专利名称：氧化锌避雷器运行参数无线采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力设备保护装置技术领域，尤其涉及一种氧化锌避雷器运行参数无线采集系统。
背景技术：
氧化锌避雷器(简称Μ0Α)是用来保护电力系统中各种电器设备免受过电压损坏的电器产品。在正常的工作电压下，氧化锌避雷器仅有几百微安的电流通过，因而可设计成无间隙结构，但是因无串联间隙，在运行中长期直接承受电力系统运行电压的作用，阀片将逐渐产生劣化，因结构不良导致密封不严，使阀片在运行中容易受潮，阀片受潮后泄漏电流增大又会加剧劣化，从而进一步导致泄漏电流增大，泄漏电流中的阻性电流分量将使阀片温度上升，产生有功损耗，形成热崩溃，严重时将导致MOA损坏或爆炸，进而引发大面积停电事故。因此，为及时发现MOA的隐患，监测其运行状态显得非常重要。电力系统对于安装于输电线路上或变电站内的MOA的性能监测，目前普遍采用的是现场安装就地式避雷器监测器的方法，虽能直观显示被监测避雷器的雷击动作次数和泄漏全电流，但因系现场就地安装，需要巡检人员逐一到达各避雷器安装现场才能获知其运行参数。特别是对于安装于野外输电线路上的避雷器，巡检人员必须登上杆塔才能近距离观察读取到避雷器运行参数，为实际工作带来了极大不便。随着国家智能电网工程的逐步推进实施，需要对散布于野外高压输电线路上和变电站内各氧化锌避雷器的运行参数进行自动采集，由系统主站对各避雷器运行参数进行集中显示并随时监测其工作是否异常。目前，国内外市场也见有避雷器运行参数采集系统，但采集装置与数据集中器采用的均是RS_485串行总线通信或光纤通信，但这种有线方案存在一些问题:1、由于变电站和高压输电线路上的避雷器安装均比较分散，要在运行参数采集装置与数据集中器之间按电力系统相关规范新敷设线缆或光缆，材料成本·和人工成本均较高；2、避雷器在线路或电气设备遭受雷击而产生过电压时将会有很大的泄放电流流经避雷器运行参数采集装置，如果恰遇采集装置接地不良，该大电流将会在采集装置上产生很高的对地电压，该高电压极易通过电源线或通信线馈入数据集中器，造成数据集中器的安全。
实用新型内容为了克服上述所存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种克服原有同类产品安装施工成本高和存在安全隐患等缺陷，专门用于对安装于变电站内和高压输电线路上的避雷器的泄漏全电流和雷击动作次数等运行参数进行无线采集的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统。为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:本技术方案为一种氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，包括信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器和电源，其中电源分别与信号调理单元、数字化转化/计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器电连接，微控制器则分别与信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元的I/o接口信号连接，所述的信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元则通过I/o接口依次信号连接；信号调理单元测量和捕获雷击产生于避雷装置以及线路产生的信号，进行变换后再经过数字化转化/计数单元转换成数字信号，并统计出雷声次数，数字信号经无线发射单元调频后送入高频放大单元，信号功率放大后经天线向外发射。本采集系统改变了原有同类产品所必须采用电源线和通信线缆或光缆等物理连线的连接方式，只需将采集模块串接于避雷器接地回路中，在其内部微控制器的控制下自动按预设时间间隔对避雷器的泄漏全电流、雷击动作次数等运行参数进行采集，再采用无线方式将采集到的数据发送至安装于附近的数据集中器，完成对野外高压输电线路上和变电站内各氧化锌避雷器的运行参数的自动采集与发送。作为优选，所述的信号调理单元选用NRF系列单片无线收发器，容易通过SPI接口进行编程配置，具有较高的发射效率，且进入掉电模式后可很容易实现节电；作为优选，所述的无线发射单元选用NRF905数传模块，便于通过较低频率的发射频率并加大发射功率，以避免上述干扰对无线数据传输的影响；作为优选，所述的高频放大单元选用IOOmW的高频功率放大器，可补偿传送过程中电磁波被金属构筑物吸收、遮挡和被电磁场干扰所造成的信号衰减；作为优选，所述的微控制器选用的MSP430系列超低功耗微控制器，方便对模块的数据采集、调理、数字化处理、发送和休眠管理等过程统一控制，在完成数据发送后可立即进入休眠状态，保持极低的静态功；作为优选，所述的电源选用电压3.6V，容量8500mAh的一次性锂亚硫酰氯电池，系统静态功耗〈0.lmW，平均功耗约0.6mW，可支持系统连续工作5年以上。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本系统克服了原有同类产品所必须采用电源线和通信线缆或光缆物理连线连接方式且集中器易遭雷击损坏的缺陷，只需将采集模块串接于避雷器接地回路中，具有安装成本低廉、组网使用灵活等优点，且系统功耗低，其静态功耗低于0.1mff,以容量为8500mAh的锂亚硫酰氯电池作为电源为例，系统可连续工作5年以上，不需要其它辅助电源，从而提高了模块安装的便利性，通过对无线发射功率的控制，降低了使用环境要求，实现了数据的无线
