专利名称：一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种供电系统在线监测装置及方法，特别涉及一种短距离220V～35kV供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置及方法。
背景技术：
随着工农业生产的日益发展，供电系统的外绝缘表面污染日益严重，绝缘子上沉积的污秽在湿度较大的天气中很容易发生污闪，严重影响供电系统的可靠性。据统计，在电力系统总事故数中污闪事故次数仅次于雷害，位居第二，但是污闪事故所造成的损害却是雷害的10倍。全国六大电网几乎都发生过大面积污闪，造成了很大的经济损失。为了解决这个问题，增加绝缘子串中绝缘子的数目，采用耐污绝缘子，在绝缘子表面涂憎水涂料，采用有机合成绝缘子或半导体釉绝缘子，对绝缘子进行定期清洗等各种措施在实际运行中都起到过积极作用。但对减少污闪事故的效果都不理想，原因之一是缺少关于绝缘子污秽程度的全面真实的信息。
通常污秽绝缘子污秽程度可以通过以下指标来衡量等值附盐密度、污秽表面电导率、泄漏电流和闪络场强等，其中泄漏电流是由瞬时实际爬电比距，天气和污秽程度决定的动态指标。污秽绝缘子表面的污染物如工业污秽，自然盐碱和灰尘等在干燥时是不导电的，但是如果空气的湿度很高，污染物就会变湿，导电性能就会加强，泄漏电流也就增加，当泄漏电流有效值只有几个mA或几十个mA，绝缘子运行是不会发生污闪的；当泄漏电流为几百mA的情况下污闪就很可能发生。通过在线实时监测绝缘子的泄漏电流(污秽绝缘电阻)来估计绝缘子的污秽程度，并在污闪发生之前给出污闪报警，从而为实现计划检修向状态检修的过渡提供了条件，可进一步提高供电系统的安全运行效率。另外，泄漏电流相对容易测量，适于在线检测，它包含了绝缘子运行状态的足够信息。但是，要对系统每个绝缘子和套管都安装传感器(集流环)是不现实的，因此，无法同时采集所有外绝缘表面的泄漏电流。
目前，现有的不同结构的供电系统外绝缘污秽及闪络电流在线监测装置，大多采用传感器取样的被动在线监测方法，不同的差异主要在信号传输和处理方式上，而取样方法几乎雷同，即需要给每个被检测的绝缘子或套管单独安装传感器。从而暴露出如下不足，(1)现有以点代面的在线测量方法无法对所有绝缘子或套管同时进行监测；(2)测量必须分路分时进行，无法实现高速采样；(3)传感器线路多而复杂；(4)均为被动监测方式，采样新信号受到干扰程度较大。
发明内容
本发明针对现有采用传感器取样的被动在线监测方法所存在的缺陷或不足，提供了一种主动式监测电力系统外绝缘表面污秽状态的在线监测装置及方法，无需对待测绝缘子加装传感器，且监测装置的抗干扰能力强。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，包括一个带有人机接口的下位机、与该下位机的控制输出相连接的污秽声光报警单元和污秽实时显示及评估单元，其特征是，所述的下位机的输入分别连接两路采样信号，其中一路通过与三相架空线相连的星形接法三相电压互感器的中性点O连接一个直流叠加单元，该直流叠加单元对地之间串接有保护和滤波单元，该保护和滤波单元的输出通过一个采样信号调理单元连接到下位机。
另一路通过第一组星形接法三相高压隔离电容器的中性点P至地的连线连接一个脉冲电流传感器，该脉冲电流传感器通过一个脉冲整形与计数单元连接到下位机，所述第一组星形接法三相高压隔离电容器与星形接法三相电压互感器并接。
