时更换，可有效保障电力系统安全稳定运行。当前避雷器监测系统的老化程度主要依靠三种评估指标进行综合评价：（1）避雷器动作次数（2）避雷器放电能量；（3）避雷器泄漏电流大小和泄漏电流谐波幅值。为测量避雷器动作次数，需要准确判断放电电流是否达到阈值并进行计数；为测量避雷器放电能量，需要准确测量过电压放电过程中流经避雷器的大电流波形；为测量泄漏电流大小及其谐波幅值，需要准确测量低电压下避雷器的泄漏电流波形。当前对避雷器的主要监测手段是依靠串联侵入式安装的电磁计数器进行计数，采样电阻测量电流。该监测手段有三方面缺点：（1）侵入式安装影响避雷器正常运行的性能；（2）两种装置分别安装，需要占用大量体积；（3）难以测量直流电流，从而无法评估直流避雷器泄漏电流水平。考虑到避雷器监测系统对传感器的超高要求（需测量小至10uA~1mA的泄漏电流，大至10kA~100kA的冲击电流，需测量电流频率范围从直流到1MHz），需要研制一种非侵入式安装、高集成度、且能够满足避雷器监测需求的高性能传感系统。就避雷器监测系统的配套通讯装置而言，考虑到避雷器在电力系统中广泛分布（变电站间距离通常长达上百千米距离），工作人员无法进行频繁的定期实地维护，采用线缆进行避雷器状态信号传输又耗资巨大。因此寻找一种低功耗、高稳定性、抗干扰能力强、且传输范围广的无线通讯装置对于避雷器监测系统的信号传输具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种采用霍尔传感器与罗氏线圈组合的交直流避雷器实时在线监测装置。其中霍尔传感器非侵入式安装，集成度高、精度高、量程小、带宽低，可用于监测10uA~1mA的泄漏电流；罗氏线圈非侵入式安装，集成度高、精度低、量程大、带宽高，可用于监测10kA~100kA的冲击电流。二者能够实现有效互补，实现交直流避雷器的泄漏电流波形及冲击电流波形的实时在线监测，将监测波形传输给信号处理系统进行分析计算（利用泄漏电流波形计算泄漏电流大小及泄漏电流谐波幅值，利用冲击电流波形计算避雷器放电能量），配合具有传输距离远（15千米）、抗干扰能力强、功耗低等优点的LoRa无线通讯模块，将避雷器状态信息传输到远程控制系统，实现变电站无人值守式智能化监控。本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种交直流避雷器实时在线监测装置，包括罗氏线圈、霍尔传感器、带平行开口的磁环、信号处理系统以及屏蔽绝缘保护盒，所述的罗氏线圈、霍尔传感器、带平行开口的磁环、信号处理系统均设于屏蔽绝缘保护盒内，在所述带平行开口的磁环中心对应的屏蔽绝缘保护盒上设有通孔，避雷器的接地引出导线穿过屏蔽绝缘保护盒上的通孔；所述的带平行开口的磁环环绕避雷器的接地引出导线设置，所述的罗氏线圈环绕带平行开口的磁环设置，所述霍尔传感器置于带平行开口的磁环的开口处，其敏感轴方向沿带平行开口的磁环的切向方向；所述罗氏线圈包括线圈本体和罗氏线圈积分器，所述线圈本体和罗氏线圈积分器连接，所述罗氏线圈积分器与信号处理系统连接；所述霍尔传感器与信号处理系统连接，所述信号处理系统与远程控制系统连接；所述霍尔传感器包括霍尔元件以及半导体衬底，所述霍尔元件设在所述半导体衬底的表面，所述霍尔元件具有正方形形状，所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有霍尔电压输出端子；所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有控制电流输入端子对，且所述控制电流输入端子对以一定距离与对应霍尔电压输出端子间隔设置并在对应霍尔电压输出端子的两侧，以便防止所述控制电流输入端子与所述霍尔电压输出端子之间的电连接。进一步的，所述霍尔元件为坡莫合金导磁体，所述坡莫合金导磁体各成分及其质量百分含量为：Ni：80.5%，Mo：5.2%，Nb：2.06%，Ti：1.8%，其余为Fe和杂质。进一步的，所述交直流避雷器实时在线监测装置还包括消磁校准线圈，所述消磁校准线圈采用双导线绞合后均匀地缠绕在所述带平行开口的磁环上，所述消磁校准线圈的两根引出线分别与所述信号处理系统连接，以抑制外部干扰。进一步的，所述信号处理系统包括信号放大模块、滤波模块、逻辑分析模块、时钟模块、电源模块、信号传输模块和消磁校准模块；所述的信号放大模块、滤波模块、逻辑分析模块和信号传输模块依次连接；所述电源模块分别与所述的信号放大模块、滤波模块、时钟模块和消磁校准模块连接，所述时钟模块分别与逻辑分析模块和信号传输模块连接；所述的罗氏线圈积分器和霍尔传感器分别与信号放大模块连接，所述消磁校准线圈的两根引出线分别与消磁校准模块连接。进一步的，所述的信号放大模块采用仪表放大器，共模抑制能力强，且具有差分输出。进一步的，所述的滤波模块采用低通滤波器，将高于1MHz的干扰信号滤除，电力系统雷击电流最高频率不超过1MHz。进一步的，所述的信号传输模块采用LoRa无线通讯模块，所述LoRa无线通讯模块与远程控制系统连接。