一种用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法，所述装置包括：能量收集器，用于产生微安级位移电流；高压电场感应取能主电路及控制电路，用于将所述微安级位移电流的能量转化为所述电解电容器的电场能；降压斩波电路，用于将所述电解电容器的电场能转化为所述超级电容器的电场能；微安级电流互感器，用于采集获取绝缘子的泄漏电流；泄露电流监测电路，用于获取所述微安级电流互感器采集获取的泄漏电流的电流值大小并输出。本发明专利技术可实现高压输电线路中绝缘子泄露电流的自取能和自主监测，具有稳定性及可靠性高的优势。具有稳定性及可靠性高的优势。具有稳定性及可靠性高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法


[0001]本专利技术属于输电线路在线监测设备
，特别涉及一种用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法。

技术介绍

[0002]高压输电线路上设置有绝缘子，绝缘子的质量直接关系到电网的安全稳定运行；其中，长时间运行的绝缘子经历了风吹日晒、雨雪侵蚀和应力集中产生的裂缝和其他缺陷，会引发绝缘子绝缘功能失效，导致绝缘子发生脆性或者击穿事故，造成严重的经济损失。
[0003]绝缘子的性能可以通过流过其自身的泄露电流大小来进行判断，当绝缘子出现整体性或局部性缺陷，其泄露电流会出现异常；因此，通过监测绝缘子泄露电流可以获得绝缘子的工况。现有技术中，绝缘子泄露电流的监测是采用人工巡检的方式(人工利用绝缘子泄露电流监测仪检测)完成的，人工巡检方式存在受自然环境和地理条件的限制较大，效率较低，定期巡检时间间隔长，以及一线电力工人作业负担重等缺陷。
[0004]随着电力物联网的快速建设和发展，具有物联网接口的在线监测系统正在成为保障现代电力系统可靠稳定运行的重要组成部分，应用前景广阔；综上，亟需一种新的用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于绝缘子泄露电流监测的装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的装置，可实现高压输电线路中绝缘子泄露电流的自取能和自主监测，具有稳定性及可靠性高的优势。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，包括：
[0008]能量收集器，所述能量收集器用于与地面或高压输电线形成寄生电容，并在高压交变电场作用下产生微安级位移电流；
[0009]高压电场感应取能主电路及控制电路，所述高压电场感应取能主电路及控制电路中设置有电解电容器；所述高压电场感应取能主电路及控制电路用于将所述微安级位移电流的能量转化为所述电解电容器的电场能；
[0010]降压斩波电路，所述降压斩波电路中设置有超级电容器；所述降压斩波电路用于将所述电解电容器的电场能转化为所述超级电容器的电场能；
[0011]微安级电流互感器，所述微安级电流互感器用于采集获取绝缘子的泄漏电流；
[0012]泄露电流监测电路，所述泄露电流监测电路用于获取所述微安级电流互感器采集获取的泄漏电流的电流值大小并输出；
[0013]其中，所述超级电容器的电场能用于给所述泄露电流监测电路供电。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述能量收集器为中空圆柱体结构，由侧面外壳、圆环形上底面和圆环形下底面三部分组成，材料为铝合金。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述侧面外壳、圆环形上底面和圆环形下底面的厚度为2mm～6mm。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述高压电场感应取能主电路及控制电路包括：3级级联的取能电路；
[0017]第1级取能电路，包括：电容C1、二极管D1‑2、电感L1、电解电容器C
e
、N
‑
MOS管Q1、续流二极管VD和高频控制电路HFCC；其中，电容C1的一端用于通入微安级电流I
dc
，I
dc
为流过电场能量收集器的交流位移电流经H桥整流后得到的直流电流，电容C1的另一端和第1级取能电路的参考地GND1相连接；电容C1用于通入I
dc
的一端与二极管D1‑2的阳极相连接，二极管D1‑2的阴极与电感L1的一端相连接，电感L1的另一端与电解电容器C
e
的正极一端相连接，电解电容器C
e
的负极端与N
‑
MOS管Q1的漏极相连接，N
‑