上述技术方案中，所述的直流叠加单元中包括一个激励电源En，其正极通过一个遏流电感L连接到电压互感器的中性点O，电源负极连接到保护和滤波单元，所述遏流电感L与中性点O的之间串联一个双向叠加开关K1的常开触头，中性点O和电源负极之间串接双向叠加开关K1的常闭触头，并且并联一个交流旁路电容器C1。所述的激励电源En为1～10V的直流电源或低频正弦电源；对220V～10kV线路，En为1～4V，对35kV线路，En为5～10V。
所述的保护和滤波单元由一个滤波器及与其连接的一个自动接地保护电路构成。所述的自动接地保护电路包括一个与直流叠加单元输出连接的自动接地开关K2、一个旁路电容器C2和一个速熔保险；所述自动接地开关K2的第一掷点a通过所述的速熔保险连接到滤波器，自动接地开关K2的第二掷点b直接接地，并且与一个气体放电管、一个大电流接地保护器和所述旁路电容器C2分别并联。
一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测方法，其特征是，下位机通过两路信号采集过程进行实时监控，其中一路信号采集为在与三相架空线相连的星形接法的三相电压互感器中性点O，通过直流叠加单元向被测三相架空线路叠加一个直流或低频激励电源En，用于产生直流或低频叠加电流Id；在激励电源En对地之间通过一个保护和滤波单元，滤除流经三相电压互感器中性点、直流叠加单元的三相不平衡电流和交变干扰电流，并对直流或低频叠加电流Id的过电流进行接地安全保护；通过采样信号调理单元的的采样电阻拾取直流或低频叠加电流Id信号，并将该信号放大输入到下位机进行计算处理，下位机采用A/D转换器将采集的叠加电流转换为数字信号并将其换算成总的绝缘电阻，给出Rz～t曲线，显示并存储；另一路信号采集为通过与三相电压互感器并接的第一组三相高压隔离电容器的中性点P至地的连线，连接一个脉冲电流传感器用于采集三相架空线外绝缘的污闪脉冲电流，该脉冲电流通过脉冲整形与计数单元整形及计数输入到下位机中进行输电线路外绝缘污秽状态的判断，结合所述叠加方法所获得的输电线路外绝缘电阻监测的Rz～t曲线综合进行表面污秽状态分析，最后根据下位机内置的或通过人机接口输入的临界设定参数，由污秽声光报警单元执行报警。
上述方法中，所述的激励电源En为1～10V的直流电源或低频正弦电源；对220V～10kV线路，En为1～4V，对35kV线路，En为5～10V。
所述的对直流或低频叠加电流Id的接地安全保护是在保护和滤波单元中采用自动接地开关K2、速熔保险、气体放电管以及大电流接地保护器来实现多重保护，当电流Id超标，通过自动开关K2动作，使测量输入短路；当电流Id更大或者自动开关K2来不及动作，通过速熔保险熔断，使气体放电管两侧交流电压升高后放电导通，使输入短接；当电流Id过大，使气体放电管烧毁，最后执行大电流接地保护器强行接地，确保监测装置和人员安全。
与现有技术相比，本发明有如下优点(1)采用主动式外绝缘表面电阻在线测量方式，其通过直流叠加源的采样测试，抗干扰能力强，可以同时获得系统总体外绝缘电阻，进而获得系统总体外绝缘污秽状态，测试数据稳定；由于直流叠加电流检测方法相对于交流泄漏电流更容易测量，且抗干扰能力强，更适于在线检测。同时，Rz～t曲线数据包含系统总体绝缘运行状态的足够信息。因此，本发明中采用测量直流或低频正弦叠加电流来评估系统绝缘的运行状态，这是本发明与当前污秽在线监测方式的本质区别。
(2)无需对待测绝缘子加装传感器(集流环)，即能对供电系统总体绝缘的综合污秽程度做出即时监测；同时具有监测输配电系统内绝缘劣化功能；(3)设计了基于保护功能的滤波电路，通过快速熔丝、气体放电管、自动保护开关和大电流接地保护等进行多重保护，这些保护优缺点互相弥补，能很好地起到保护作用，确保人员和设备的安全；同时通过滤波器滤除三相不平衡电流和交变干扰电流。
