一种并联间隙放电监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种并联间隙放电监测装置，其装置包括主节点装置和子节点装置，主节点装置包括：前端信号处理及隔离单元、时钟、中央处理器、RF无线数据传输单元、RF天线、GNSS单元、GNSS天线、GPRS单元、GPRS天线、电源控制单元、电池、太阳能电池板，子节点装置相比主节点装置省略了GNSS单元、GNSS天线、GPRS单元、GPRS天线，增加了线圈传感器。所述装置可实现对并联间隙的冲击放电和后续工频续流的有效监测，采用一个主设备带多个子设备的级联组网方案实现了监测数据的有效回传，为合理调整安装并联间隙线路雷击故障巡线要求，快速找出并联间隙动作杆塔位置与闪络发生时刻，提供了数据支撑。

A parallel gap discharge monitoring device

The invention relates to a parallel gap discharge monitoring device, the device comprises a main device node and node device, the master node device comprises a front-end signal processing and isolation unit, a clock, a central processor, RF wireless data transmission unit, RF antenna, GNSS antenna, GNSS unit, GPRS unit, GPRS antenna, power control unit, batteries, solar panels, compared to sub node device master node device omits the GNSS unit, GPRS unit, GNSS antenna, GPRS antenna, increasing the coil sensor. The effective monitoring device can realize the impact of discharge on the parallel gap and subsequent power wheeling, with a main device with a plurality of sub equipment cascade network scheme realizes effective feedback monitoring data, the installation of parallel gap lightning fault line inspection requirements for reasonable adjustment, quickly find out the position and action of tower gap flashover in parallel the occurrence time, provide data support.

【技术实现步骤摘要】
一种并联间隙放电监测装置
本专利技术涉及电力系统故障定位和状态监测领域，特别是涉及输电线路间隙放电监测领域，尤其涉及一种并联间隙放电监测装置。
技术介绍
并联间隙(招弧角)是一种疏导型的雷电防雷技术，其利用并联于绝缘子串两侧的间隙装置，接闪雷电、疏导工频电弧、避免绝缘子被电弧灼伤，有助于提高线路重合成功率，减少运行维护工作量，在欧洲、日本等国家和地区被广泛采用。随着电网结构不断加强、六氟化硫开关设备和微机保护装置的大规模使用，我国电网应用并联间隙技术的条件已经具备，并在35kV至500kV线路上开展了并联间隙技术试点应用，起到了有效降低雷击故障率、保护绝缘子、减少故障巡视工作量的效果。并联间隙的基本作用原理是：在绝缘子串两端并联一对金属电极构成保护间隙，通常保护间隙的距离小于绝缘子串的串长。架空线路遭雷击时，绝缘子串上产生很高的雷电过电压，因保护间隙的雷电冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压，故保护间隙首先放电，接续的工频电弧在电动力和热应力作用下，通过并联间隙所形成的放电通道被引至间隙端部，固定在端部燃烧，从而保护绝缘子免于电弧灼烧。并联间隙的应用虽然会使线路的雷击跳闸率有所提高，但可避免工频电弧引起的绝缘子永久性损伤与破坏。此外，实验表明，灼烧3～5次以内的并联间隙具有更好的保护效果。随着并联间隙的推广应用，针对安装并联间隙的线路提出合理的雷击跳闸率指标，合理调整安装并联间隙线路雷击故障巡线要求，快速找出并联间隙动作杆塔位置与闪络发生时刻，避免并联间隙保护失效，需要对并联间隙动作进行有效监测。如何有效、快速、便捷、经济的进行并联间隙的间隙放电及续流监测需要考虑多种影响因素及工况条件，具体而言：1.