MOS管Q1的源极作为第1级取能电路的参考地；高频控制电路HFCC用于控制N
‑
MOS管Q1的门极，其输出接Q1门极，使其工作在高频开关状态；续流二极管VD阳极接电解电容器C
e
的负极，阴极接于二极管D1‑2阴极和电感L1一端，用于N
‑
MOS管Q1关断时为电感L1中电流提供流通路径；
[0018]第2级取能电路，包括：电容C2、二极管D2‑1、D2‑2和D2‑3、N
‑
MOS管Q2和第2级低频控制电路LFCC；其中，电容C2的一端接二极管D2‑1的阴极，电容C2的另一端接第2级取能电路的参考地GND2；二极管D2‑1的阳极与第1级取能电路的参考地GND1相连接，阴极与二极管D2‑2的阳极相连接，用于防止参考地GND1和第2级发生短路；二极管D2‑2的阴极与二极管D2‑3的阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C2充电；二极管D2‑3的阴极与第1级取能电路的二极管D1‑2的阴极和续流二极管VD的阴极以及电感L1的一端相连接；N
‑
MOS管Q2漏极与第1级取能电路的参考地GND1相连接，源极与第2级取能电路参考地GND2相连接；第2级低频控制电路LFCC用于产生N
‑
MOS管Q2的低频驱动信号，当电容C2电压U2高于另一个设定值时，控制N
‑
MOS管Q2导通；
[0019]第3级取能电路，包括：电容C3、二极管D3‑1、D3‑2和D3‑3、N
‑
MOS管Q3和第3级低频控制电路LFCC；其中，电容C3的一端接二极管D3‑1的阴极，电容C3的另一端接第3级取能电路的参考地GND3；二极管D3‑1的阳极与第2级取能电路的参考地GND2相连接，阴极与二极管D3‑2的阳极相连接，用于防止参考地GND2和第3级发生短路；二极管D3‑2的阴极与二极管D3‑3的阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C3充电；二极管D3‑3的阴极与第2级取能电路的二极管D2‑2的阴极和二极管D2‑3的阳极相连接；N
‑
MOS管Q3漏极与第2级取能电路的参考地GND2相连接，源极与第3级取能电路参考地GND3相连接；第3级低频控制电路LFCC用于产生N
‑
MOS管Q3的低频驱动信号，当电容C3电压U3高于另一个设定值时，控制N
‑
MOS管Q3导通。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，高频控制电路HFCC包括：电阻R
f1
、R
f2
、R
f3
和R
f5
，N
‑
MOS管Q
f1
，电解电容C
f1
和C
f2
，LDO、滞环比较器A
f1
和A
f2
，开关K1和K2，以及驱动器；
[0021]电阻R
f1
一端与二极管D1‑2的阴极以及电阻R
f3
一端相连接，另一端与电阻R
f2
的一端以及N
‑
MOS管Q
f1
的门极相连接；电阻R
f2
与电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，其特征在于，包括：能量收集器，所述能量收集器用于与地面或高压输电线形成寄生电容，并在高压交变电场作用下产生微安级位移电流；高压电场感应取能主电路及控制电路，所述高压电场感应取能主电路及控制电路中设置有电解电容器；所述高压电场感应取能主电路及控制电路用于将所述微安级位移电流的能量转化为所述电解电容器的电场能；降压斩波电路，所述降压斩波电路中设置有超级电容器；所述降压斩波电路用于将所述电解电容器的电场能转化为所述超级电容器的电场能；微安级电流互感器，所述微安级电流互感器用于采集获取绝缘子的泄漏电流；泄露电流监测电路，所述泄露电流监测电路用于获取所述微安级电流互感器采集获取的泄漏电流的电流值大小并输出；其中，所述超级电容器的电场能用于给所述泄露电流监测电路供电。2.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，其特征在于，所述能量收集器为中空圆柱体结构，由侧面外壳、圆环形上底面和圆环形下底面三部分组成，材料为铝合金。3.根据权利要求2所述的一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，其特征在于，所述侧面外壳、圆环形上底面和圆环形下底面的厚度为2mm～6mm。4.根据权利要求1所述的一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，其特征在于，所述高压电场感应取能主电路及控制电路包括：3级级联的取能电路；第1级取能电路，包括：电容C1、二极管D1‑2、电感L1、电解电容器C
e
、N
‑