(4)可根据供电系统总体绝缘变化趋势及时报警，提示外绝缘清扫时机，在对供电系统外绝缘污秽状态在线监测的同时，还可对系统暂态或永久故障接地点进行测距。
本发明装置主要用于AC220V～35kV中、低压配电站/线路外绝缘污秽状态的在线监测，兼有在线监测线路系统总体绝缘状态作用。
图1为本发明在线监测装置的结构图。其中1.三相架空线，2.绝缘子，3.三相电压互感器，9.脉冲电流传感器，11.第一组三相高压隔离电容器，12.第二组三相高压隔离电容器。
图2为图1中的直流叠加单元的电路原理图。其中；En为激励电源，L为遏流电感，K1为双向叠加开关，C1为交流旁路电容器。
图3为图1中的保护和滤波单元的电路结构图。其中，21为大电流接地保护器，22为气体放电管，23为速熔保险，K2为自动接地开关，C2为交流旁路电容器。
图4为输配电系统对地绝缘电阻与直流叠加电源的关系图。图中R0为激励电源En的内阻。
具体实施例方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，包括一个带有人机接口7的下位机8、与该下位机8的控制输出相连接的污秽声光报警单元14和污秽实时显示评估单元15，下位机8的输入分别连接两路采样信号，其中一路通过与三相架空线1相连的星形接法的三相电压互感器3的中性点O连接一个直流叠加单元4，该直流叠加单元4对地之间串接有保护和滤波单元5，该保护和滤波单元5的输出通过一个采样信号调理单元6连接到下位机8；另一路采样信号通过第一组三相高压隔离电容器11的中性点P至地的连线连接一个脉冲电流传感器9，该脉冲电流传感器9通过一个脉冲整形及计数单元10连接到下位机8，第一组星形接法三相高压隔离电容器11与星形接法三相电压互感器3并接。所述下位机8为MCS51型单片机；脉冲电流传感器为9位CHT70/75/150AV型传感器，电压互感器3为JDZJ型三相互感器。
本实施例中，第一组星形接法三相高压隔离电容器11与星形接法三相电压互感器3并接处还可并接第二组星形接法三相高压隔离电容器12，连接一个故障接地点测距单元13到下位机8，用于定位故障接地点的位置，便于计划检修。
如图2所示，叠加单元4包括一个激励电源En，可为1～10伏的直流电源或低频正弦电源，其正极通过一个遏流电感L连接到中性点O，电源负极连接到保护和滤波单元5，所述遏流电感L与中性点O的之间还串联一个叠加开关K1，中性点O和电源负极之间并联一个高压隔离电容器C1。K1为一双向继电器开关，是下位机8程序控制的自动开关，闭合K1常开触头(此时常闭触头断开)实现激励电源En在三相电压互感器3的中性点O和保护滤波单元5之间的叠加，K1常开触头断开为下位机8在线监测程序启动前的状态。遏流电感L为为100V、1W的铁磁线圈，电容器C1为100V、0.1～5μF的PP(聚丙烯)电容器。
叠加开关K1不动作时，常闭触头保证三相电压互感器中性点O通过K1的和滤波保护器保护开关K2的常闭触头保持O点的硬接地。当下位机8的程序控制叠加开关K1和滤波保护器接地开关K2动作时，直流或低频激励电源En的电压通过遏流线圈L和三相电压互感器3送入到三相架空线1，所产生的直流或低频叠加电流主要为流经线路外绝缘表面污秽层的电流Id，该电流经由大地和信号调理单元6的采样电阻回到激励电源En负极。流经三相电压互感器中性点O、直流叠加单元4和滤波器5的三相不平衡电流和交变干扰电流被图3中的滤波器24滤除，直流或低频叠加电流信号在滤波后被信号调理单元6的采样电阻拾取并经由该单元处理。此时的交流通路由旁路电容器C1和C2维持。
