一种避雷器在线监测系统的制作方法

文档序号:11111445
本发明涉及监测装置
技术领域
,具体涉及一种避雷器在线检测系统。
背景技术
:避雷器是一种重要的过电压保护装置。由于其具有极快的过电压响应速度以及良好的限压功能,被广泛应用电力系统、石油系统、铁路系统等领域。避雷器的核心元件氧化锌非线性电阻长时间处于工作状态下将会发生老化、劣化现象,此外供电系统的暂态、谐振过电压冲击、避雷器内部受潮等因素亦将加速这一过程。一旦发生老化、劣化现象,流过避雷器的漏电流将不断升高并最终导致热崩溃。处于热崩溃状态下的避雷器极易发生燃烧和爆炸,将直接影响到整个系统的安全运行。目前对于避雷器的检测通常由人工进行定期的预防性检测。由于避雷器数目众多且安装分散,这样的检测需要消耗大量的人力、物力,另一方面避雷器的预防性检测需要系统断电进行,严重影响了系统的稳定运行。针对目前对避雷器的检测大多由人工进行定期检测的问题,国内外也提出了多种相应的方案,但是无论是采用有线通信还是无线通信,都是直接将采集的信息传输到处理中心,信息量太大,出错率高。由于有线通信需要大量传输线,无线通信需要大量的无线传感器,成本都非常高。技术实现要素:本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种基于物联网通信技术的避雷器在线监测系统,物联网通信技术采用全球移动通信系统通信方式,在线监测采用基于数字信号处理器的谐波分析方法。本发明的目的是这样实现的:一种避雷器在线监测系统,主要由控制中心和若干个子系统构成,所述的每个子系统包括信号采集模块、485通信模块、数字信号处理器和GSM发送模块,所述的信号采集模块由采集模块1、采集模块2....采集模块N并联,所述的信号采集模块与485通信模块连接,所述的485通信模块与数字信号处理器连接,所述的数字信号处理器与GSM发送模块连接;所述的控制中心包括GSM接收模块、数字信号处理器一、PC主机、报警模块、显示器,所述的GSM接收模块与若干个子系统的若干个GSM发送模块通信连接,所述的GSM接收模块与数字信号处理器一连接,所述的数字信号处理器一与PC主机连接,所述的报警模块、显示器也与PC主机通信连接。基于以上所述,所述的信号采集模块由电流采样部分和电压采样部分组成,所述的电流采样部分通过电流互感器采集避雷器的泄露电流,在电流互感器的输出端使用瞬态抑制二极管截断雷电流信号,所述的电压采样部分通过交流分压器采集避雷器的工作电压;将采集的电压与电流信号传输到数字信号处理器,数字信号处理器对其进行快速傅里叶变换,将电压与电流信号从时域转换到频域,得到电压的3次谐波相角,电流3次谐波的相角,电流的三次谐波峰值。通过下述公式算得阻性电流的三次谐波有效值:另一方面,通过DSP将采集的泄漏电流信号进行积分,得到其有效值。DSP将运算后得到的阻性电流三次谐波有效值和全电流的有效值进行分析,然后对避雷器的工作状态进行判定,并将结果通过GSM发送模块发送给控制中心。基于以上所述,所述的控制中心还包括一打印机和键盘,所述的打印机和键盘均与PC主机通信连接。基于以上所述,所述的485通信模块在传输过程中增加中继的方法对信号进行放大,最多加八个中继。本发明具有如下的优点:本发明专利提出一种方案,采用数字信号处理器对经485传输的采集信号进行计算与分析,将分析结果通过物联网通信技术传输到控制中心,控制中心根据接受的信息通知维护人员对相应避雷器进行检查及合理处理。本发明专利不仅实现了避雷器的在线监测,保障了系统的安全运行,降低了系统的维护成本,同时由于子系统直接采用DSP对采集的信号进行处理,大大减小了传输的信息量,降低了出错率,保证了信息的准确性。采用DSP对子系统采集的信号直接进行计算与分析,大大减小了信息的传输量,降低了出错率,保证的信息的准确性。采用远距离的GSM无线通信和近距离的485有线通信相结合的方式,降低了系统的成本。附图说明图1为本发明的系统结构图。图2为信号采集电路结构图。图3为数字信号处理器与GSM通信接口电路连接结构图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。