避雷器阀片健康状态监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种避雷器阀片健康状态监测系统及方法，光纤光栅缠绕在避雷器阀片上，通过贯通器实现内外连接并与光纤光栅解调仪通信，实现避雷器阀片温度测量。根据避雷器阀片温度分布特性及趋势变化规律，制定避雷器阀片状态特征量与阈值，实现避雷器阀片健康状态监测分析。该系统及方法实现了避雷器阀片健康状态参数的直接测量，测量结果几乎不受环境温度、湿度、污秽等影响，极大程度地减少了监测误告警、漏告警等问题。漏告警等问题。漏告警等问题。

【技术实现步骤摘要】
避雷器阀片健康状态监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及高电压工程
，尤其涉及一种避雷器阀片健康状态监测系统及方法。

技术介绍

[0002]避雷器是电力系统限制雷电过电压和操作过电压的重要高压电气设备。避雷器长期在工频电压的作用下，会出现阀片老化和整体受潮等缺陷，严重时会失去对系统的保护作用，甚至会发生爆炸。对避雷器的运行状态进行在线监测，及时有效地发现避雷器老化及受潮缺陷，对保障电力系统安全稳定运行有非常重大的意义。
[0003]长期以来，电力设备运维人员主要采用红外检测表面温度、在线监测泄漏电流等方式监测避雷器健康状态。然而，红外检测存在检测结果受表面污秽、环境影响大、且不能直接测量阀片温度，泄漏电流带电检测或在线监测受表面污秽、湿度、温度等影响更大，在实际生产应用中存在大量误告警、漏告警的问题，迫切需要研究一种更加有效的手段，监测避雷器健康状态。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于提供一种避雷器阀片健康状态监测系统及方法，该系统及方法能够直接测量避雷器氧化锌阀片温度，有效诊断阀片劣化情况，实现阀片健康状态监测，解决现有监测技术受污秽、湿度、温度等环境因素影响大、不能直接感知设备状态、存在大量误告警、漏告警等问题。
[0005]光纤光栅缠绕在避雷器阀片上，通过贯通器实现内外连接并与光纤光栅解调仪通信，实现避雷器阀片温度测量。根据避雷器阀片温度分布特性及趋势变化规律，制定避雷器阀片状态特征量与阈值，实现避雷器阀片健康状态监测分析。该系统及方法实现了避雷器阀片健康状态参数的直接测量，测量结果几乎不受环境温度、湿度、污秽等影响，极大程度地减少了监测误告警、漏告警等问题。
[0006]本专利技术具体采用以下技术方案：一种避雷器阀片健康状态监测系统，采用避雷器阀片温度作为阀片健康状态的特征量，通过多个光纤光栅传感器分别采集多个不同高度位置的避雷器阀片温度值，并根据避雷器阀片温度分布特性及趋势变化规律，通过避雷器阀片状态特征量与阈值判定，实现避雷器阀片健康状态监测分析。
[0007]进一步地，所述光纤光栅传感器分别缠绕在避雷器阀片上，通过贯通器实现内外连接并与光纤光栅解调仪通信，实现避雷器阀片温度测量。
[0008]进一步地，包括多个光纤光栅传感器、光纤贯通法兰盘（9）、贯通器（8）、光纤光栅解调仪（10）和数据采集主机（12）；所述贯通器（8）安装于光纤贯通法兰盘（9）上，光纤贯通法兰盘（9）安装于避雷器（13）底部法兰上；
所述光纤光栅传感器缠绕设置在避雷器阀片（7）之后，引出的光纤经贯通器（8）与光纤光栅解调仪（10）通信连接；所述光纤光栅解调仪用于发射激励激光信号，接收并解析多个光纤光栅传感器测得的温度信号；所述数据采集主机（12）与光纤光栅解调仪通信连接，用于存储经光纤光栅解调仪解析后的数据。
[0009]进一步地，所述贯通器与光纤贯通法兰盘采用可拆卸结构安装，对接面采用密封圈（15）密封，以实现阀片温度测量的同时，保证避雷器密封。
[0010]进一步地，多个光纤光栅传感器的光纤光栅尺寸相同，均封装于聚四氟乙烯薄片内，以确保光纤光栅不受应力干扰的同时，最大限度地减少对避雷器内部电场强度的畸变。
[0011]进一步地，所述光纤光栅传感器的传输光纤沿避雷器阀片（7）轴向自上而下依次紧贴、缠绕在避雷器阀片（7）上，缠绕的光纤由上到下均匀铺满阀片，且上下层光纤之间贴紧、无缝隙，且光纤层径向厚度不大于5mm。
[0012]进一步地，所述光纤光栅传感器共有6个，光纤光栅测点布置遵循上密下稀的原则，分别位于100%、88%、73%、55%、35%、10%的阀片高度位置，且轴向方向对齐。
[0013]进一步地，所述数据采集主机还与环境测量单元（11）通信连接，用于存储经环境测量单元监测的环境温度数据。
[0014]进一步地，其监测方法包括以下步骤：步骤1：对避雷器阀片温度、环境温度进行测量，测量在避雷器带电投入运行至少24h后进行；步骤2：将t时刻测得的6个光纤光栅传感器测点的阀片阀片温度与环境温度相减，作为避雷器阀片各测点的温升，分别记为x1
t
，x2
t
，x3
t
，x4
t
，x5
t
，x6
t
，当获取到光纤光栅传感器1、2、3、4、5、6个通道、6个及以上时刻的温升数据后，启动避雷器阀片健康状态诊断，后续每次数据有更新时进行健康状态诊断；步骤3：计算阀片最大温度与顶层温度差Dx，将距离当前分析时刻最近的6组温升数据记为xj
i
，xj
i