MOS管Q1、续流二极管VD和高频控制电路HFCC；其中，电容C1的一端用于通入微安级电流I
dc
，I
dc
为流过电场能量收集器的交流位移电流经H桥整流后得到的直流电流，电容C1的另一端和第1级取能电路的参考地GND1相连接；电容C1用于通入I
dc
的一端与二极管D1‑2的阳极相连接，二极管D1‑2的阴极与电感L1的一端相连接，电感L1的另一端与电解电容器C
e
的正极一端相连接，电解电容器C
e
的负极端与N
‑
MOS管Q1的漏极相连接，N
‑
MOS管Q1的源极作为第1级取能电路的参考地；高频控制电路HFCC用于控制N
‑
MOS管Q1的门极，其输出接Q1门极，使其工作在高频开关状态；续流二极管VD阳极接电解电容器C
e
的负极，阴极接于二极管D1‑2阴极和电感L1一端，用于N
‑
MOS管Q1关断时为电感L1中电流提供流通路径；第2级取能电路，包括：电容C2、二极管D2‑1、D2‑2和D2‑3、N
‑
MOS管Q2和第2级低频控制电路LFCC；其中，电容C2的一端接二极管D2‑1的阴极，电容C2的另一端接第2级取能电路的参考地GND2；二极管D2‑1的阳极与第1级取能电路的参考地GND1相连接，阴极与二极管D2‑2的阳极相连接，用于防止参考地GND1和第2级发生短路；二极管D2‑2的阴极与二极管D2‑3的阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C2充电；二极管D2‑3的阴极与第1级取能电路的二极管D1‑2的阴极和续流二极管VD的阴极以及电感L1的一端相连接；N
‑
MOS管Q2漏极与第1级取能电路的参考地GND1相连接，源极与第2级取能电路参考地GND2相连接；第2级低频控制电路LFCC用于产生N
‑
MOS管Q2的低频驱动信号，当电容C2电压U2高于另一个设定值时，控制N
‑
MOS管Q2导通；第3级取能电路，包括：电容C3、二极管D3‑1、D3‑2和D3‑3、N
‑
MOS管Q3和第3级低频控制电路LFCC；其中，电容C3的一端接二极管D3‑1的阴极，电容C3的另一端接第3级取能电路的参考地
GND3；二极管D3‑1的阳极与第2级取能电路的参考地GND2相连接，阴极与二极管D3‑2的阳极相连接，用于防止参考地GND2和第3级发生短路；二极管D3‑2的阴极与二极管D3‑3的阳极相连接，用于防止下级电路反向给电容C3充电；二极管D3‑3的阴极与第2级取能电路的二极管D2‑2的阴极和二极管D2‑3的阳极相连接；N
‑
MOS管Q3漏极与第2级取能电路的参考地GND2相连接，源极与第3级取能电路参考地GND3相连接；第3级低频控制电路LFCC用于产生N
‑
MOS管Q3的低频驱动信号，当电容C3电压U3高于另一个设定值时，控制N
‑
MOS管Q3导通。5.根据权利要求4所述的一种用于绝缘子泄露电流监测的装置，其特征在于，高频控制电路HFCC包括：电阻R
f1
、R
f2
、R
f3
和R
f5
，N
‑
MOS管Q
f1
，电解电容C
f1
和C
f2
，LDO、滞环比较器A
f1
和A
f2
，开关K1和K2，以及驱动器；电阻R
f1
一端与二极管D1‑2的阴极以及电阻R
f3
一端相连接，另一端与电阻R
f2
的一端以及N
‑
MOS管Q
f1
的门极相连接；电阻R
f2
与电阻R
f1
连接的一端与N
‑
MOS管Q
f1
门极相连接，另一端与第1级取能电路参考地GND1相连接；其中，电阻R
f1
与电阻R
f2
串联连接进行分压，用于控制N
‑
MOS管Q
f1
门极电压；电阻R
f3
一端和二极管D1‑2的阴极连接，另一端与N
‑
MOS管Q
f1
的漏极连接，用于限制电解电容C
f1
的充电电流；N
‑
MOS管Q
f1
的源极接电解电容C
f1
的正极，用于形成源极跟随器给电解电容C
f1
充电；电解电容C
f1
的负极与GND1相连，电解电容C
f1
的储存能量用于作为LDO的能量输入来源；LDO输入端接电解电容C
f1
的正极，参考地位GND1，输出与开关K1的一端连接，用于输出稳压电源V
cc1
供HFCC其余部分工作；滞环比较器A
f1
供电端接LDO的输出，同向输入端接Va+，反向输入端接Vr1、Vr2，用于输出用来控制开关K1的开关状态；其中，当开关K1打开时，V
cc1
供后续部分工作，当K1关闭时，V
cc1
仅供滞环比较器A
f1
工作；开关K1的另一端与电阻R
f5
以及滞环比较器A
f2
的供电端连接，电阻R
f5
和电解电容C

【专利技术属性】
技术研发人员：曾翔君，程钰，陈柯良，骆一萍，张佳元，马朝瑜，贺林，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：