一种避雷器运行状态检测方法和装置与流程

本发明涉及避雷器运行状态检测，具体为一种避雷器运行状态检测方法和装置。

背景技术：

1、在电力系统中，金属氧化物避雷器作为过电压保护设备之一，其不仅影响电气设备安全运行，同时也对电力系统的经济效益，尤其是对超高压输电系统主干网的运行可靠性，具有重要的影响。

2、雷害是影响电网运行安全主要因素之一，因雷击导致的配电线路跳闸故障在总配网故障中所占的比例超过60％。一旦受到雷击损坏，会直接影响到电网的安全可靠运行，且造成不可预料的严重后果。在电力系统中，金属氧化物避雷器作为过电压保护设备之一。金属氧化物避雷器受大气温度、湿度以及感应、操作和雷电过电压等因素影响发生老化劣化，这些因素影响下的避雷器内部的一些绝缘缺陷往往并无预防性试验下的明显特征，光靠预防性试验无法真实反映金属氧化物避雷器的真实绝缘情况。但由于避雷器数量大、分布广，带来了巨大的日常运维、停电检修、故障处理的人力和经济压力。而现场所使用的表针式监视器已完全不能满足现在电网运行检修的要求。

3、氧化巧避雷器的总体故障率相对较低，但也有多起外部或内部原因造成的故障，其主要的原因：

4、1、内部受潮引起的故障；

5、2、氧化巧阀片老化引起的故障；

6、3、环境污秽影响引起避雷器损坏；

7、4、异常运行条件及其它原因引起避雷器事故。

8、因为氧化巧避雷器在系统中的重要作用，真运行状况直接关系到电网运行稳定性，因此关注其自身运行状况就是非常重要的工作。而现场所使用的表针式监视器已完全不能满足现在电网运行检修的要求，因此必须引入在线监测技术，提高整个电网安全稳定运行水平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种避雷器运行状态检测方法和装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种避雷器运行状态检测装置，包括高压电、避雷器本体、避雷器运行状态检测嵌入式设备、上位机管理软件和穿线电流互感器；

3、所述避雷器本体分别与高压电和穿线电流互感器之间电性连接，所述穿线电流互感器与避雷器运行状态检测嵌入式设备电性连接，所述避雷器运行状态检测嵌入式设备与上位机管理软件之间信号连接；

4、所述避雷器运行状态检测嵌入式设备由ac-dc电源模块、电流转电压放大器、adc、主控制器、显示屏和物联网通讯模块组成，所述电流转电压放大器与adc之间电性连接，所述adc与主控制器之间电性连接，所述主控制器分别与ac-dc电源模块、通讯模块和显示屏电性连接。

5、作为本发明的进一步改进，所述通讯模块采用5g物联网模块，通讯模块云管理平台远程设置雷电流报警阈值、漏电流报警阈值，具有故障报警功能，通讯数据传输自身加密。

6、作为本发明的进一步改进，所述主控制器的电路如下：

7、u1的第37引脚接有r32，u1的第41引脚接有t3，u1的第58引脚接有d7，d7的一端接有r83，u1的第57引脚接有d3，d3的一端接有r84，u1的第56引脚接有s2，u1的第6引脚接有d3，u1的第94引脚接有r21，u1的第14引脚分别接有r26、c43以及s3，c43和s3之间并联。

8、作为本发明的进一步改进，所述ac-dc电源模块把220v交流电转换为12v、5v、3.3v三组直流电，给系统各模块进行供电。

9、作为本发明的进一步改进，所述主控制器采用stm32f103芯片，stm32f103芯片为微控制器采用cortex-m3内核，cpu最高速度达72mhz。

10、作为本发明的进一步改进，所述显示屏的尺寸为7寸，用于显示放电次数、基波阻性电流及避雷器的工作状态。

11、作为本发明的进一步改进，所述ac-dc电源模块的电路如下：

12、第一个tps5430ddar的第4引脚分别接有r202和r201，r201的一端分别接有15uh、c203和r203，15uh的一端分别接有d201、c202以及tps5430ddar的第8引脚，d201的一端接在c203的一端上，r203的一端分别接有c204和c205，c201和c205之间并联，第一个tps5430ddar的第6引脚和第9引脚相接后接在c201的一端上，c201的另一端接有10uf，10uf的一端接在第一个tps5430ddar的第7引脚上；

