[01400403]电力用避雷器监测技术及应用

1.课题的来源和背景 电力系统的供电可靠性关系到国计民生,如何有效地保障电力系统的安全、可靠运行一直是电力部门的一个重要课题。避雷器的安全运行是整个电力系统安全运行的重要基础,如果避雷器在电网中运行时发生故障造成绝缘缺陷,则将会发生影响设备和电网安全运行的绝缘事故。项目研究根据电网结构优化调整方向,配合电力系统数字化的大力建设进行,项目2011年得到了四川省教育厅立项支持（项目编号：11ZA128）。研究成果提高行业产品的科技含量和附加值,减少设备监测费用,降低运行成本,有力地支持电力系统的可持续科学发展。 2.技术原理 项目结合现在正快速发展的嵌入式技术、数据采集、无线网络传输技术和数据库技术,集数据采集、处理、远程传输、后台软件系统进行避雷器用智能化监测技术和应用的研究;利用数据采集和无线数据传输实时监测避雷器的状况以及当地的雷击频率和电压,从而能有效的解决避雷器的隐患;针对电力设备数字化监测发展需求,研究开发一种成本低廉、实用性强、高效率、应用范围广的避雷器用监测器;通过项目研究实现电力避雷器在线安全监测,提高电力运行安全性,促进电力设备数字化监测技术的进步。 选择有效的阻性电流作为检测方法,通过雷击计数、泄漏电流及电压的取样,以及信号的分析处理,采用GPRS远程无线传输技术、传感技术及微电子技术相结合,设计一种基于RS-485总线与GPRS技术的分布式避雷器用远程实时在线检测器。主控芯片以STC单片机为处理器,利用CS5463 CN芯片完成对避雷器运行时电流及电压的读取,并且使用RS-485模块进行数据传输至一个中心节点,中心节点通过GPRS将其传输到远程数据中心,通过对其数据的对比分析,实现对避雷器的远程实时在线监测。用低通滤波器抑制高频电磁干扰,采用前置放大提高信噪比,采用带屏蔽的双绞线作为RS-485总线的传输线。在PCB板的设计中,地线的宽度尽量的加宽来降低导线的电阻,同时地线采用闭环设计来提高抗干扰的能力。为了防止由于干扰而导致程序跑飞或陷入死循环,采取如软件陷阱、冗余及看门狗等,从而保证了程序的正常运行。 装置采用闭合式电磁回路,利用新型磁体材料变流器代替氧化锌电阻片,大直径铜线作原边线圈及雷电流接地通道,比氧化锌电阻片承受更大冲击雷电流且无残压。当雷电流通过避雷器时,位于其接地端的监测装置便会通过其内部磁环变流器的原边感应雷电流到副边,感应电动势产生电磁力促使电磁机械部件动作,从而记录雷击次数。此外,监测装置内部加入了信号取样电路及配置了传感器,通过精密接口,将采集到的数据信号引出至数据采集系统。数据信号通过屏蔽性能或抗干扰性能强的通讯总线与上位机即避雷器数据采集终端 PC 机相连接,PC 机安装上智能化分析软件就可以实时监测避雷器运行电压、全电流、泄漏电流、阻性电流等性能参数,并进行记录和分析报警。 3.性能指标 符合国家标准JB2440-91《避雷器用放电计数器》,JB/T10492-2004《交流无间隙金属氧化物避雷器用监测器》的相关技术规定。残压远小于所配避雷器残压的1%,最大不超过0.1kV,到达5类监测器标准。电流范围及等级指数满足0～10mA（有效值）。远程在线检测、报警、分析。 4.技术的创造性与先进性 选择有效的阻性电流作为检测方法,通过雷击计数、泄漏电流及电压的取样,以及信号的分析处理,采用GPRS远程无线传输技术、传感技术及微电子技术相结合,设计了一种基于RS-485总线与GPRS技术的分布式避雷器用远程实时在线检测器,获得国家实用新型专利：“一种避雷器用远程实时在线监测器 ZL201220166594.X”。通过结构和工艺创新,取消传统监测装置的阀片结构,采用磁环变流器和放电间隙元件代替传统监测器中的阀片,获得国家发明专利：“一种避雷器用无残压监测器ZL200810147809.1”。 5.技术的成熟程度,适用范围和安全性 采用了基于传感器技术和无线网络技术的MOA在线监测的方案。以STC单片机为处理器,利用CS5463 CN芯片完成对MOA运行时电流及电压的读取,并且使用RS-485模块进行数据传输至一个中心节点,中心节点通过GPRS技术将其传输到远程数据中心,实现对MOA的实时在线监测。技术产品过国家权威检测部门“国家检测中心西安高压电器研究所”、“国家避雷器质量监督检测中心型式试验检测”。技术成果产品主要用途：主要用于10～500kV各类避雷器的运行远程在线监测。项目产品广泛用于电力行业电网系统运行中的发电,输电,变电的三大主要环节。 6.应用情况及存在的问题 项目产品销售北京、上海、天津、重庆、浙江、江苏、陕西、辽宁、四川及周边等地电力系统行业。项目成果取得了良好的经济和社会效果,但市场推广力度不够,尚需成果产品工艺和智能化水平等方面进行深入研究。