如图3所示，保护和滤波单元5由一个滤波器24及与其连接的一个自动接地保护电路20构成，自动接地保护电路20包括一个单刀双掷的自动接地开关K2，双掷开关K2的第一掷点a通过一个速熔保险23连接到滤波器24，滤波器24为一个双π型LC高阶低通滤波器；双掷开关K2的第二掷点b直接接地，并且与一个气体放电管22、一个大电流接地保护器21和交流旁路电容器C2分别并联。其中气体放电管22采用型号为B8G070H的陶瓷放电管，里面装有特殊电气材料，能保证在电压加到超过阀值电压(工频阀值电压＜70V)时，发生放电，正常情况下管子等效电阻为无穷大，保护测量仪器和操作人员的安全。为防止万一发生不可预知的单相供电系统外绝缘击穿接地事故以及三相电压互感器击穿事故可能对人员和设备的威胁，本实施例专门研制了大电流(100A以上)接地保护器21，可保证大接地电流持续流通数小时以上。大电流接地保护器是利用两金属尖锐平行电极之间间隔薄膜材料，利用尖端电场强度比较集中的基本原理，使得薄膜在较低的电压下实现击穿短路，击穿后电极间为短路状态，由于平行电极面积大，所以通流能力强，不至于保护器烧毁而失去作用。该保护为一次性使用，动作一次后需要更换，可以有效保护人身和设备的安全。但在一般情况下，由于前面的各种保护措施，该保护器只是最后的保护，所以在线监测通常情况下不至于击穿而需要更换。如多重保护的任何一个环节动作，在线监测装置停止工作，需人工排除故障后才能恢复运行。
保护和滤波单元5的工作原理如下正常工作时，直流叠加单元4通过配电系统总绝缘由大地送来的直流电流Id信号通过自动接地开关K2的第一掷点a直接进入滤波器24进行低通滤波。当被监测线路或三相电压互感器出现故障，由O点通过直流叠加单元4送来的电流超标(主要为50Hz工频电流)达数百mA以上，自动开关K2动作，使测量输入短路(也即k2接通第二掷点b)；如果电流Id更大或者自动开关K2来不及动作，速熔保险23熔断，导致气体放电管22两侧交流电压升高，超过气体放电管阈值时，放电管22导通，使输入短接；保护仪器和人员安全。若放电电流过大，导致气体放电管22也烧毁，最后的保护就由大电流接地保护器21执行。由于该保护器放电电流可达100A，可保设备输入端始终处于低电位，可保设备、人员绝对安全。
本发明装置的另一个实施例就是在图1所示装置的结构基础上，可通过无线通信的方式将下位机8与一个远程上位机联系起来，进行实时遥测。
根据本发明上述实时监测装置的一种在线监测方法，通过直流叠加单元4向被测三相架空线路1叠加一个激励电压En，对220V～10kV线路，在线路中性点对地之间叠加1～4V，对35kV线路，在线路中性点对地之间叠加5～10V的直流电动势En。该叠加电压可以加在线路所有对地绝缘的两侧，所产生的直流或低频叠加电流主要为流经外绝缘表面污秽层的电流Id，该电流经由大地和信号调理单元6的采样电阻回到激励电源负极。流经三相电压互感器中性点、直流叠加单元4和保护滤波单元5的三相不平衡电流和交变干扰电流被滤波器24滤除，直流或低频叠加电流信号被信号调理单元6的采样电阻拾取，并经由信号调理单元6放大后输入到下位机8进行计算处理，下位机8采用A/D转换器将采集的叠加电流信号转换为数字信号并将其换算成总的污秽绝缘电阻Rz，给出Rz～t曲线，存储后在污秽实时显示评估单元15上显示。
本发明装置通过直流叠加单元4、保护和滤波单元5的采样信号进行供电系统外绝缘表面污秽绝缘电阻监测的同时，通过与三相电压互感器并接的第一组三相高压隔离电容器11的中性点P至地的连线，连接一个脉冲电流传感器9，采集三相架空线1外绝缘的污闪脉冲电流，该脉冲电流通过脉冲整形与计数单元10的整形可获取供电系统外绝缘表面污闪电流次数NR及污闪电流的波形，通过计算机系统8来对供电系统外绝缘表面污秽状态结合所述叠加方法所获得的输电线路外绝缘电阻监测的Rz～t曲线综合进行分析、判断，输出至污秽实时显示评估单元15直观显示，并根据计算机系统8内置的或通过人机接口7输入的设定的临界参数，输出控制信号到污秽声光报警单元14执行报警，提示输配电线路外绝缘目前是否需要进行清扫或维护。
