具有声光示警的避雷器监测装置及系统的制作方法

本发明涉及避雷器保护技术领域，具体而言，涉及具有声光示警的避雷器监测装置及系统。

背景技术：

避雷器是电力行业电力生产中的重要一次设备，在变电站(升降压站)及线路中的主要作用是保护其它设备免遭雷电过电压和系统浪涌过电压的伤害。现在的氧化锌避雷器(moa)绝大部分不再有串联间隙，moa运行期间总有一定的泄漏电流通过阀片，这样就会加速阀片老化——受潮和老化是moa阀片劣质退化的根本原因。随着电力设备的大容量化、高电压化、结构多样化及密封化，对常规停电预防性试验而言，传统的简易诊断方法已显得不太适应，主要表现在：随着供电可靠需求不断提高，定期将电气设备停电进行预防性试验变得越来越困难，特别是重要的变电站常常出现超期试验的情况，这对保证电气设备安全稳定的运行留下了一定的隐患。

目前判断避雷器运行状况下泄露的检测手段，是使用带电测试仪做带电检测，但因检测周期太长等其他多方面因素，一些隐性故障不能及时发现，因此需要通过一种监测手段随时对故障避雷器进行24小时不间断监测，随时测量避雷器泄露电流等各项数据，实时掌握避雷器健康状况的发展趋势，杜绝安全隐患，最终完全代替避雷器带电测试工作，保证安全运行，减少劳动强度，提高工作效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于，提供一种具有声光示警的避雷器监测装置及系统以改善上述问题。

本申请实施例提供一种具有声光示警的避雷器监测装置，所述监测装置包括电流采集器、电压采集器、滤波模块、处理模块、通信模块以及示警模块，所述示警模块包括蜂鸣示警器、语音示警器以及光电示警器；

所述电流采集器与所述避雷器连接，用于通过所述避雷器的电流测量回路中的连接导线采集所述避雷器的泄露电流信号；

所述电压采集器与所述避雷器连接，用于获取所述避雷器的电压信号；

所述滤波模块用于接收所述电流采集器发送的泄露电流信号以及所述电压采集器发送的电压信号，并对所述泄露电流信号和电压信号进行滤波、放大处理后发送至所述处理模块；

所述处理模块接收所述滤波模块发送的泄露电流信号及电压信号，并在所述泄露电流信号超过设定电流值，或者所述电压信号超过设定电压值时，生成对应的示警信号，并将所述示警信号发送至所述通信模块和所述示警模块；

所述通信模块用于将所述示警信号发送至外部终端设备；

所述示警模块包括的蜂鸣示警器、语音示警器以及光电示警器分别根据所述示警信号进行示警。

可选地，所述监测装置还包括温湿度传感器组，所述温湿度传感器组设置在所述避雷器的压敏电阻阀片处，所述温湿度传感器组与所述处理模块连接，用于检测所述压敏电阻阀片处的温度值和湿度值，并将所述温度值和所述湿度值发送至所述处理模块。

可选地，所述监测装置还包括动作计数器，所述动作计数器与所述避雷器连接，用于实时采集所述避雷器运行动作次数，并将采集到的运行动作次数发送至所述处理模块，所述处理模块通过所述通信模块将所述运行动作次数发送至所述外部终端设备。

可选地，所述动作计数器包括第一电阻阀片、第二电阻阀片、第一电容以及第一电感，所述第一电阻阀片的一端与所述避雷器连接、另一端接地，所述第一电容与所述第一电阻阀片并联，所述第二电阻阀片串联在所述第一电阻阀片和所述第一电容之间，所述第一电感与所述第一电容并联。

可选地，所述动作计数器包括第三电阻阀片、全波整流器、第二电容以及第二电感，所述第三电阻阀片的一端与所述避雷器连接、另一端接地，所述第二电容与所述第三电阻阀片并联，所述全波整流器串联在所述第三电阻阀片与所述第二电容之间，所述第二电感与所述第二电容并联。