进一步的，所述的屏蔽绝缘保护盒外壳为双层结构，外层采用高电导率的铜屏蔽层，且铜屏蔽层的表面喷涂有绝缘漆，既能抑制外界干扰电场，又有绝缘保护作用；内层采用高磁导率的坡莫合金屏蔽层，抑制外界干扰磁场，所述内层和外层之间填充有聚四氟乙烯，其屏蔽效能高达60dB；所述屏蔽绝缘保护盒为所述的交直流避雷器实时在线监测装置提供屏蔽、机械保护和绝缘保护功能。与现有技术相比，本专利技术所提供的交直流避雷器实时在线监测装置，采用霍尔传感器与罗氏线圈实现互补监测避雷器的接地引出导线的电流信号，并将监测到的信号传输给信号处理系统进行分析计算，最后通过LoRa无线通讯模块将计算结果传输给远程控制系统，实现了避雷器无人值守式智能化监控，保证电力系统安全可靠的运行；所述的霍尔传感器和罗氏线圈均采用非侵入式安装，不仅不会影响避雷器正常运行的性能，而且互补监测能够测量到直流电流，实现了避雷器的泄漏电流波形及冲击电流波形的实时在线监测；所述的交直流避雷器实时在线监测装置集成度高、精确度高、可监测范围广，有效提高了避雷器正常运行的性能，满足实时监测需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流避雷器实时在线监测装置，其特征在于：包括罗氏线圈、霍尔传感器（3）、带平行开口的磁环（2）、信号处理系统（7）以及屏蔽绝缘保护盒（15），所述的罗氏线圈、霍尔传感器（3）、带平行开口的磁环（2）、信号处理系统（7）均设于屏蔽绝缘保护盒（15）内，在所述带平行开口的磁环（2）中心对应的屏蔽绝缘保护盒（15）上设有通孔（16），避雷器的接地引出导线（1）穿过屏蔽绝缘保护盒（15）上的通孔（16）；所述的带平行开口的磁环（2）环绕避雷器的接地引出导线（1）设置，所述的罗氏线圈环绕带平行开口的磁环（2）设置，所述霍尔传感器（3）置于带平行开口的磁环（2）的开口处，其敏感轴方向沿带平行开口的磁环（2）的切向方向；所述罗氏线圈包括线圈本体（5）和罗氏线圈积分器（6），所述线圈本体（5）和罗氏线圈积分器（6）连接，所述罗氏线圈积分器（6）与信号处理系统（7）连接；所述霍尔传感器（3）与信号处理系统（7）连接，所述信号处理系统（7）与远程控制系统连接；所述霍尔传感器（3）包括霍尔元件以及半导体衬底，所述霍尔元件设在所述半导体衬底的表面，所述霍尔元件具有正方形形状，所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有霍尔电压输出端子；所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有控制电流输入端子对，且所述控制电流输入端子对以一定距离与对应霍尔电压输出端子间隔设置并在对应霍尔电压输出端子的两侧，以便防止所述控制电流输入端子与所述霍尔电压输出端子之间的电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种交直流避雷器实时在线监测装置，其特征在于：包括罗氏线圈、霍尔传感器（3）、带平行开口的磁环（2）、信号处理系统（7）以及屏蔽绝缘保护盒（15），所述的罗氏线圈、霍尔传感器（3）、带平行开口的磁环（2）、信号处理系统（7）均设于屏蔽绝缘保护盒（15）内，在所述带平行开口的磁环（2）中心对应的屏蔽绝缘保护盒（15）上设有通孔（16），避雷器的接地引出导线（1）穿过屏蔽绝缘保护盒（15）上的通孔（16）；所述的带平行开口的磁环（2）环绕避雷器的接地引出导线（1）设置，所述的罗氏线圈环绕带平行开口的磁环（2）设置，所述霍尔传感器（3）置于带平行开口的磁环（2）的开口处，其敏感轴方向沿带平行开口的磁环（2）的切向方向；所述罗氏线圈包括线圈本体（5）和罗氏线圈积分器（6），所述线圈本体（5）和罗氏线圈积分器（6）连接，所述罗氏线圈积分器（6）与信号处理系统（7）连接；所述霍尔传感器（3）与信号处理系统（7）连接，所述信号处理系统（7）与远程控制系统连接；所述霍尔传感器（3）包括霍尔元件以及半导体衬底，所述霍尔元件设在所述半导体衬底的表面，所述霍尔元件具有正方形形状，所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有霍尔电压输出端子；所述正方形霍尔元件的每个顶点处设有控制电流输入端子对，且所述控制电流输入端子对以一定距离与对应霍尔电压输出端子间隔设置并在对应霍尔电压输出端子的两侧，以便防止所述控制电流输入端子与所述霍尔电压输出端子之间的电连接。2.如权利要求1所述的交直流避雷器实时在线监测装置，其特征在于：所述霍尔元件为坡莫合金导磁体，所述坡莫合金导磁体各成分及其质量百分含量为：Ni：80.5%，Mo：5.2%，Nb：2.06%，Ti：1.8%，其余为Fe和杂质。3.如权利要求1所述的交直流避雷器实时在线监测装置，其特征在于：还包括消磁校准线圈（4），所述消磁校准线圈（4）采用双导线绞合后均匀地缠绕在所述带平...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹立群，胡军，郭丽娟，王中旭，张玉波，欧阳勇，张炜，何金良，颜海俊，王善祥，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：广西,45