的单位为K，j表示光纤光栅传感器1~光纤光栅传感器6的测点位置，i表示根据数据产生时间先后排序的编号，即：(x11，x12，x13，x14，x15，x16),(x21，x22，x23，x24，x25，x26)，(x31，x32，x13，x14，x15，x16)，(x41，x42，x43，x44，x45，x46)，(x51，x52，x53，x54，x55，x56), (x61，x62，x63，x64，x65，x66) ，按公式Dx = max(x62, x6
3 ,
x64, x6
5,
x66)
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x61，计算最大温度与顶层温度差Dx；步骤4：计算各测点温升趋势特征量，按照公式计算第2和第1测点之间的温升趋势特征量S21，同理计算其余各相邻测点之间的温升趋势特征量S32、S43、S54、S65；步骤5：计算阀片温升趋势特征量最大值，按公式Sm = max(S21，S32，S43，S54，S65)计算；步骤6：根据针对顶层温度差Dx和阀片温升趋势特征量最大值Sm预设的阈值诊断避雷器阀片健康状态，对避雷器阀片进行诊断。
[0015]相比于现有技术，本专利技术及其优选方案具有以下有益效果：
1、结构紧凑，操作方便，通过光纤光栅实现了避雷器阀片温度的实时在线监测，测量精度达
±
0.1℃；2、实现了避雷器阀片健康状态参数的直接测量，测量结果几乎不受环境温度、湿度、污秽等影响，极大程度地减少了监测误告警、漏告警等问题；3、提出了用避雷器阀片温度作为阀片健康状态的特征量，并基于故障模拟试验提出了阀片温度阈值和健康状态诊断方法，能够为避雷器设备健康评价、运维检修管理等科学决策提供技术支撑。
附图说明
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1是本专利技术实施例避雷器阀片健康状态监测系统结构示意图。
[0017]图2是本专利技术实施例的光纤贯通法兰盘及贯通器布置位置示意图。
[0018]图3 是本专利技术实施例避雷器阀片健康状态监测方法的流程图。
[0019]图1、图2中：1~6
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光纤光栅传感器；7
‑
避雷器阀片；8
‑
贯通器；9
‑
光纤贯通法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：采用避雷器阀片温度作为阀片健康状态的特征量，通过多个光纤光栅传感器分别采集多个不同高度位置的避雷器阀片温度值，并根据避雷器阀片温度分布特性及趋势变化规律，通过避雷器阀片状态特征量与阈值判定，实现避雷器阀片健康状态监测分析。2.根据权利要求1所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器分别缠绕在避雷器阀片上，通过贯通器实现内外连接并与光纤光栅解调仪通信，实现避雷器阀片温度测量。3.根据权利要求2所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：包括多个光纤光栅传感器、光纤贯通法兰盘（9）、贯通器（8）、光纤光栅解调仪（10）和数据采集主机（12）；所述贯通器（8）安装于光纤贯通法兰盘（9）上，光纤贯通法兰盘（9）安装于避雷器（13）底部法兰上；所述光纤光栅传感器缠绕设置在避雷器阀片（7）之后，引出的光纤经贯通器（8）与光纤光栅解调仪（10）通信连接；所述光纤光栅解调仪用于发射激励激光信号，接收并解析多个光纤光栅传感器测得的温度信号；所述数据采集主机（12）与光纤光栅解调仪通信连接，用于存储经光纤光栅解调仪解析后的数据。4.根据权利要求3所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：所述贯通器与光纤贯通法兰盘采用可拆卸结构安装，对接面采用密封圈（15）密封，以实现阀片温度测量的同时，保证避雷器密封。5.根据权利要求3所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：多个光纤光栅传感器的光纤光栅尺寸相同，均封装于聚四氟乙烯薄片内，以确保光纤光栅不受应力干扰的同时，最大限度地减少对避雷器内部电场强度的畸变。6.根据权利要求3所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器的传输光纤沿避雷器阀片（7）轴向自上而下依次紧贴、缠绕在避雷器阀片（7）上，缠绕的光纤由上到下均匀铺满阀片，且上下层光纤之间贴紧、无缝隙，且光纤层径向厚度不大于5mm。7.根据权利要求6所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：所述光纤光栅传感器共有6个，光纤光栅测点布置遵循上密下稀的原则，分别位于100%、88%、73%、55%、35%、10%的阀片高度位置，且轴向方向对齐。8.根据权利要求7所述的避雷器阀片健康状态监测系统，其特征在于：所述数据采集主机还与环境测量单元（11）通信连接，用于存储经...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国彬，施广宇，王康，曾静岚，许晓林，钟锐，刘冰，游浩，吴达，许军，林一泓，叶兆平，谢文炳，叶友方，林滔，舒胜文，张晓垚，涂恩来，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：