可选地，所述监测装置还包括屏蔽环，所述屏蔽环设置在所述避雷器上并接地，用于防止所述电流采集器监测到的泄露电流信号被干扰。

可选地，所述监测装置还包括差分放大电路及a/d转换模块，所述差分放大电路的输入端与所述滤波模块的输出端连接，所述差分放大电路的输出端与所述a/d转换电路的输入端连接，所述a/d转换电路的输出端与所述处理模块连接。

可选地，所述监测装置还包括锁相环电路，所述锁相环电路包括相位比较器、低通滤波器、压控振荡器以及可编程逻辑器件，所述相位比较器的输出端经过所述低通滤波器后与所述压控振荡器的输入端连接，所述滤波模块的输出端和所述压控振荡器的输出端分别与所述相位比较器的输入端连接，所述压控振荡器的输出端经所述可编程逻辑器件后与所述差分放大电路连接。

可选地，所述监测装置还包括led显示模块，所述led显示模块与所述处理模块连接，用于接收所述处理模块发送的泄露电流信号和电压信号并进行显示。

本申请实施例还提供一种具有声光示警的避雷器监测系统，包括外部终端设备及上述的监测装置，所述外部终端设备与所述监测装置包括的通信模块通讯，接收所述通信模块发送的示警信号。

本申请实施例提供的具有声光示警的避雷器监测装置及系统，通过电流采集器和电压采集器分别采集避雷器的泄露电流信号和电压信号，并经过滤波模块的滤波处理后发送至处理模块，处理模块对接收到的泄露电流信号和电压信号进行处理，并在泄露电流信号或电压信号超过设定时，得到示警信号，并将示警信号发送至示警模块进行示警，并且还可以通过通信模块将示警信号发送至外部终端设备，以通知工作人员避雷器的该异常情况，从而实现对避雷器的实时监控以及及时示警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的具有声光示警的避雷器监测装置的结构框图。

图2为本发明实施例提供的具有声光示警的避雷器监测系统的结构框图。

图3为本发明实施例提供的具有声光示警的避雷器监测装置的另一结构框图。

图4为本发明实施例提供的动作计数器的电路原理图。

图5为本发明实施例提供的动作计数器的另一电路原理图。

图6为本发明实施例提供的具有声光示警的避雷器监测装置的另一结构框图。

图标：10-监测系统；100-监测装置；110-电流采集器；120-电压采集器；130-滤波模块；140-处理模块；150-示警模块；160-通信模块；170-温湿度传感器组；180-动作计数器；190-屏蔽环；210-差分放大电路；220-a/d转换模块；231-相位比较器；232-低通滤波器；233-压控振荡器；234-可编程逻辑器件；240-led显示模块；200-外部终端设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种具有声光示警的避雷器监测装置100，所述监测装置100包括电流采集器110、电压采集器120、滤波模块130、处理模块以及示警模块150，其中，所述示警模块150包括蜂鸣示警器、语音示警器以及光电示警器。

所述电流采集器110与所述避雷器连接，用于通过所述避雷器的电流测量回路中的连接导线采集所述避雷器的泄露电流信号。所述电压采集器120与所述避雷器连接，用于获取所述避雷器的电压信号。所述滤波模块130用于接收所述电流采集器110发送的泄露电流信号以及所述电压采集器120发送的电压信号，并对所述泄露电流信号的和所述电压信号进行滤波处理后发送至所述处理模块140。所述处理模块140接收所述滤波模块130发送的泄露电流信号及电压信号，并在所述泄露电流信号超过设定电流值，或者是所述电压信号超过设定电压值时，生成对应的示警信号。并将所述示警信号发送至所述通信模块160以及示警模块150。