所述下位机8还可根据行波法，即通过故障接地点测距单元13向输电线路叠加一个小的脉冲电压，测量脉冲返回时间，获得暂态或永久接地点位置。
如图4所示，总的绝缘电阻Rz=EnId,]]>实际上为系统(线路)全部内绝缘电阻R内和外绝缘电阻R外的并联，即 而外绝缘电阻 由于内绝缘电阻R内与大气环境无关，内绝缘良好时，R内＞＞R外，并且R外本体＞＞R外表面，因此，认为所测量为外绝缘表面电阻R外≈R外表面。当外绝缘故障时，R内与R外相差不大，总绝缘电阻Rz为线路全部内绝缘电阻和外绝缘表面电阻R外的并联。当内绝缘出现显著绝缘劣化时，系统总绝缘电阻Rz将长时维持在一个较稳定的低阻水平，计算机根据内绝缘电阻值的稳定性与波动的外绝缘电阻加以区分并实时报警。
根据对低压线路的实测结果，表面污秽绝缘电阻R外表面对于220V～35kV线路，一般在几十MΩ～GΩ之间，雨天时绝缘电阻会比晴天下降两个数量级以上。
总绝缘电阻Rz中包含绝缘子污秽状况的丰富信息。当污秽受潮严重，在高压线路绝缘子或套管表面的污秽直流漏电流值将很大，污秽电阻值会下降两个数量级以上，我们可以把总绝缘电阻Rz的大小作为电网运行安全与否的判据之一。
以下分别对两种不同电压等级的供电线路外绝缘污秽在线监测结果分析判断的具体说明(1)对10kV供电系统外绝缘污秽状态的在线监测，通过本发明上述装置的激励电源En给线路叠加一个1V的直流电压或者一个频率为5Hz左右的1V正弦交流电压；该叠加电压可作用于线路所有对地绝缘的两侧，所产生的直流或交流低频叠加电流Id为流经外绝缘表面污秽层的电流，该电流经由大地和信号调理单元6的采样电阻回到激励电源En负极。在激励电源En对地之间通过一个保护和滤波单元5，滤除流经三相电压互感器中性点O、直流叠加单元4和滤波器24的三相不平衡电流和交变干扰电流；通过信号调理单元6的的采样电阻拾取直流叠加电流信号小于1μA，换算成总的污秽绝缘电阻为5MΩ以上，此时绝缘状态良好。同样方法雨天或相对湿度大于70％时，通过信号调理单元6的的采样电阻拾取直流或低频叠加电流信号大于5μA，换算成总的污秽绝缘电阻为1MΩ以下，此时绝缘状态已经不好，需要及时处理(对本体绝缘)或清扫(对外绝缘表面)当持续1MΩ以下接地电阻超过1小时，系统提示本体绝缘存在接地点，启动接地点测距功能，指出接地点位置，提示必须在尽可能短的时间内对该杆塔绝缘子进行处理或更换；当持续1MΩ接地电阻时间小于1分钟，系统提示该接地故障属于外绝缘表面污秽严重，需要在尽短的时间内对接地位置附近外绝缘进行清扫。如果出现信号调理单元6的采样电阻拾取直流或正弦叠加电流信号过大(大于1mA)，且时间超过10分钟，在线监测装置通过软件提示线路绝缘状态严重劣化，系统接地电阻小于5kΩ，接地损耗过大(已超过20kW)，本体绝缘存在永久接地点，启动接地点测距功能，警示必须立即停电检修。
(2)对35kV供电系统外绝缘污秽状态的在线监测，此时的直流激励电源En给线路叠加一个5V的直流电压或一个频率为5Hz左右的5V的正弦交流电压，通过信号调理单元6的采样电阻拾取直流叠加电流信号持续小于0.05μA，换算成总的污秽绝缘电阻为100MΩ及以上，此时绝缘状态良好。