避雷器检测专利技术综述

舒心

摘  要：避雷器是目前电网最重要的过电压保护装置，其可靠性很大程度上取决于设备绝缘性能的好坏，一旦其出现故障，未能保护过电压的侵害，将会对整个电网造成巨大的损失。因此避雷器的检测对电力系统安全可靠运行至关重要。文章基于CNABS和DWPI数据库，通过检索、筛选、统计和分析国内外与避雷器检测相关的发明和实用新型专利，专利数据选取的时限为2018年5月1日之前公开的专利申请，共选取1589项专利文献为专利分析样本，对该领域专利申请量、技术原创国与目标国、申请人等做了统计分析，为行业发展和审查工作提供参考。

关键词：避雷器检测;离线;在线;绝缘性;过电压;泄漏电流;冲击电流;专利分析

中图分类号：T-18         文献标志码：A       文章编号：2095-2945（2019）28-0021-03

Abstract： Lightning arrester is the most important grid voltage protection device， with its reliability basically depending on its insulation performance. Once it fails to function properly， it can damage the whole grid as it fails to protect from voltage damage. Therefore， the reliability of lightning arrester is profoundly important to the security of the Grid. This paper is based on CNABS and DWPI database， searching， filtering， collecting and analyzing data so as totest the related inventions and utility model patents. The collected data was based on the invention applications till 1stMay 2018， and a total of 1589 patent documents are selected as patent analysis samples， and the number of patent applications in this field， the original and target countries of technology， and applicants are statistically analyzed in order to provide reference for the development and examination of the industry.

Keywords： lightning arrester detection; off-line detection; on-line detection; overvoltage; leakage current; surge current; invention analysis

引言

我國的电力工业发展迅猛，提高电电力系统的安全性至关重要。根据实际的生产运行分析，在110～500kV设备事故中，雷击造成的输电线路跳闸占总次数的第1位，已严重影响了电网的安全可靠运行，电力线路分布广，地处旷野多，线路的雷害事故占很大比重，尤其是沿海地区表现尤为突出。线路落雷后，沿输电线路传人变电站的侵入波威胁到变电站内的电气设备，是造成变电站事故的重要因素[1-2]。对避雷器工况和健康状况连续或定时进行的预防性检测，对保证电力系统安全可靠运行至关重要。

1 避雷器检测的技术分解

避雷器的检测主要以绝缘性能的检测为主，在专利库和非专利库进行检索，根据检索结果，可知，目前已有多种避雷器检测方法，按照检测时避雷器的所处工况划分，检测主要分为离线检测和在线检测，其具体的技术分解图如表1所示。

2 避雷器检测专利申请分析

本文在中国专利检索系统文摘数据库（CNABS）、中文专利全文库（CNTXT）和德温特世界专利数据（DWPI）中结合关键词和分类号对避雷器检测技术领域的专利文献进行检索。根据专利库检索得到有关国内外专利申请的分析数据样本，经过人工筛选去噪，针对1589篇专利文献（涉及国别包括国内专利932项，国外专利657篇），得到如下结果。

2.1 申请量趋势

图1分别展示了在全球范围和中国范围内有关避雷器检测技术的专利申请量年度分布图，其中全球范围数据包含中国范围数据，由于中国的有关避雷器检测技术的专利申请量占到全球范围内的近3/5，因此中国的申请量趋势与全球大致处于同步的状态，这是由于在避雷器检测技术领域，方法类的发明专利占据了重要的位置，并主要集中在中国;而在国外，由于在判定侵权方面存在一些困难，因此有关于专利的布局则更偏向于装置或者系统。