所述示警模块150包括的蜂鸣示警器、语音示警器以及光电示警器分别根据所述示警信号进行示警。

此外，请参阅图2，在上述基础上，本申请实施例还提供一种具有声光报警的避雷器监测系统10，所述监测系统10包括外部终端设备200以及多个上述的监测装置100，所述外部终端设备200与各所述监测装置100中的通信模块160通信连接，所述通信模块160在接收到所述处理模块140发送的示警信号后，将所述示警信号转发至所述外部终端设备200。其中，所述外部终端设备200可以是智能手机或者平板电脑等，如此可方便工作人员随时查询到监测信息，从而避免了虽然实时监测但是不能实时查询造成的故障，因此具有监测信息查询方便而且可以随时查看的优点。

在本实施例中，所述电流采集器110可为穿心式电流传感器，其交流输入阻抗较小，仅为导线的电阻，泄露电流可以被全部引入。电流测量准确度为±(5％+5μa)。安装时在穿心式电流传感器外部可设置不锈钢的外箱，如此，可防水防晒，易于安装在不同的变电站现场。可选地，在本实施例中，所述电压采集器120的型号可为jdz-10q、10jdzf7-10gyw1等。

所述处理模块140可以选用stm32单片机，例如型号为stm32f107vct6的单片机。该型号的单片机是工业控制领域的一款高端产品，是技术先进、功能强大的arm芯片，具有多个32位高性能cpu定时器，时钟频率支持动态改变，片上资源扩展性强，处理速度高达72mhz。

所述通信模块160可以是无线通信模块。所述蜂鸣示警器可选用例如型号为sfm-27或tmb12a05的蜂鸣器等。所述光电示警器可以是警示灯，型号可选用lte-1101j、ltd-1101j等的警示灯。需要说明的是，其中，所述电流采集器110、电压采集器120、滤波模块130、通信模块160、示警模块150与所述处理模块140之间的连接为现有技术中的常用连接方式，在本实施例中不作一一阐述。

此外，为了监测所述避雷器的环境状况，请参阅图3，所述监测装置100还包括温湿度传感器组170，所述温湿度传感器组170设置在所述避雷器的压敏电阻阀片处。所述温湿度传感器组170与所述处理模块140连接，可用于检测所述压敏电阻阀片处的温度值和湿度值，并将检测到的温度值和湿度值发送至所述处理模块140。所述处理模块140可对接收到的温度值和湿度值进行分析处理，以检测避雷器的温度和湿度是否出现异常。同样地，若其温度值和湿度值出现异常，则所述处理模块140会生成示警信号，通过示警模块150进行示警，并且通过通信模块160将该异常信号发送至外部终端设备200，以通知相关的工作人员。

在本实施例中，所述温湿度传感器组170可包括温度传感器和湿度传感器，其中，所述温度传感器和所述湿度传感器的具体型号在本实施例中不作限制，只要能够实现对所述避雷器的温度检测和湿度检测即可。

在本实施例中，所述监测装置100还包括动作计数器180，所述动作计数器180与所述避雷器连接，以用于实时采集所述避雷器的运行动作次数，并将采集到的运行动作次数发送至所述处理模块140。所述处理模块140可通过所述通信模块160将所述运行动作次数发送至所述外部终端设备200。如此，可实现对避雷器雷击次数的状况进行无线远程实时监测。这样，一旦避雷器遭受到雷击，工作人员的移动终端将接收到监测装置100发送的示警信号，以提醒工作人员进行维修。

请参阅图4，在本实施例的一种实施方式中，所述动作计数器180包括第一电阻阀片r1、第二电阻阀片r1、第一电容c1以及第一电感l1。所述第一电阻阀片r1的一端与所述避雷器连接、另一端接地，所述第一电容c1与所述第一电阻阀片r1并联，所述第二电阻阀片r2串联在所述第一电阻阀片r1和所述第一电容c1之间，所述第一电感l1与所述第一电容c1并联。

具体实施时，当避雷器动作时，放电电流流过所述第一电阻阀片r1，在所述第一电阻阀片r1上的压降经所述第二电阻阀片r2后给所述第一电容c1充电。所述第一电容c1再对所述第一电感l1放电，使其转动并进行计数。

