输变电系统氧化锌避雷器在线监测系统分析

周智

摘要：随着科学技术的发展，我国的自动化技术有了很大进展，氧化锌避雷器的自动化发展水平越来越高，电力系统的内部检修能力逐步提高。专家都非常重视输变电系统氧化锌避雷器使用过程中的状态参数。在线维修过程中，需要掌握设备的相关参数。从长远发展的角度来看，运用输变电系统氧化锌避雷器在线监控系统进行实际维修至关重要。基于此，结合实际情况全面分析输变电系统氧化锌避雷器在线监测系统，以期为相关人员提供帮助。

关键词：输变电系统;氧化锌避雷器;在线监测系统

引言

避雷器是电力系统中重要的预防及保护类设备，能够准确并及时掌握其运行状态并开展必要的检修对电力系统的安全运行至关重要，其性能优劣将直接影响电网的安全稳定运行。本文提出了一种基于多传感器的避雷器工作状态的监测装置，其通过多个传感器采集避雷器运行时的多种数据并采用一定的算法加以融合，计算出避雷器是否存在需要检修或将要损坏的萌芽状态，以准确反映避雷器的工作状态及性能，从而提前对其进行状态检修，保障避雷器的正常使用。

1氧化锌避雷器

氧化锌避雷器的工作原理主要是指，当雷击出现时，氧化锌避雷器接线端口会产生过电压，进而激发避雷器内部的阀片进行非线性工作，从而使氧化锌避雷器处于导通状态，将雷击中的电流通过氧化锌避雷器的引进而引向大地，进而避免了雷击电压对电力设备以及输电线路的破坏。

2氧化鋅避雷器在线监测系统的整体框架

传统操作模式下，国内多数电力企业的监控系统非常原始和孤立，不仅增加了工作人员的工作量，而且不能全面分析相关监测数据，无法快速找到故障。因此，需要建立一套集管理、控制和诊断于一体的变电设备监测系统。建立一套新的氧化锌避雷器在线监测系统能够实现变电设备的在线监测，促使整体信息技术框架更加规范和统一。实际使用过程中，规范各种类型监测装置的内部数据后，再实现接入和控制，只有这样才能全面实现氧化锌避雷器在线监测系统的预警、分析和评估功能。避雷器在线监测系统主要遵循“三层两网”的原则全面实施。其内部主要由过程层、间隔层、站控层、过程层网和站控层网组成。这些内部结构能够更好地实时监测和评判系统状态的。企业往往通过与网络连接，全面收集来自变电局的各种数据，并全面存储和诊断内部内容。每一个氧化锌避雷器对应专用的电压监测装置，实际操作过程中能够发挥更大的作用。

3层次结构

a）基础配置层。用于规范系统各层之间的数据交换，包括监测类型编码管理、监测信息参数管理等内容;维护监测信息告警规则;读取站控系统最新配置信息、对站控系统端下发控制指令（写配置、数据重传、数据召唤）;b）采集层。通过标准的数据通讯规约将在线监测数据按照标准格式统一采集到公司的主站，并进行必要的过滤、换算、组合等数据加工和处理。数据采取定期推送的方式进行获取;c）展现及应用层。提供组合监视、数据查询统计、数据综合展示、综合监控报表等功能;d）高级应用层。以图形化展示的方式实现任意装置、任意监测类型的数据对比及趋势分析。

4系统功能内容

整个输变电系统中，氧化锌避雷器能够在使用过程中发挥更多功能，主要由以下几项内容组成。a）全面综合展示各类地理图形。用户可以全面监控电网内部的内容，第一时间熟知变电站的位置。使用过程中，能够通过展示警告装置全面监测变电站运行情况，并全面监测装置所显示的数据。b）全面展示各种类型的数据。整个模块可以在第一时间展示包括表格、组成图以及与其他设备相关的详细信息，并直观传递相关数字和图像信息。c）全面组合监视。全面提供各项警告和信息监视功能的目的是全面监视当前登录人在管辖范围内所应用设备的各种情况。一旦设备处理出现任何问题，能够在第一时间提供处理各项告警信息的功能。

5避雷器监测系统硬件结构

监测终端的电路设计采用可编程逻辑技术，采用的器件是复杂可编程逻辑器件CPLD。CPLD是从PAL和GAL器件发展出来的，相对而言规模大、结构复杂，属于大规模集成电路范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。以CPLD为主要的硬件载体完成对前端电流信号的测频及对频值的采集方案。微处理器中以STM32单片机为核心对设备的工作过程进行控制并能接收采集到的信息进行有效分析处理，实现对A/D转换芯片的信号频率的测量和实时采样控制，实现与数据存储模块、看门狗模块、报警模块的互联，还可完成数据的缓冲、传输、处理等。由于避雷器泄漏电流非常微弱，且变电站电磁环境复杂，电磁干扰强烈，精确测量泄漏电流幅值和相位具有很大困难，故在硬件设计时，要充分考虑传感器的选型以及信号滤波、放大处理。通过高精度电流传感器获取MOA的泄漏电流，然后将获取的电流信号通过程控放大电路进行放大。放大后的信号送入A/D转换电路进行模数转换;微处理采用STM32单片机，其具有高性能、低成本、低功耗的特点，温度传感器、湿度传感器和污秽度传感器选用瑞士Sensirion公司的传感器，该传感器采用芯片SHT11，具有集放大电路、A/D转换电路及存储器于一体的功能，芯片是两线数字接口，完全数字量输出，无需微调，可与微处理器直接相连，外围电路简单。放大模块用于将泄漏电流传感器采集到的电流进行转换放大处理，泄漏电流传感器采用法拉第的方式将光纤直接绕在电流线上进行采集数据，A/D转换模块将放大模块处理的信号进行模数转换，FFT模块将转换后的数据进行快速傅里叶变换;电源模块采用直流12V、3.3V两个电压等级进行供电，其中直流12V由输入电压为AC85～305V、输出电压为DC12V的金升阳LH10-13B12-10W电源模块转换而来，主要用来为液晶屏模块提供直流12V电压;直流3.3V由上级输出的DC12V经过VRB1203ZP-6WR2电源模块转换而来，对整个监测装置供电;液晶显示模块用来对微处理器处理后的数据进行显示，当微处理器融合处理的数据偏离上位机设定的阈值时，报警模块进行报警提示。

6实际案例

某电力系统内部主要接入了输入变电站系统氧化锌避雷器设备，并在其中投入标准的变电在线监测装置全面采集、传输和管理数据。整个系统可以启动包括无线电流、电压传感器和其他设备所发出的信息，之后将信息汇总到采集装置。采集和处理相关数据后，上传至计算机。安装避雷器绝缘监测器后，运行正常的设备占总体的93%，运行异常的设备只占总体的7%。其中，16.8%的设备出现数据传输不正确的现象，23.8%的避雷器在在线监测过程中不会发生很大变化。由于氧化锌避雷器在使用过程中和实际使用状况不相符，导致设备在使用过程中会出现持续警报现象。但是，经过改造后，异常数据传输现象得到转变，整体设备运行过程更加可靠。

结束语

综上所述，变电站氧化锌避雷器在线监测系统具有结构简单，抗干扰能力强的特点，而通过该机系统对异常运行的避雷器数据进行收集与处理，更是进一步为氧化锌避雷器状态的历史记录查询和对比分析提供了基础，以便更加直观地对氧化锌避雷器状态进行精准的辨别，确保氧化锌避雷器能够更加健康安全的运行，进而为保障电力系统以及电气设备的安全运行提供保障。

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