如图1所示，趋势图是从1999年开始统计的，但根据检索情况，从1984年开始，就出现了有关避雷器检测的专利申请，然而根据有关文献的记载[3-4]，有关避雷器的研究早在上世纪70年代就已经出现并且在日本和欧洲地区投产使用，说明企业和科研机构尚未对避雷器的检测技术产生足够的关注，一直到2007年之前，有关避雷器检测技术的专利申请量较少，一直不超过每年20件，表示该时期技术革新较慢，处于新兴技术萌芽阶段。从2007年到2011年属于避雷器检测技术的发展期，申请量开始呈现逐年快速上升阶段，这主要是由于该时期全球电力系统发展进入技术突破期，电力系统的可靠性和稳定性逐步受到广泛的关注和重视，促使人们在避雷器检测领域不断的进行技术革新;2012年起，有关避雷器检测技术的年专利申请年突破了100件，并在2015年达到了峰值165项，之后虽然略有下滑，但仍保持较高的申请量，其表明避雷器监测技术仍然是专利技术热点。整体来看，避雷器检测技术研究现在仍然具有比较高的研究热度，并且处于稳步发展中。

2.2 技术原创国与技术目标国

专利申请的地域分布可以反映出各个国家或地区的专利技术实力和市场应用情况，目标国表征了一个國家的市场在该领域的重要程度。本文对分析样本的优先权字段进行分析，得到了避雷器检测技术专利申请的原创国和目标国的分布图2，从图中可以看出，在避雷器的检测领域，日本和中国均为主要的技术原创国以及技术目标国，其专利申请数量基本占据了总量的90%。在中国，以国家电网为代表的一系列电网公司以及研究院在避雷器检测领域投入了大量的工作。而日本在电性检测方面本来就发展迅速，并且作为电气制造业的先驱，以三菱电机、明电舍为代表的日本电气公司在避雷器检测方面进行了较多的专利布局。

2.3 国内外技术分支分布情况

如前文所述，考虑到中国和日本在避雷器检测技术领域的专利申请量的明显优势，在国内外技术分支分布情况中，本文重点分析了日本和中国的技术分支的分布情况，具体如图3和图4所示：

由上图可以看出，无论是中国还是日本，基于泄漏电流的避雷器在线检测都是申请的主要热点。而浏览现有技术，对于避雷器的在线监测而言，漏电流作为主要的监测参数，但并非单一的监测对象，在泄漏电流的检测分布中，有90%以上的专利文献中包括至少两项的监测参数，其中最常见的就是泄漏电流结合冲击次数的监测，接下来是泄漏电流结合冲击次数以及温度，因此在检测领域，多参数检测更能反映避雷器的运行状况，也更能确保检测的全面性以及可靠性。其次，对于漏电流检测而言，在日本，基于补偿法的泄漏电流检测的专利申请量处于明显的优势（55%），而在中国，三次谐波算法与补偿法的申请量则差不多（43%和39%）。而由于可实现性不高，无论是在日本还是中国，有关基波法的专利申请量都较为少见（12%和18%）。而对于不包含泄漏电流在内的其他在线避雷器检测方法而言，日本的申请量比例要明显高于中国，基于局部放电的在线避雷器检测技术的专利申请量占据了该部分的72%，由此可见，基于局部放电的故障检测也是可以作为避雷器故障判定的主要参数。

对于离线检测手段而言，同样的，基于冲击测试的避雷器老化/劣化的专利申请量明显大于绝缘参数的检测，这可能是因为冲击测试对避雷器而言具有特殊性，而绝缘参数检测则对所有电子产品而言具有普遍的适应性，因此针对于避雷器的绝缘参数检测装置或者方法的专利较少也是可以预期的。

3 结束语

本文通过分别在全球专利数据库和中文专利数据库中进行检索，获取了与避雷器检测技术相关的各方专利数据，选取相应指标参数，针对上述数据展开统计与分析，实现了对避雷器检测技术领域专利申请状况和相关信息的全面掌握，并基于这些信息可以得出，随着避雷器本身性能的不断进步，对避雷器的检测要求也会越来越高;无线数据传输，同步检测技术，分布式检测以及数字信号处理等技术使得避雷器检测也逐步朝向智能化和多元化发展。而对于基于泄漏电流的避雷器在线监测来说，由于被测信号小， 测量误差和计算误差对测量精度影响大;非线性特性、高次谐波和相间耦合电容因素的不确定性， 使得精确求解问题相当困难。在诸因素中相间耦合电容和系统电压谐波是制约阻性泄漏电流测量精度的主要因素，因此，消除相间耦合电容和系统电压谐波的影响是本领域主要的发展方向。

参考文献：

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