13、第二个tps5430ddar的第4引脚分别接有r302和r301，r301的一端分别接有15uh、c303和r303，15uh的一端分别接有d301、c302以及tps5430ddar的第8引脚，d301的一端接在c303的一端上，r303的一端分别接有c304和c305，c301和c305之间并联，第一个tps5430ddar的第6引脚和第9引脚相接后接在c301的一端上，c301的另一端接有10uf，10uf的一端接在第一个tps5430ddar的第7引脚上。

14、作为本发明的进一步改进，所述通讯模块的电路如下：

15、u2的第9引脚接有d9，d9的一端接有r14，u2的第19引脚接有s1，2的第15引脚接有d10，u2的第13引脚和第14引脚相接后接有c75。

16、一种避雷器运行状态检测方法，

17、原理：避雷器电阻r存在非线性即i≥3，阻性电流中必然存在3次谐波分量。1个50hz基波对应3个三次谐波的波形，其中的1个三次谐波过零点与基波过零点重合，即“同相”，另两个分别与基波相差120°和60°(或240°)，亦即，通过测量三次谐波的相位，可以推算出基波的相角有3种可能结果。而已知，基波的相位与全电流的相位相差接近90°。得到基波电压的相位后，通过全电流进行傅利叶分解，即可得到容性电流向量，再用全电流减去容性电流即可得到阻性电流。

18、具体检测方法如下：

19、步骤一、通过避雷器运行状态检测嵌入式设备获取避雷器本体的全电压ux和全电流ix；

20、步骤二、将检测到的避雷器本体电压值ux和电流值ix进行谐波分析，根据傅里叶变换，获得：电压基波u0、电流基波i0、电压各次谐波ukm及其谐波初相位αk、电流各次谐波ikm及其谐波初相位βk；

21、步骤三、与校准的基波分量、谐波分量进行比较，获得电压与电流的基波增加量δu0和δi0、谐波增加量δukm和δikm；

22、步骤四、绘制δu0、δi0、δukm和δikm的变化曲线；

23、步骤五、分别与所设置的避雷器本体状态矩阵告警阈值进行比较，形成避雷器本体的状态信息报告，发送至上位机管理软件。

24、作为本发明的进一步改进，所述步骤一中将电流信号的幅度、和时间设置阈值，超过设置时间范围内电流幅值超过阈值的作为雷击一次，并发送到平台；

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、该避雷器运行状态检测方法和装置，通过金属氧化物避雷器本体的运行状态进行实时检测，并发送运行状态数据至电网管理平台，无需工作人员至现场对金属氧化物避雷器本体进行运行状态监测，可以及时有效地掌握设备的运行情况，对变电站金属氧化物避雷器本体早期故障及时发现，提升变电站安全运行水平，避免重大事故发生，及时消除缺陷和隐患，大大延长设备的使用寿命，同时节省大量的人力成本和经济成本；

27、避雷器运行状态检测嵌入式设备对避雷器本体的全电流、阻性电流、容性电流、雷击次数等参数进行实时在线监测，可实现对高压电气设备的绝缘状况进行实时监测；同时，通过分析监测数据，实现金属氧化锌避雷器工作状态及故障状态分析，及时发现避雷器潜在的故障并为状态检修提供重要的数据依据，为电力系统安全、可靠、稳定、经济的运行提供了一个强力、可靠的保证，为运行检修人员提供可靠的设备绝缘信息和科学的检修依据。