同样方法雨天或相对湿度大于70％时，通过信号调理单元6的的采样电阻拾取直流叠加电流信号大于5μA，换算成总的污秽绝缘电阻持续为1MΩ及以上，此时绝缘状态已经不好，需要及时处理(对本体绝缘)或清扫(对外绝缘表面)当持续1MΩ接地电阻超过1小时，系统提示本体绝缘存在接地点，启动接地点测距功能，指出接地点位置，提示必须在尽可能短的时间内对该杆塔绝缘子进行处理或更换；当持续1MΩ接地电阻时间小于1分钟，系统提示该接地故障属于外绝缘表面污秽严重，需要在尽短的时间内对外绝缘进行清扫。如果出现信号调理单元6的的采样电阻拾取直流或正弦叠加电流信号过大(大于1mA)，且时间超过10分钟，在线监测装置通过软件提示线路绝缘状态严重劣化，系统接地电阻小于5kΩ，接地损耗过大(已超过122.5kW)，本体绝缘存在永久接地点，启动接地点测距功能，警示必须立即停电对接地处绝缘子检修。
本发明装置还可安装温度和湿度传感器来测量环境温度和大气湿度，以掌握恶劣气候下的总的绝缘电阻Rz的变化情况，来确定线路的外绝缘的污秽状态并设定计算机声光报警单元的报警参数。设置在计算机系统8内的软件可根据晴天或刚清扫过外绝缘、或新敷设线路的稳定绝缘电阻作为内绝缘电阻R内，进而获得总的绝缘电阻Rz。根据低阻持续时间确定该低阻值的四种性质内绝缘老化，污秽严重超标，闪络接地，接地故障。根据低阻值性质实施报警和给出相应的处理建议检查内绝缘，清扫，搜寻接地点(测距)。
软件通过叠加电流采样信息，结合污闪脉冲采样信息对输配电系统的绝缘状态给出综合评判，并与计算机内置的或通过人机接口7输入的临界设定参数(一定的评价标准)比较后，给出报警和处理建议，启动故障接地测距功能。
本发明的软件采用Labview(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench)和VC++编程。软件功能包括系统自检、高速数据采集、设置初始参数、设置运行参数、历史数据查询，通过调制解调器进行远程数据查询等等。
权利要求
1.一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，包括一个带有人机接口的下位机、与该下位机的控制输出相连接的污秽声光报警单元和污秽实时显示及评估单元，其特征是，所述的下位机的输入分别连接两路采样信号，其中一路通过与三相架空线相连的星形接法三相电压互感器的中性点O连接一个直流叠加单元，该直流叠加单元对地之间串接有保护和滤波单元，该保护和滤波单元的输出通过一个采样信号调理单元连接到下位机；另一路通过第一组星形接法三相高压隔离电容器的中性点P至地的连线连接一个脉冲电流传感器，该脉冲电流传感器通过一个脉冲整形与计数单元连接到下位机，所述第一组星形接法三相高压隔离电容器与星形接法三相电压互感器并接。
2.根据权利要求1所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，其特征是，所述的直流叠加单元中包括一个激励电源En，其正极通过一个遏流电感L连接到电压互感器的中性点O，电源负极连接到保护和滤波单元，所述遏流电感L与中性点O之间串联一个双向叠加开关K1的常开触头，中性点O和电源负极之间串接该双向叠加开关K1的常闭触头，并且并联一个高压隔离电容器C1。
3.根据权利要求1或2所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，其特征是，所述的保护和滤波单元由一个滤波器及与其连接的一个自动接地保护电路构成，该自动接地保护电路包括一个与直流叠加单元输出连接的自动接地开关K2、一个旁路电容器C2和一个速熔保险；所述自动接地开关K2的第一掷点a通过所述的速熔保险连接到滤波器，自动接地开关K2的第二掷点b直接接地，并且与一个气体放电管、一个大电流接地保护器和所述旁路电容器C2分别并联。