如图1、2、3所示,一种避雷器在线监测系统,主要由控制中心和若干个子系统构成,所述的每个子系统包括信号采集模块、485通信模块、数字信号处理器和GSM发送模块,所述的信号采集模块由采集模块1、采集模块2....采集模块N并联,所述的信号采集模块与485通信模块连接,所述的485通信模块与数字信号处理器连接,所述的数字信号处理器与GSM发送模块连接;所述的控制中心包括GSM接收模块、数字信号处理器一、PC主机、报警模块、显示器,所述的GSM接收模块与若干个子系统的若干个GSM发送模块通信连接,所述的GSM接收模块与数字信号处理器一连接,所述的数字信号处理器一与PC主机连接,所述的报警模块、显示器也与PC主机通信连接。基于以上所述,所述的信号采集模块由电流采样部分和电压采样部分组成,所述的电流采样部分通过电流互感器采集避雷器的泄露电流,在电流互感器的输出端使用瞬态抑制二极管截断雷电流信号,所述的电压采样部分通过交流分压器采集避雷器的工作电压;将采集的电压与电流信号传输到数字信号处理器,数字信号处理器对其进行快速傅里叶变换,将电压与电流信号从时域转换到频域,得到电压的3次谐波相角,电流3次谐波的相角,电流的三次谐波峰值。通过下述公式算得阻性电流的三次谐波有效值:另一方面,通过DSP将采集的泄漏电流信号进行积分,得到其有效值。DSP将运算后得到的阻性电流三次谐波有效值和全电流的有效值进行分析,然后对避雷器的工作状态进行判定,并将结果通过GSM发送模块发送给控制中心。基于以上所述,所述的控制中心还包括一打印机和键盘,所述的打印机和键盘均与PC主机通信连接。基于以上所述,所述的485通信模块在传输过程中增加中继的方法对信号进行放大,最多加八个中继。在长期工作电压作用下,泄露电流中的阻性分量是引起避雷器老化、劣化的主要因素,其特征是由于阻性电流引起功率损耗而导致的非线性电阻发热程度增加。目前国内外最新的研究表明,阻性电流三次谐波分量和阻性电流的基波分量一样可作为避雷器老化、劣化的指标,且当避雷器发生老化时阻性电流三次谐波的变化要比基波还要明显,因此阻性电流的三次谐波分量更适合用来监测避雷器的老化、劣化。在监测避雷器的三次谐波分量的同时,还应对其泄漏电流有效值进行监测,以进一步判定避雷器的老化、劣化程度。采用电流互感器和交流分压器分别对避雷器的泄漏电流和工作电压进行测量。为防止雷电流流过避雷器时对采集数据的影响,在电流互感器的输出端使用瞬态抑制二极管(TVS)截断雷电流信号。将采集的电压与电流信号传输到数字信号处理器,数字信号处理器对其进行快速傅里叶变换,将电压与电流信号从时域转换到频域,得到电压的3次谐波相角,电流3次谐波的相角,电流的三次谐波峰值。通过下述公式算得阻性电流的三次谐波有效值:另一方面,通过DSP将采集的泄漏电流信号进行积分,得到其有效值,如表1所示。数字信号处理器将运算后得到的阻性电流三次谐波有效值和全电流的有效值进行分析,然后依照下表对避雷器的工作状态进行判定,并将结果通过GSM通信发送给控制中心。全电流有效值稳定全电流有效值增大三次谐波有效值稳定正常工作。避雷器潮湿或表面有污渍。三次谐波有效值增大避雷器轻微老化1避雷器高度老化;2系统电压过高。本设计的子系统(一栋建筑、一座变电站、一个发电厂等等)采用485通信,理论上RS485的最长传输距离能达到1200米,但在实际应用中传输的距离要比1200米短,具体能传输多远视周围环境而定。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大,最多可以加八个中继,也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公里,完全可以满足子系统信号传输的需要。如图3所示,由于各个子系统距离较远,采用有线通信成本较高,所以本系统采用GSM通信技术实现信号传输。GSM通信技术是一种比较常用的物联网通信技术,GSM通信具有灵活、方便的组网结构,频率重复利用率高,容量大,完全可以满足信息的需要。提供开放性接口,可与各种公用通信网互连互通,任何厂家提供的GSM通信系统都能互连,保证了安装方便。通过鉴权、加密和临时移动用户识别号码(TMSI),保证信息传输的安全性。当前第1页1 2 3 
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