电磁干扰严重，运行环境恶劣。并联间隙安装于绝缘子串的低压侧和高压侧两端，分别为上电极和下电极，当线路雷击闪络时，上下电极间隙两端会产生放电，并引起持续的工频电流通过。工频持续电流可超过50kA，伴随着强烈的电磁效应，电动力和热应力巨大，灼烧面大，且作用时间长，可达10ms。对于安放于间隙附近的监测装置，极易受到侵扰。并且监测装置需长期户外运行，饱受风吹日晒雨淋，且易受输电线路杆塔周围污秽侵袭。因此并联间隙放电监测装置需具有较强的抗干扰和防冲击能力。2.供电手段匮乏、取电困难。并联间隙放电监测装置需就近安放于并联间隙的上电极或下电极附近，以便监测放电和工频续流的电流回路，而线路杆塔上不具备常规的可靠的市电供电条件，需采用高压取电、地线取能、太阳能等供电方案，而这些方案对低功耗设备供电尚可，对高功耗设备供电存在困难和挑战。因此并联间隙放电监测装置需采用超低功耗设计，以确保能够长期稳定在线运行。3.通信条件有限，存在通信盲区。目前，输电线路在线监测系统广泛采用的是GPRS等公共通信运营商提供的无线通信方案，这一方案需有公共通信运营商的网络覆盖。或者是在近距离范围内利用WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术实现数据传输，而远距离传输则功耗显著上升，抗干扰能力下降。并联间隙在工程应用中大多采用的是全线安装方式，并联间隙监测装置分布特征将随输电线路走向呈现线性节点分布，类似链式网络拓扑结构，且节点位置高、地理空间分布广，跨度大，单级杆塔之间跨度可达1km甚至更远，总长度可达数百公里，局部范围内节点个数稀少，通信条件参差不起，存在通信网覆盖盲区，监测数据传输困难，而人工巡线则费时费力。因此并联间隙放电监测装置需具备长距离、低功耗、自组网通信能力。4.成本敏感、经济性要求高。并联间隙本身是一种价格低廉、经济实用的输电线路防雷产品，基本是千元左右。作为并联间隙的监测装置，如果成本过高，甚至是其监测对象的几倍高，就失去了其工程应用价值，只能适用于理论或实验研究。而地线取能、高压取电供电方案，北斗卫星短报文通信，全线路公网或WIFI覆盖等通信技术方案因成本过高不适宜采用。因此需对并联间隙放电监测装置成本进行严格控制，选取更适宜的技术方案实现。据申请人所知，输电线路避雷器在线监测器实现了对避雷器冲击脉冲的监测，并利用GPRS网络实现了数据的传输，但其无法有效监测并判断后续工频续流，不具备长距离、低功耗、自组网通信能力，易受通信网络覆盖盲区的限制。且为满足准确时间标记和位置信息，该设备利用集成的GPS卫星授时定位模块实现对时与定位，设备的整体功耗与成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对上述影响因素和技术存在的不足，提出一种并联间隙放电监测装置，实现对并联间隙的冲击放电和后续工频续流的有效监测，提供准确的并联间隙动作时间、动作次数、累积次数、以及线路编号、杆塔编号、相序、等信息等数据，实现监测数据的自动获取，汇聚与保存，方便后续的闪络故障快速定位、数据分析与应用。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种并联间隙放电监测装置，包括主节点装置和子节点装置，其特征在于：主节点装置包括：主节点前端信号处理及隔离单元、主节点时钟、主节点中央处理器、主节点RF无线数据传输单元、主节点RF天线、GNSS单元、GNSS天线、GPRS单元、GPRS天线、主节点电源控制单元、主节点电池、主节点太阳能电池板，其中：主节点前端信号处理及隔离单元的输出与主节点中央处理器输入相连，主节点时钟的输出与主节点中央处理器的输入相连，主节点中央处理器的输入输出分别与主节点RF无线数据传输单元、GNSS单元、GPRS单元、主节点电源控制单元相连，主节点太阳能电池板的输出与主节点电源控制单元的输入相连，主节点电源控制单元的输入输出与主节点电池的输入输出相连，主节点RF天线的输出与主节点RF无线数据传输单元的输入相连，GNSS天线的输出与GNSS单元的输入相连，GPRS天线的输出与GPRS单元的输入相连；子节点装置包括：线圈传感器、子节点前端信号处理及隔离单元、子节点时钟、子节点中央处理器、子节点RF无线数据传输单元、子节点RF天线、子节点电源控制单元、子节点电池、子节点太阳能电池板，其中：线圈传感器的输出与子节点前端信号处理及隔离单元的输入相连，子节点前端信号处理及隔离单元的输出与子节点中央处理器输入相连，子节点时钟的输出与子节点中央处理器的输入相连，子节点中央处理器的输入输出分别与子节点RF无线数据传输单元、子节点电源控制单元相连，子节点太阳能电池板的输出与子节点电源控制单元的输入相连，子节点电源控制单元的输入输出与子节点电池的输入输出相连，子节点RF天线的输出与子节点RF无线数据传输单元的输入相连；主节点装置和子节点装置、子节点装置和子节点装置之间通过RF无线组网通信，主节点装置通过GPRS与上位机通信。