4.根据权利要求2所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，其特征是，所述的激励电源En为1～10V的直流电源或低频正弦电源，对监测220V～10kV线路时，激励电源En为1～4V，对监测35kV线路时，激励电源En为5～10V。
5.根据权利要求1所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测装置，其特征是，所述的第一组三相高压隔离电容器与三相电压互感器并接处并接第二组星形接法的三相高压隔离电容器，用于连接故障接地点测距单元至下位机。
6.一种供电系统外绝缘污秽状态的在线监测方法，其特征是，下位机通过两路信号采集过程进行实时监控，其中一路信号采集为在与三相架空线相连的星形接法的三相电压互感器中性点O，通过直流叠加单元向被测三相架空线路叠加一个激励电源En，用于产生直流或低频叠加电流Id；在激励电源En对地之间通过一个保护和滤波单元，滤除流经三相电压互感器中性点、直流叠加单元的三相不平衡电流和交变干扰电流，并对直流或低频叠加电流Id的过电流进行接地安全保护；通过采样信号调理单元拾取直流或低频叠加电流Id信号，并将该信号放大输入到下位机，下位机采用A/D转换器将采集的叠加电流转换为数字信号并将其换算成总的绝缘电阻，给出Rz～t曲线，显示并存储；另一路信号采集为通过与三相电压互感器并接的第一组三相高压隔离电容器的中性点P至地的连线，连接一个脉冲电流传感器用于采集三相架空线外绝缘的污闪脉冲电流，该脉冲电流通过脉冲整形与计数单元整形及计数输入到下位机中进行输电线路外绝缘污秽状态的判断，结合所述叠加方法所获得的输电线路外绝缘电阻监测的Rz～t曲线综合进行表面污秽状态分析，最后根据下位机内置的或通过人机接口输入的临界设定参数，由污秽声光报警单元执行报警。
7.根据权利要求6所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测方法，其特征是，所述的激励电源En为1～10V的直流电源或低频正弦电源，对监测220V～10kV线路为1～4V，对监测35kV线路为5～10V。
8.根据权利要求6所述的供电系统外绝缘污秽状态的在线监测方法，其特征是，所述的对直流或低频叠加电流Id的接地安全保护是在保护和滤波单元中采用自动接地开关K2、速熔保险、气体放电管以及大电流接地保护器来实现多重保护，当电流Id超标，通过自动开关K2动作，使测量输入短路；当电流Id更大或者自动开关K2来不及动作，通过速熔保险熔断，使气体放电管两侧交流电压升高后放电导通，使输入短接；当电流Id过大，使气体放电管烧毁，最后执行大电流接地保护器强行接地。
全文摘要
本发明针对现有采用传感器取样的被动在线监测方法所存在的不足，提供了一种主动式监测电力系统外绝缘表面污秽状态的在线监测装置及方法，该监测装置下位机的输入分别连接两路采样信号，其中一路通过与三相架空线相连的电压互感器中性点连接一个直流叠加单元，该单元对地之间串接有保护和滤波单元，其输出通过一个采样信号调理单元连接到下位机；另一路通过一组三相高压隔离电容器的中性点至地的连线连接一个脉冲电流传感器，其通过一个脉冲整形与计数单元连接到下位机。本发明无需对待测绝缘子加装传感器，且抗干扰能力强，适用于AC220V～35kV低压配电站/线路外绝缘污秽状态的在线监测，兼有在线监测线路系统总体绝缘状态作用。
文档编号G08B21/00GK101038262SQ20071001761
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月3日 优先权日2007年4月3日
发明者郑晓泉, 马丽婵 申请人:西安交通大学