本发明属于避雷器在线监测技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的避雷器智能在线监测系统。
背景技术：
避雷器是电力系统中重要的过电压保护装置，可有效防护操作过电压和雷电过电压。20世纪70年代以后，无间隙的氧化锌式避雷器逐步取代了老式的阀式避雷器，其结构简单，耐污秽能力较强，且具有残压低及通流容量大等优点。
大多数避雷器安装在室外，受外界复杂多变的环境因素及电网电压自身波动的影响，其泄漏电流的数值也会不断变化。具体来说，已经通过研究证实的影响因素包括系统电压、电网谐波、环境相对湿度、避雷器阀片湿度和表面污秽水平等。因此，泄漏电流的数值可以视作多种电网及环境因素共同影响的结果。但是，现有的避雷器在线监测装置没有考虑影响电流大小的电网及环境因素，仅采集避雷器的总泄漏电流和阻性泄漏电流，单纯根据电流数值是否超过某一阈值来判断避雷器是否发生故障，这种故障判断方法存在一定的局限性。
随着物联网的不断发展和相关研究的深入，利用物联网技术可实现对避雷器的智能实时的监测。其中，Zigbee技术是一种典型的适用于物联网网络层构建的无线通信技术，其具有低复杂度、低功耗、低成本、高可靠性等优点。目前在世界范围内，Zigbee技术已经在农业、通讯、电力、智能化控制多种行业中获得了广泛的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，现提供一种监测避雷器泄漏电流、工作电压的同时，考虑了电网和环境因素对泄漏电流的影响，将避雷器工作电压、阀片温度、外界环境湿度和避雷器表面污秽电流也纳入监测范围，从而提高故障判别的准确性的基于物联网技术的避雷器智能在线监测系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于物联网技术的避雷器智能在线监测系统，其创新点在于：包括感知层、网络层和应用层，所述各层的硬件支撑依次为监测单元、Zigbee汇聚节点和监测中心；所述监测单元固定安装在避雷器处，所述监测单元通过Zigbee无线通信模块与该区域内的Zigbee汇聚节点连接，所述Zigbee汇聚节点通过光纤或无线通信的方式与监测中心连接；
所述监测单元包括温度传感器、湿度传感器、电压互感器、电流互感器、信号调理模块、A/D采样模块、电源模块、Zigbee无线通信模块和微处理器；所述温度传感器、湿度传感器、电压互感器和电流互感器与信号调理模块电连接，所述信号调理模块、A/D采样模块和微处理器依次电连接，所述电源模块和Zigbee无线通信模块与微处理器电连接。
进一步的，所述监测中心包括数据存储模块、故障检验模块、显示及告警模块、电源模块、通信模块和主站处理器；所述主站处理器、数据存储模块、故障检验模块、显示及告警模块依次电连接，所述电源模块、通信模块与主站处理器电连接，所述主站处理器还与显示及告警模块进行电连接。
本发明的有益效果如下：本发明结构简单、可靠性高，能够实时监测避雷器的运行状态；在监测避雷器泄漏电流的同时，能够结合电网及环境的监测参数，准确判断避雷器是否发生故障，并为故障处理提供辅助决策，所记录的故障信息可为之后的故障识别与统计和避雷器设备选型提供参考。
附图说明
图1为本发明的整体结构框架图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图1所示，一种基于物联网技术的避雷器智能在线监测系统，按照网络架构可分为感知层、网络层和应用层，各层的硬件支撑依次是监测单元、Zigbee汇聚节点和监测中心；监测单元固定安装在避雷器处，若干个监测单元通过Zigbee无线通信模块与该区域内的Zigbee汇聚节点连接，所有的Zigbee汇聚节点通过光纤或无线通信的方式与监测中心连接。
监测单元包括温度传感器、湿度传感器、电压互感器、电流互感器、信号调理模块、A/D采样模块、电源模块、Zigbee无线通信模块和微处理器；温度传感器、湿度传感器、电压互感器和电流互感器与信号调理模块进行电连接，信号调理模块、A/D采样模块和微处理器依次进行电连接，电源模块和Zigbee无线通信模块与微处理器进行电连接。
温度传感器用于测量避雷器阀片温度，湿度传感器用于测量外界环境相对湿度，电压互感器用于测量避雷器的工作电压，电流互感器用于测量避雷器的泄漏电流和表面污秽电流。
监测中心包括数据存储模块、故障检验模块、显示及告警模块、电源模块、通信模块和主站处理器；主站处理器、数据存储模块、故障检验模块、显示及告警模块依次电连接，电源模块、通信模块与主站处理器电连接，主站处理器还与显示及告警模块电连接。
显示及告警模块能够接收主站处理器转发的监测信息，实时显示所有避雷器的监测参数。
工作原理为：监测系统利用监测单元，实时采集避雷器所处环境的相对湿度、避雷器阀片温度、避雷器工作电压、避雷器泄漏电流、避雷器表面污秽电流，并将以上监测信息通过Zigbee无线通信模块发送到Zigbee汇聚节点，Zigbee汇聚节点将所有监测单元上传的监测信息，通过光纤或无线通信的方式，上传到监测中心。监测中心首先对收到的监测信息进行存储，并通过显示及告警模块实时显示避雷器的监测信息，然后将实时监测信息输入故障检验模块，故障检验模块可根据监测信息中避雷器的工作电压和泄漏电流计算工作电压基波分量、工作电压三次谐波分量、阻性泄漏电流基波分量和三次谐波分量；结合、及监测信息中的避雷器阀片温度、环境相对湿度、表征避雷器本体污秽水平的表面污秽电流，可计算出当前状态下避雷器的受潮阈值和老化阈值；当时，判定避雷器已严重受潮，当时，判定避雷器阀片已严重老化。当故障检验模块判定避雷器受潮或老化后，立即显示告警，同时执行以下三项应用：影响分析、辅助决策和故障记录。影响分析的功能一是确定隔离故障避雷器操作所引起的线路、负荷失电情况，二是计算整个网络潮流分布的改变，判断有无线路或设备过载、节点电压越限的情况发生；辅助决策的功能是结合影响分析的结果及当前电网运行状态，为故障处理提供满足运行约束条件的倒闸操作方案；故障记录的功能是对整个故障的监测信息、分析结果和处理措施进行备份，为之后的故障识别与统计和避雷器设备选型提供参考。
本发明结构简单、可靠性高，能够实时监测避雷器的运行状态；在监测避雷器泄漏电流的同时，能够结合电网及环境的监测参数，准确判断避雷器是否发生故障，并为故障处理提供辅助决策，所记录的故障信息可为之后的故障识别与统计和避雷器设备选型提供参考。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。