本申请实施例涉及电气测量技术领域，特别涉及一种基于Zigbee的氧化锌避雷器对阻性电流实时、准确在线监测的装置。
背景技术：
氧化锌避雷器具有良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级)；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。且氧化锌避雷器不用串联火花间隙，结构简单、体积缩小，且防污性能好，能避免因瓷套外污秽使串联火花间隙放电电压不稳定；氧化锌阀片的通流能力很大，动作负载能力高等优点在电力系统中获得广泛应用。
氧化锌避雷器在使用过程中容易出现受潮、老化等故障，而氧化锌避雷器的阻性电流可反映其运行状况，根据对阻性电流及其谐波分量的变化结果能判断氧化性避雷器的性能，因此，对运行中的氧化性避雷器的阻性电流进行测量就显得尤为必要。现有技术中，对运行电压35kV及以上的避雷器普遍采用带电(或在线)测量方式，测试避雷器在运行电压下的全电流、阻性电流或功率损耗等数据，对氧化性避雷器阻性电流测试时，一般采用无线通信采集电压信号，采用电流线短接于避雷器放电计数器两端并经测试线接入电流无线采集装置以采集电流信号。
然而，现有技术在现场测试时，电流采集线一般较长，一组避雷器测试结束后需多人配合才能将电流采集线接入到另一组避雷器上，导致耗费人力、单次测试效率低；另一方面，现场测试时如采用人工测试，易受到天气、温度、湿度等环境因素的影响，且人员测试存在一定的周期性，不能保证对避雷器的绝缘状态实现实时的在线监测。
技术实现要素：
本申请提供了一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置，以解决现有技术中的测试过程繁琐，耗费人力及缺乏实时性的问题，并且本申请的监测装置可实现实时、准确、快速在线监测避雷器全电流、阻性电流及功率损耗等数据。
本申请提供了一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置，所述阻性电流监测装置包括氧化锌避雷器，氧化锌避雷器底座，微分电流传感器，Zigbee阻性电流在线监测装置，CT取能装置，电压采集器，TV二次端子箱，电流无线采集装置及阻性电流后台监视仪，其中，
所述氧化锌避雷器固定于所述氧化锌避雷器底座上；
所述氧化锌避雷器的一端与高压引流导线连接；
所述氧化锌避雷器的另一端连接有接地引下线；
所述接地引下线上设有所述微分电流传感器和所述CT取能装置；
所述微分电流传感器和所述CT取能装置分别与所述Zigbee阻性电流在线监测装置相连接；
所述电压采集器与所述TV二次端子箱相连接；
所述电流无线采集装置通过通信电缆连接于所述阻性电流后台监视仪；
所述电流无线采集装置与所述电压采集器，所述Zigbee阻性电流在线监测装置均采用通信连接。
可选的，所述阻性电流监测装置还包括避雷器放电计数器，所述避雷器放电计数器位于所述接地引下线上，所述避雷器放电计数器位于所述微分电流传感器及所述CT取能装置之间。
可选的，所述微分电流传感器是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，所述接地引下线穿过所述微分电流传感器的线圈中心。
可选的，所述Zigbee阻性电流在线监测装置包括积分电路，信号转换装置和通信模块，所述积分电路的输出端连接于所述信号转换装置的输入端，所述信号转换装置的输出端连接于所述通信模块的输入端。
可选的，所述CT取能装置包括整流装置，滤波装置及蓄电池，其中，
所述整流装置的输入端连接于所述接地引下线上；
所述整流装置的输出端连接于所述滤波装置的输入端；
所述滤波装置的输出端连接于所述蓄电池的输入端；
所述蓄电池的输出端与所述Zigbee阻性电流在线监测装置相连接。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置，所述装置包括氧化锌避雷器，氧化锌避雷器底座，微分电流传感器，Zigbee阻性电流在线监测装置，CT取能装置，电压采集器，TV二次端子箱，电流无线采集装置及阻性电流后台监视仪，其中，所述氧化锌避雷器固定于所述氧化锌避雷器底座上；所述氧化锌避雷器的一端与高压引流导线连接；所述氧化锌避雷器的另一端连接有接地引下线；所述接地引下线上设有所述微分电流传感器和所述CT取能装置；所述微分电流传感器和所述CT取能装置分别与所述Zigbee阻性电流在线监测装置相连接；所述电压采集器与所述TV二次端子箱相连接；所述电流无线采集装置通过通信电缆连接于所述阻性电流后台监视仪；所述电流无线采集装置与所述电压采集器，所述Zigbee阻性电流在线监测装置均采用通信连接。本申请的监测装置可实现实时、准确、快速在线监测避雷器全电流、阻性电流及功率损耗等数据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置的结构示意图；
图2为本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置中Zigbee阻性电流在线监测装置的组成示意图；
