一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置的制作方法

本技术涉及电力安全领域，更具体的涉及一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置。

背景技术：

1、输电线路是雷击灾害的高发区，无论是直接雷击，还是感应雷击，都可能损坏输电线路设备，同时也可能造成与其相连的设备发生损坏。因此，为了确保电力系统的高压输电线路正常运行，必须装设防雷保护装置，以此确保输电线路安全可靠运行。

2、避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备，它接入被保护电气设备后可以限制雷击过电压或操作过电压。但是由于存在避雷器结构缺陷、密封不良、内部阀片受潮等原因，导致泄漏电流急剧增加。一旦moa发生热崩溃，将导致moa爆炸事故，引起线路停电。为防止moa爆炸引发事故，电力行业规定每一至二年对moa必须进行一次停电或带电测试。此外，在每台moa的接地回路上串接一只电流表,从泄漏电流读数的大小来判别moa的绝缘状况,巡视人员每天对moa的运行泄漏电流进行记录。这种预防性检查moa绝缘损坏的方式，需耗费大量的人力物力，因此，需要一种长年稳定工作的moa监测装置来监视moa的运行参数，以保障moa的可靠运行，一旦发生问题，必须能够及时发出报警信号，我们注意到十多年前的进口品牌开关设备就已经在内部装入了moa监测装置，装置采用电池供电，几年运行下来，大部分电池已经失电，其功能也随之失去，发生这样的问题后，又无法更换或者维修，成为永久的缺陷，因此急需研究一种不需要电源供电的避雷器监测装置。

技术实现思路

1、 本实用新型为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置 ，能够实时在线监测氧化锌避雷器的运行情况，对氧化锌避雷器的泄漏电流采用了动态实时采样、记录和分析，能够早期发现氧化锌避雷器的绝缘故障，并将采集的泄漏电流通过lcm101-1显示芯片显示出来。

2、为了解决为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：包括有电流取样传感器，微能量收集电路、电流信号采集单元、信号隔离单元、微处理器、按键显示单元，电流取样传感器的输出端分别与微能量收集电路和电流信号采集单元的输入端连接，微能量收集电路采用超低功耗电压监测芯片s80848和mos管及外围电路组成，电流信号采集单元的输出端连接到信号隔离单元的输入端、信号隔离单元的输出端直接与微处理器的i/o口连接，按键显示单元，按键单元的输出端与微处理器输入端连接，显示单元的显示芯片采用超低功耗的笔段lcm101-1显示，把泄漏电流值通过lcm101-1显示，巡检工作人员只需按下唤醒键即可观察避雷器的运行状态。

3、本申请技术方案中，电流取样传感器采用氧化锌阀片电流传感器，氧化锌阀片电流传感器由一片耐压为600v的 直径 60mm 的氧化锌阀片和2个弹簧片及两个螺栓螺母和非金属外壳组合而成，2个弹簧片分别放置在氧化锌阀片的两侧，两个螺栓用螺母固定，确保与弹簧片可靠接触，氧化锌阀片与 2 个弹簧片同时放置非金属外壳内部，该氧化锌阀片电流传感器具有高压击穿和低压高阻性特性，对氧化锌避雷器起到保护作用，同时满足正常工作时电流信息的采集和能量的收集。

4、 在一个实施方式中，微能量收集电路采用由整流桥、高压电容、超大容量电解电容、mos管、电压监测芯片 s80848构成，避雷器泄漏的交流电流通过阀片转化成直流通过电阻电容对s80848充电,当s80848的输入电压达到门槛电压，监测芯片开始工作，s80848 电压输出高电平，mos 导通，给后端设备进行供电。

5、 在一个实施方式中，电流信号采集单元 采用cmos超低功耗cm7555和电位器及外围电路构成多弦振荡电路，把避雷器泄漏电流信号转换成频率信号，通过微处理器处理。

6、优选地，信号隔离单元采用tlp521隔离，由于避雷器运行环境比较恶劣，雷击时常发生，干扰十分严重，本申请巧妙的把前端高压信号通过光耦与微处理器信号完全隔离开，起到抗干扰作用，提高产品的整体性能，emc 电磁兼容性得到加强。

7、在一个实施方式中，微处理器均采用st公司的八位微处理器stm8l151k4t6，该微处理器具有较强的电磁兼容性及抗电强度，休眠功耗仅仅为5微安，应用在现场没有电源的场合恰到好处，使整机性能得到提高。