进一步地，所述的主节点RF无线数据传输单元和子节点RF无线数据传输单元，采用载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议和低功耗广域网(LPWAN)通信技术，其中LPWAN通信技术采用的是具有远距离、低功耗、多节点、抗干扰能力强、低成本特性的LoRa通信技术，是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，主要利用433MHz-915MHz的免费频率段通信。进一步地，所述的主节点装置，利用GNSS单元进行本地精确授时，并利用主节点RF无线数据传输单元和子节点RF无线数据传输单元组建的通信网向子节点装置授时，授时同步的精度在1ms以内。进一步地，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联间隙放电监测装置，包括主节点装置和子节点装置，其特征在于：主节点装置包括：主节点前端信号处理及隔离单元、主节点时钟、主节点中央处理器、主节点RF无线数据传输单元、主节点RF天线、GNSS单元、GNSS天线、GPRS单元、GPRS天线、主节点电源控制单元、主节点电池、主节点太阳能电池板，其中：主节点前端信号处理及隔离单元的输出与主节点中央处理器输入相连，主节点时钟的输出与主节点中央处理器的输入相连，主节点中央处理器的输入输出分别与主节点RF无线数据传输单元、GNSS单元、GPRS单元、主节点电源控制单元相连，主节点太阳能电池板的输出与主节点电源控制单元的输入相连，主节点电源控制单元的输入输出与主节点电池的输入输出相连，主节点RF天线的输出与主节点RF无线数据传输单元的输入相连，GNSS天线的输出与GNSS单元的输入相连，GPRS天线的输出与GPRS单元的输入相连；子节点装置包括：线圈传感器、子节点前端信号处理及隔离单元、子节点时钟、子节点中央处理器、子节点RF无线数据传输单元、子节点RF天线、子节点电源控制单元、子节点电池、子节点太阳能电池板，其中：线圈传感器的输出与子节点前端信号处理及隔离单元的输入相连，子节点前端信号处理及隔离单元的输出与子节点中央处理器输入相连，子节点时钟的输出与子节点中央处理器的输入相连，子节点中央处理器的输入输出分别与子节点RF无线数据传输单元、子节点电源控制单元相连，子节点太阳能电池板的输出与子节点电源控制单元的输入相连，子节点电源控制单元的输入输出与子节点电池的输入输出相连，子节点RF天线的输出与子节点RF无线数据传输单元的输入相连；主节点装置和子节点装置、子节点装置和子节点装置之间通过RF无线组网通信，主节点装置通过GPRS与上位机通信。...

【技术特征摘要】
1.一种并联间隙放电监测装置，包括主节点装置和子节点装置，其特征在于：主节点装置包括：主节点前端信号处理及隔离单元、主节点时钟、主节点中央处理器、主节点RF无线数据传输单元、主节点RF天线、GNSS单元、GNSS天线、GPRS单元、GPRS天线、主节点电源控制单元、主节点电池、主节点太阳能电池板，其中：主节点前端信号处理及隔离单元的输出与主节点中央处理器输入相连，主节点时钟的输出与主节点中央处理器的输入相连，主节点中央处理器的输入输出分别与主节点RF无线数据传输单元、GNSS单元、GPRS单元、主节点电源控制单元相连，主节点太阳能电池板的输出与主节点电源控制单元的输入相连，主节点电源控制单元的输入输出与主节点电池的输入输出相连，主节点RF天线的输出与主节点RF无线数据传输单元的输入相连，GNSS天线的输出与GNSS单元的输入相连，GPRS天线的输出与GPRS单元的输入相连；子节点装置包括：线圈传感器、子节点前端信号处理及隔离单元、子节点时钟、子节点中央处理器、子节点RF无线数据传输单元、子节点RF天线、子节点电源控制单元、子节点电池、子节点太阳能电池板，其中：线圈传感器的输出与子节点前端信号处理及隔离单元的输入相连，子节点前端信号处理及隔离单元的输出与子节点中央处理器输入相连，子节点时钟的输出与子节点中央处理器的输入相连，子节点中央处理器的输入输出分别与子节点RF无线数据传输单元、子节点电源控制单元相连，子节点太阳能电池板的输出与子节点电源控制单元的输入相连，子节点电源控制单元的输入输出与子节点电池的输入输出相连，子节点RF天线的输出与子节点RF无线数据传输单元的输入相连；主节点装置和子节点装置、子节点装置和子节点装置之间通过RF无线组网通信，主节点装置通过GPRS与上位机通信。2.根据权利要求1所述的并联间隙放电监测装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许远根，谷山强，姜文东，苏杰，方玉群，赵俊杰，任华，陈坤，曾瑜，陈扬，李哲，雷梦飞，万家伟，许衡，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42