图3为本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置中CT取能装置的组成示意图；
其中，01-氧化锌避雷器，02-高压引流导线，03-氧化锌避雷器底座，04-接地引下线，05-微分电流传感器，06-Zigbee阻性电流在线监测装置，061-积分电路，062-信号转换装置，063-通信模块，07-避雷器放电计数器，08-电压采集器，09-电流无线采集装置，10-TV二次端子箱，11-CT取能装置，111-整流装置，112-滤波装置，113-蓄电池，12-通信电缆，13-阻性电流后台监视仪。
具体实施方式
参见图1，为本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置的结构示意图。
由图1可知，本申请实施例提供的一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置包括氧化锌避雷器01，氧化锌避雷器底座03，微分电流传感器05，Zigbee阻性电流在线监测装置06，CT取能装置11，电压采集器08，TV二次端子箱10，电流无线采集装置09及阻性电流后台监视仪13，其中，
所述氧化锌避雷器01固定于所述氧化锌避雷器底座03上；
所述氧化锌避雷器01的一端与高压引流导线02连接；
所述氧化锌避雷器01的另一端连接有接地引下线04；
所述接地引下线04上设有所述微分电流传感器05和所述CT取能装置11；
所述微分电流传感器05和所述CT取能装置11分别与所述Zigbee阻性电流在线监测装置06相连接；
所述电压采集器08与所述TV二次端子箱10相连接；
所述电流无线采集装置09与所述电压采集器08，所述Zigbee阻性电流在线监测装置06均采用通信连接。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置，下面将本系统中各主要部件的功能及作用进行分别解释说明：
氧化锌避雷器01：氧化锌避雷器是具有良好保护性能的避雷器。利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小(微安或毫安级)；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统的避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。在本实施例中，位于所述氧化锌避雷器01顶部的所述高压引流导线02将待测电流导入至避雷器中。
进一步的，在现场测试时，所述氧化锌避雷器01通常分为A、B、C三相，在使用过程中，需将所述微分电流传感器05分别卡在同一间隔的A、B、C三相避雷器连接的所述接地引下线上，待此间隔测试完成后，再对下一间隔进行测试。
微分电流传感器05：采集流过围成圆周线圈内得电流在线圈上形成的电压信号，再通过积分器将电压信号积分后得到电流信号，以达到还原真实流过线圈所围圆周内的电流的目的。
Zigbee阻性电流在线监测装置06：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。在本实施例中，所述Zigbee阻性电流在线监测装置06在所述微分电流传感器05采集到输出信号后，能实现该输出信号对时间的积分后真实还原输入电流的功能，并将输入电流的模拟信号转换成数字信号，最终将数字信号实时发送给所述电流无线采集装置09。
电流无线采集装置09：全面检测氧化锌避雷器在电力系统运行中的各项电气特性的专用仪器。是用于检测氧化锌避雷器电气性能的专用仪器，适用于各种电压等级的氧化锌避雷器的带电或停电检测，从而及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷；在本实施例中，所述电流无线采集装置09，能将所述Zigbee阻性电流在线监测装置06发送到的数字信号转换成模拟信号后，与所述电压采集器08发送过来的电压信号进行计算比对，得到电压基波Ux，全电流有效值Ix，基波电流超前基波电压的相位差Ф，阻性电流有效值Ir，阻性电流峰值Irp，阻性电流基波峰值Ir1p，阻性电流三次谐波峰值Ir3p，阻性电流五次谐波峰值Ir5p，阻性电流七次谐波峰值Ir7p，容性电流基波峰值Ic1p，有功功率P等测量结果，从而实现避雷器阻性电流的测试，其中，所述电流基波峰值Ir1p及所述基波电流超前基波电压的相位差Φ均能直观衡量氧化锌避雷器的性能。
电压采集器08：将从所述TV二次端子箱10采集到的电压信号发送至所述电流无线采集装置09。
CT取能装置11：CT取能装置是利用电磁感应原理，通过电流互感器直接从所述接地引下线04上感应交流电压，然后经过整流、滤波、稳压处理，得到稳定、可靠的直流电压，为安装在附近的电气设备提供稳定的电源，能保证负载设备的长期稳定供电；在本实施例中，所述CT取能装置11可从所述接地引下线04上感应电压，并经整流、滤波为所述Zigbee阻性电流在线监测装置06供电，并且同时为其内的蓄电池充电，当所述CT取能装置11未感应电压时，则由蓄电池向所述Zigbee阻性电流在线监测装置供电，保证其时刻处于供电状态。