8、在一个实施方式中，按键显示单元的按键采用2个橡胶薄膜开关，1个是设置键、1个是唤醒键，显示单元的显示芯片采用超低功耗的笔段lcm101-1显示，把泄漏电流值通过lcm101-1显示出来。

9、本实用新型与现有技术相比，具有以下特点：利用电流取样传感器对氧化锌避雷器起到保护作用，同时满足正常工作时电流信息的采集和能量的收集，安装和拆卸方便，便于维修，微处理器没有采用常规的stm32，而是采用超低功耗的stm8l151，大大提高了整机性能，整机全速运行功耗500微安，休眠功耗5微安，避雷器泄漏电流只要50微安，微能量收集电路就可以收集能量，由于后端的输出电流远远低于前端的充电电流，保证装置长期稳定的运行，信号采样采用低功耗cmos7555转换成频率信号，通过光耦隔离连接到微处理器处理，显示采用超低功耗lcm101-1显示，装置内部具有完整的过流过压防雷击电路，抗干扰性及电磁兼容性得到加强。

技术特征：

1.一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：包括有电流取样传感器，微能量收集电路、电流信号采集单元、信号隔离单元、微处理器、按键显示单元，电流取样传感器的输出端分别与微能量收集电路和电流信号采集单元的输入端连接，微能量收集电路采用超低功耗电压监测芯片s80848和mos管及外围电路组成，电流信号采集单元的输出端连接到信号隔离单元的输入端、信号隔离单元的输出端直接与微处理器的i/o口连接，按键显示单元，按键单元的输出端与微处理器输入端连接，显示单元的显示芯片采用超低功耗的笔段lcm101-1显示，把泄漏电流值通过lcm101-1显示，用于监测避雷器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述电流取样传感器采用氧化锌阀片电流传感器，氧化锌阀片电流传感器由一片耐压为600v的 直径 60mm 的氧化锌阀片和2个弹簧片及两个螺栓螺母和非金属外壳组合而成，2个弹簧片分别放置在氧化锌阀片的两侧，两个螺栓用螺母固定，确保与弹簧片可靠接触，氧化锌阀片与 2 个弹簧片同时放置非金属外壳内部，该氧化锌阀片电流传感器具有高压击穿和低压高阻性特性，满足正常工作时电流信息的采集和能量的收集。

3.根据权利要求1所述的一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述微能量收集电路主要由整流桥、高压电容、超大容量电解电容、mos管、电压监测芯片 s80848构成，避雷器泄漏的交流电流通过阀片转化成直流通过电阻电容对s80848充电,电压监测芯片开始工作，s80848 电压输出mos 导通，给后端设备进行供电。

4.根据权利要求1所述的一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述电流信号采集单元采用cmos超低功耗cm7555和电位器及外围电路构成多弦振荡电路，把避雷器泄漏电流信号转换成频率信号。

5.根据权利要求1所述的 一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述信号隔离单元，把避雷器泄漏电流转换的频率信号通过tlp521隔离使得避雷器泄漏电流信号转换成频率信号与微处理器完全隔离开，emc电磁兼容性得到加强。

6.根据权利要求1所述的一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述微处理器，采用stm8l151k4t6, 微处理器把避雷器泄漏电流的频率信号通过插值换算，查表最终转换成泄漏电流值，监视避雷器的运行。

7.根据权利要求1所述的 一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，其特征在于：所述按键显示单元，按键单元的输出端与微处理器输入端连接，按键采用2个橡胶薄膜开关，1个是设置键、1个是唤醒键，显示单元的显示芯片采用超低功耗的笔段lcm101-1显示，把泄漏电流值通过lcm101-1显示出来，达到监视避雷器运行的目的。

技术总结
本技术涉及电力安全领域，更具体的涉及一种无源式氧化锌避雷器泄漏电流在线监测装置，包括有电流取样传感器，微能量收集电路、电流信号采集单元、信号隔离单元、微处理器、按键显示单元，微能量收集电路采用超低功耗电压监测芯片S80848和MOS管及外围电路组成，电流信号采集单元的输出端连接到信号隔离单元的输入端，显示单元的显示芯片采用超低功耗的笔段LCM101‑1显示，能够实时在线监测氧化锌避雷器的运行情况，对氧化锌避雷器的泄漏电流采用了动态实时采样、记录和分析，能够早期发现氧化锌避雷器的绝缘故障。

技术研发人员：汪晓庆,刘锦锋,张翔
受保护的技术使用者：常州帕斯菲克自动化技术股份有限公司
技术研发日：20230110
技术公布日：2024/1/12