金属氧化物避雷器温湿度在线监测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线监测装置，特别涉及一种在高压输变电电路中针对金属氧化物避雷器进行的温湿度在线监测方法及装置，属于高压输变电设备领域。
【背景技术】
[0002]金属氧化物避雷器是最先进的一种过电压保护器，是电力设备绝缘配合的基础，它具有响应速度快、伏安特性平坦、残压低、通流容量大、性能稳定、寿命长、结构简单等优点，广泛用于发电、输电、变电、配电系统中，保证了电气设备的绝缘免受过电压的损害。
[0003]电阻片过热和内部受潮是导致金属氧化物避雷器事故的两大主要原因。装配于金属氧化物避雷器的电阻片总是存在电气参数上的不均一性，再加上无法避免的避雷器电位分布不均匀性，运行一段时间后，部分电阻片首先劣化，造成避雷器参考电压下降，阻性电流和功率损耗增加。由于电网电压不变，则金属氧化物避雷器内其余正常的电阻片因荷电率增高，负担加重，导致老化速度加快，并形成恶性循环，最终导致该金属氧化物避雷器发热崩溃。而当金属氧化物避雷器运行到产品寿命的后期，由于电阻片劣化造成泄漏电流上升，甚至会造成内部放电，放电严重时避雷器内部气体压力和温度急剧增高，引起氧化物避雷器本体击穿，内部放电不太严重时，可引起系统单相接地。
[0004]由于密封系统存在缺陷或者长期运行后密封件质量劣化会导致避雷器内部受潮。金属氧化物避雷器受潮会导致内部泄漏电流明显增大，内部绝缘下降，直至避雷器击穿。对于多元件串联结构的金属氧化物避雷器，当轻度受潮时，因金属氧化物电阻片电容较大而通常导致受潮元件本身阻性电流增加并发热；当受潮严重时，阻性电流可能接近或超过容性电流，在受潮元件温升增加的同时，非受潮元件的功率损耗和发热开始明显，甚至超过受潮元件的相应值，使得避雷器整体老化速度加快，从而产生恶性循环，最终导致该避雷器发热崩溃；其次，避雷器内部受潮还容易产生沿瓷套内壁或电阻片侧面的沿面爬电，引起局部轻度发热，严重时会产生闪络击穿；最后，受潮过程还会引起避雷器内部金属零件锈蚀，进一步破坏密封，加剧受潮反应。
[0005]严格控制金属氧化物避雷器的受热、受潮过程，对避雷器的正常使用至关重要。传统避雷器运行状况的检测、判断方法主要为:
[0006]1、停电测试
[0007]这种方法只能预防性测试、不能实时在线检测，设备投入大，试验持续时间长，效率低下，影响正常供电过程。
[0008]2、带电测试方法
[0009]此方法是监测运行状态下的泄漏电流，但因避雷器表面污秽等原因，其在线监测的电流值并不一定与避雷器的真实泄漏电流值一致，导致敏感性和可靠性较低，不能直观反映避雷器健康状况，准确性较差。
[0010]3、红外测温
[0011]此方式只能进行外部温度测量，不能测量避雷器内部湿度，无法监测避雷器内部受潮情况，进而对避雷器内部性能无法进行准确判断，同时，红外测温不能实时在线监测，使用过程和及时性受到限制。
[0012]如何改变这一情况，改进避雷器的温湿度在线监测方法和过程，保证监测的准确性、及时性和有效性，就成为本发明想要解决的问题。
【发明内容】
[0013]鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种可针对金属氧化物避雷器内部进行温湿度在线监测的方法及装置，以提高避雷器监测过程的可靠性和准确性，保证监测质量，为及时发现和解决金属氧化物避雷器长期使用中的安全问题提供可靠帮助。
[0014]在现有金属氧化物避雷器的内部结构设计中，在叠加的、等直径的圆柱体金属氧化物电阻片之间会采用金属调整块进行高度调整，以配出同一个电压等级的避雷器。由于电阻片的电压值处于一个浮动范围内，所以配出同一电压等级的避雷器所用的电阻片的片数不同，叠起的高度也就不同，或者叠起来的高度与绝缘外套内部腔体空间的高度不匹配，使得电阻片不易安装和固定。于是，需要采用金属调整块来进行高度调整，以保证腔体空间的使用需要。通常，使用的金属调整块为空心圆柱体，一个避雷器腔体内通常会有若干个金属调整块来进行高度调整，于是，利用金属调整块空间进行在线温湿度监测就成为本发明的基础和出发点。
[0015]具体思路包括:在避雷器的金属氧化物电阻片之间嵌入温湿度采集模块，利用避雷器运行状态的泄漏电流作为温湿度采集模块的工作电源，采集运行过程中的避雷器内部相对湿度和温度，同时，温湿度采集模块的几何尺寸应兼容金属氧化物电阻片之间的金属调整块，从而可以实现快速、直接地置换，最后，在电气隔离的状态下，经过无线网络传输，将采集的数据传送到远端控制中心，完成在线温湿度数据的采集、汇总。
[0016]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0017]金属氧化物避雷器温湿度在线监测方法，具体步骤包括:
[0018]步骤一、用温湿度采集模块替换尺寸兼容的叠加在避雷器中金属氧化物电阻片之间的金属调整块。
[0019]步骤二、温湿度采集模块中的上、下金属端形成电源的两极，上、下金属端与叠加的金属氧化物电阻片充分接触。
[0020]步骤三、上、下金属端间设置过电压保护电路。
[0021]步骤四、将数据接收器固定在避雷器外部杆塔或其它处于接收范围内的适当位置上。
[0022]步骤五、在保护电路的保护下，利用流过金属氧化物电阻片的漏电电流对温湿度采集模块中的电能存储器进行供电，通过温湿度采集模块中取样单元进行相应的温湿度数据采集，然后经发射单元无线发送到外界数据接收器中。
[0023]步骤六、数据接收器将接收的数据随时传送到远端监控中心。
[0024]步骤七、重复上述步骤五、六，在线监测过程不断重复进行。
[0025]所述取样单元包括温度和/或湿度传感器。
[0026]所述取样单元按一定的时间间隔进行相应地温湿度数据采集；或，通过人工干预进行任意时间点的温湿度数据采集；采得的数据经发射单元发送到数据接收器中。
[0027]所述发射单元发送的数据中还包括ID地址。
[0028]所述温湿度采集模块的数量为一个以上，一个以上的温湿度采集模块用于替换相应位置上的金属调整块。
[0029]所述过电压保护电路是在上、下金属端之间设置放电间隙或在上、下金属端之间填充并联的低残压金属氧化物电阻片。
[0030]一种金属氧化物避雷器温湿度在线监测装置，包括数据接收器、远端监控中心和一个以上的温湿度采集模块；温湿度采集模块包括电连接的保护电路、电能存储器、取样单元、发射单元、单片机以及位于温湿度采集模块两端的作为电源两极的上、下金属端；所述上、下金属端间设有过电压保护电路；保护电路、电能存储器、取样单元、发射单元和单片机设置在上、下金属端之间，取样单元、发射单元和单片机通过电能存储器与保护电路电连接；所述保护电路的输入端和输出端分别与上、下金属端导通；所述电能存储器为锂电池或超级电容；数据接收器固定在温湿度采