此外，请参阅图5，在本实施例的另一种实施方式中，所述动作计数器180可包括第三电阻阀片r3、全波整流器、第二电容c2以及第二电感l2。所述第三电阻阀片r3的一端与所述避雷器连接、另一端接地，所述第二电容c2与所述第三电阻阀片r3并联，所述全波整流器串联在所述第三电阻阀片r3与所述第二电容c2之间，所述第二电感l2与所述第二电容c2并联。其中，所述全波整流器为全桥式整流器，由四个二极管(d1-d4)构成。

基于上述结构，在所述避雷器动作时，所述第三电阻阀片r3上的压降经所述全波整流器后给所述第二电容c2充电，然后在对所述第二电感l2放电，使其进行计数。

可选地，请再次参阅图3，在本实施例中，所述监测装置100还包括屏蔽环190，所述屏蔽环190设置在所述避雷器上并接地。可用于防止所述电流采集器110监测到的泄露电流信号被干扰。增加屏蔽环190后可以进一步增加电流采集器110所采集到的泄露电流信号的准确度。

请参阅图6，在本实施例中，所述监测装置100还包括差分放大电路210以及a/d转换模块220，所述差分放大电路210的输入端与所述滤波模块130的输出端连接，所述差分放大电路210的输出端与所述a/d转换电路的输入端连接，所述a/d转换电路的输出端与所述处理模块140连接。通过设置差分放大电路210以及a/d转换模块220可用于将滤波处理后的信号进行放大处理，并将其进行模数转换后，发送至处理模块140以便于处理模块140的分析处理。

此外，在本实施例中，所述监测装置100还包括锁相环电路，所述锁相环电路包括相位比较器231、低通滤波器232、压控振荡器233以及可编程逻辑器件234。所述相位比较器231的输出端经过所述低通滤波器232后与所述压控振荡器233的输入端连接。所述滤波模块130的输出端和所述压控振荡器233的输出端分别与所述相位比较器231的输入端连接，所述压控振荡器233的输出端经所述可编程逻辑器件234后与所述差分放大电路210连接。

本实施例中，通过设置锁相环电路可实现相位同步控制，能够实现避雷器的泄露电流信号和电压信号两种电信号相位同步的自动控制。通过上述设置，压控振荡器233的输出端连接在相位比较器231的输入端，其输出信号频率的高低由所述低通滤波器232上设置的平均电压大小来决定。施加相位比较器231另一个输入端的外部输入信号(滤波模块130输出的电信号)与来自压控振荡器233的输出信号进行比较，比较结果产生的误差信号正比于两个信号的相位差。在经过低通滤波器232滤除高频分量后，得到一个平均值电压。该平均值电压朝着减小输出频率和输入频率之差的方向改变，直至输出频率和输入频率信号获得一致。如此，两个信号的频率相同，两相位差保持恒定，实现相位同步控制。

此外，在本实施例中，所述监测装置100还包括led显示模块240，所述led显示模块240与所述处理模块140连接，用于接收所述处理模块140发送的泄露电流信号以及电压信号并进行显示。并且，在所述处理模块140生成示警信号后，还可接收所述处理模块140发送的示警信号，并进行显示。在本实施例中，所述led显示模块240的型号可以是但不限于，p10、p162r、p164r或者p20等的显示屏，该类型号的显示屏可适用于室外环境，像素间距较大、亮度高，可在阳光下工作，并且具有防风、防雨、防水等功能。

综上所述，本申请实施例提供一种具有声光示警的避雷器监测装置100及系统，通过电流采集器110和电压采集器120分别采集避雷器的泄露电流信号和电压信号，并经过滤波模块130的滤波处理后发送至处理模块140，处理模块140对接收到的泄露电流信号和电压信号进行处理，并在泄露电流信号或电压信号超过设定时，得到示警信号，并将示警信号发送至示警模块150进行示警，并且还可以通过通信模块160将示警信号发送至外部终端设备200，以通知工作人员避雷器的该异常情况，从而实现对避雷器的实时监控以及及时示警。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。