可靠传输。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本系统连接结构框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要 求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示，本技术方案为一种氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，包括信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器和电源，其中电源分别与信号调理单元、数字化转化/计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器电连接，微控制器则分别与信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元的I/o接口信号连接，所述的信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元则通过I/o接口依次信号连接。本系统模块串接于避雷器接地回路中，负责测量避雷器的泄漏全电流和捕获避雷器因雷击卸压而流过的瞬间大电流信号的信号调理单元对测量和采集雷击产生于避雷装置以及线路产生的信号，进行适当变换并调理成合适的幅值，数字化转换/计数单元将来自于信号调理单元的泄漏全电流模拟信号转换成数字信号，并对雷击动作次数进行计数，经数字化的信号被送入无线发射单元调制成433MHz的高频信号，并被加入前导码、CRC (循环冗余)校验码等信息，调制后的高频信息则被送入高频功率放大单元进行功率放大，最后以IOOmW的功率经由天线向外发射。在系统的微控制器已预先设置好采集发送间隔时间，通常由微控制器指挥其它单元进入休眠或掉电状态，微处理器则以超低功耗进行计时等待，当计时时间达到预设时间间隔后，唤醒各单元进入工作状态，并在其统一指挥下协调运行，完成数据采集和无线发射，随即再次指挥各单元进入休眠或掉电状态，如此反复循环。由于每次采集发送仅需50毫秒左右，按每3分钟采集发送一次计算，模块实际有99.97%的时间均处于休眠状态，平均功耗非常低本采集系统改变了原有同类产品所必须采用电源线和通信线缆或光缆等物理连线的连接方式，只需将采集模块串接于避雷器接地回路中，在其内部微控制器的控制下自动按预设时间间隔对避雷器的泄漏全电流、雷击动作次数等运行参数进行采集，再采用无线方式将采集到的数据发送至安装于附近的数据集中器，完成对野外高压输电线路上和变电站内各氧化锌避雷器的运行参数的自动采集与发送。为了方便调试和保证产品的可靠性，方案选取NRF系列单片无线收发器作为本产品的无线发送和接收的核心器件，其特有工作模式能自动产生前导码和进行CRC校验，可很容易通过SPI接口进行编程配置，具有较高的发射效率，且进入掉电模式后可很容易实现节电。通常变电站和输电线路所处环境一般地形复杂，线路交错，且具有较多的金属构筑物，周围空间又具有较强的电磁场，这些条件都会对电磁波的传播产生吸收和干扰等不利影响，因此可选用可选择了挪威诺迪克公司的NRF905数传模块，较低频率的发射频率并加大发射功率方能避免上述干扰对无线数据传输的影响，一般将发射和接收频率设置在433MHz，使用不需要办理相关手续，此外需要增加IOOmW的高频功率放大器，以补偿传送过程中电磁波被金属构筑物吸收、遮挡和被电磁场干扰所造成的信号衰减。为了进一步有效的控制成本，避雷器运行参数采集模块设计采用电压为3.6V,容量8500mAh的一次性锂亚硫酰氯电池，可支持模块连续工作5年以上。微处理器则选用了美国德州仪器公司的MSP430系列超低功耗微控制器对系统的数据采集、调 理、数字化处理、发送、休眠管理等过程进行统一控制，便于在完成数据发送后立即进入休眠状态，并保持极低的静态功耗。本系统安装成本低廉、组网使用灵活等优点，且系统功耗低，其静态功耗系统连续工作时间长，且不需要其它辅助电源，从而提高了模块安装的便利性，此外，通过对无线发射功率的控制，降低了对使用环境要求，保证数据无线传输的可靠性和稳定性。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范 围之内。
权利要求1.一种氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:包括信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器和电源，其中电源分别与信号调理单元、数字化转化/计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器电连接，微控制器则分别与信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元的I/o接口信号连接，所述的信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元则通过I/o接口依次信号连接；信号调理单元测量和捕获雷击产生于避雷装置以及线路产生的信号，进行变换后再经过数字化转化/计数单元转换成数字信号，并统计出雷声次数，数字信号经无线发射单元调频后送入高频放大单元，信号功率放大后经天线向外发射。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:所述的信号调理单元选用NRF系列单片无线收发器。
3.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:所述的无线发射单元选用NRF905数传模块。
4.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:所述的高频放大单元选用IOOmW的高频功率放大器。
5.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:所述的微控制器选用的MSP430系列超低功耗微控制器。
6.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，其特征在于:所述的电源选用一次性锂亚硫酰氯电池。
专利摘要本实用新型公开了一种氧化锌避雷器运行参数无线采集系统，包括信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元、微处理器和电源，微控制器则分别与信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元的I/O接口信号连接，所信号调理单元、数字化转化与计数单元、无线发射单元、高频放大单元则通过I/O接口依次信号连接；本采集串接于避雷器接地回路中，在其内部微控制器的控制下自动按预设时间间隔对避雷器的泄漏全电流、雷击动作次数等运行参数进行采集，再采用无线方式将采集到的数据发送至安装于附近的数据集中器，完成对野外高压输电线路上和变电站内各氧化锌避雷器的运行参数的自动采集与发送。
文档编号G01R19/25GK203101496SQ201220740600
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者吕泳川, 何浪涛 申请人:自贡市三人实业有限公司