阻性电流后台监视仪13：接收由所述电流无线采集装置收集并处理的信号，对阻性电流数据实时在线监测。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供的一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置的一般安装过程为：
一、将三个微分电流传感器分别卡在处于同一间隔的A、B、C三相避雷器的接地引下线上，并打开监测设备电源；
二、开启电流无线采集装置，并建立电流无线采集装置与电压采集器、Zigbee阻性电流在线监测装置之间的通信连接；
三、Zigbee阻性电流在线监测装置采集电流信号并发送至电流无线采集装置；同时，电压采集器采集电压信号发送至电流无线采集装置；
四、电流无线采集装置将收到的电流信号、电压信号经处理进行比对，得出测试结果，并将测试结果传输至阻性电流后台监视仪。
由以上技术方案可知，本实施例提供的一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置包括氧化锌避雷器01，氧化锌避雷器底座03，微分电流传感器05，Zigbee阻性电流在线监测装置06，CT取能装置11，电压采集器08，TV二次端子箱10，电流无线采集装置09及阻性电流后台监视仪13，其中，所述氧化锌避雷器01固定于所述氧化锌避雷器底座03上；所述氧化锌避雷器01的一端与高压引流导线02连接；所述氧化锌避雷器01的另一端连接有接地引下线04；所述接地引下线04上设有所述微分电流传感器05和所述CT取能装置11；所述微分电流传感器05和所述CT取能装置11分别与所述Zigbee阻性电流在线监测装置06相连接；所述电压采集器08与所述TV二次端子箱10相连接；所述电流无线采集装置09与所述电压采集器08，所述Zigbee阻性电流在线监测装置06均采用通信连接。本申请实施例提供的装置通过设置Zigbee阻性电流在线监测装置及阻性电流后台监视仪，可实现实时、准确、快速在线监测避雷器全电流、阻性电流及功率损耗等数据，避免人工操作造成的效率低下。
可选的，所述阻性电流监测装置还包括避雷器放电计数器07，所述避雷器放电计数器07位于所述接地引下线04上，所述避雷器放电计数器07位于所述微分电流传感器05和所述CT取能装置11之间。
避雷器用放电计数器是用来监测避雷器放电动作的一种高压电器，其构造由非线性电阻、电磁计数器和一些电子元件组成。在正常运行电压下，流过计数器的漏电流非常小，计数器不产生动作。当避雷器通过雷电波、操作波和工频过电压时，强大的工作电流从计数器的非线性电阻通过，经过直流变换，对电磁线圈放电而使计数器吸动一次，来实现测量避雷器动作次数的装置。在结构上采用电阻片取压，电磁线圈动作，计数器显示，透明玻璃罩、密封橡皮垫、底版及法兰等进行卡装密封，高压出线端从底板中心引出。本实施例中采用避雷器放电计数器可精确计算出有效放电次数，反映避雷器的动作次数。
可选的，所述微分电流传感器05是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，所述接地引下线04穿过所述微分电流传感器05的线圈中心。
参见图2，为本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置中Zigbee阻性电流在线监测装置的组成示意图。
可选的，所述Zigbee阻性电流在线监测装置06包括积分电路061，信号转换装置062和通信模块063，所述积分电路061的输出端连接于所述信号转换装置062的输入端，所述信号转换装置062的输出端连接于所述通信模块063的输入端。
进一步的，所述积分电路061可将采集到的信号对时间积分运算，以得到真实还原的输入电流；所述信号转换装置062将输入的模拟信号转换成数字信号，使其可由所述通信模块063发出。
参见图3，本申请一种基于Zigbee的氧化锌避雷器阻性电流在线监测装置中CT取能装置的组成示意图。
可选的，所述CT取能装置11包括整流装置111，滤波装置112及蓄电池113，其中，
所述整流装置111的输入端连接于所述接地引下线04上；
所述整流装置111的输出端连接于所述滤波装置112的输入端；
所述滤波装置112的输出端连接于所述蓄电池113的输入端；
所述蓄电池113的输出端与所述Zigbee阻性电流在线监测装置06相连接。
进一步的，本实施例中所述CT取能装置11的工作原理为：所述整流装置111将所述接地引下线04中采集到的电流进行整流后输送至所述滤波装置112，电流经滤波处理后为所述蓄电池113充电的同时向所述Zigbee阻性电流在线监测装置06供电，当所述蓄电池113未处于充电状态时，则由所述蓄电池113为所述Zigbee阻性电流在线监测装置06供电。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。