基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法

技术领域

本发明涉及氧化锌避雷器带电检测技术领域，具体是一种基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法。

背景技术

氧化锌避雷器在长期运行过程中会出现内部绝缘受潮及阀片老化等缺陷，从而导致避雷器泄漏电流的增加，严重时还会引起热崩溃，影响电力安全生产。因此定期进行预防性试验是确定其工作状态是否良好的必要且有效途径。

近年来，供电可靠性要求的提高使得氧化锌避雷器试验已由原来的停电预试为主转为带电测试为主。氧化锌避雷器带电测试可以在无需停电的情况下，通过对避雷器阀片的泄漏电流中阻性分量的测量，判断避雷器阀片的老化和受潮情况，有效减少停电次数。实现了避雷器安全运行的可靠性，对电力系统安全运行具有重要意义。

目前国内外的避雷器带电测试技术多为有线测试，但是存在以下弊端：

1、电流测试线长度不足，无法三相同时测量。受电压等级、生产厂家等因素的影响，各氧化锌避雷器相间距离长短不一，现有标准电流测试线的长度无法满足部分现场测量需求。电流线的长度不足使得部分设备只能单相逐次测量，这一弊端不仅增加接线次数，加大工作强度，同时由于不能同时获得三相数据，导致试验数据分析准确度降低。

2、电流测试线增加试验安全隐患。试验现场，较多的测试线极易引起误拖拽，缠绕绝缘梯等现象，产生安全隐患；如测试线绝缘皮破损，还可能增加试验人员直接接触一次设备的风险。

3、电流测试线过长，增加信号干扰，影响测量数据准确性。电流测试线过长，在变电站强电磁场干扰下，测量数据容易受干扰，降低避雷器全电流的测量准确度，进而影响对一次设备健康的准确评估。

4、电流测试线无法满足低阻状态下避雷器泄露电流的有效接入。现有氧化锌避雷器带电测试仪大多只适用于接地引下线带高阻型泄露电流表的避雷器，对于低阻状态下避雷器则无法有效接入泄露电流。

公布号为CN 105137269 A的专利文献公开了一种分布式无线同步氧化锌避雷器带电检测装置，包括无线基站、泄露电流采集单元、参考电压采集单元、操作终端，所述操作终端通过无线局域网分别与所述泄露电流采集单元、所述参考电压采集单元进行通信连接，所述无线基站通过移动无线网络外接GPS/BD卫星，所述无线基站与所述GPS/BD卫星通过移动无线网络分别与所述泄露电流采集单元、所述参考电压采集单元相连接。该发明可以一次性检测多条线路甚至变电站全站的氧化锌避雷器工况，具有体积小、线缆配件少的优点。但是，该发明无法实现接地引下线带高阻型泄露电流表、低阻型泄露电流表或在线监测装置的避雷器的泄露电流的准确检测。

公布号为CN 102830319 A的专利文献公开了一种氧化锌避雷器绝缘状态带电检测装置及方法，主机机箱采用CPCI式结构，主机机箱内设有测量连接线缆、信号调理电路、数据采集及处理电路、工业控制计算机，各部分电路通过底端连接电路板进行连接；主机机箱上设有触摸式显示屏。该发明能够在不需要引出电压互感器二次信号的情况下准确稳定的测量避雷器阻性电流，从而有效地获得避雷器在运行电压下的状态，保证设备的安全稳定运行。但是，该发明同样未能解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，实现无线化、同时远程同步电流采样，适用于接地引下线带高阻型泄露电流表、低阻型泄露电流表或在线监测装置等多种情况下的避雷器的准确检测。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，包括以下步骤：

S1：在A、B、C三相氧化锌避雷器上分别布设电流同步采集模块，电流同步采集模块串联到计数器与避雷器泄漏电流引下线之间，进行泄漏电流采集；

S2：电压同步采集模块并联到PT二次电压，进行电压采集；

S3：氧化锌避雷器带电测试主机向电压同步采集模块和三个电流同步采集模块无线发送同步采集信号；

S4：电压同步采集模块和三个电流同步采集模块将采集的电压、电流数据汇总到氧化锌避雷器带电测试主机进行FFT计算，最终得到全电流、阻性电流和角度试验结果。

进一步的，所述电流同步采集模块包括钳式电流传感器、AD芯片、ARM处理器、同步模块、无线模块、电源模块、锂电池、电量采集模块和LCD显示屏，所述钳式电流传感器与所述AD芯片连接，所述无线模块、同步模块与所述AD芯片依次连接，所述AD芯片、同步模块、无线模块、电源模块、LCD显示屏均与所述ARM处理器连接，所述电源模块与所述锂电池连接，所述锂电池通过所述电量采集模块与所述ARM处理器连接。

进一步的，所述钳式电流传感器的输入范围AC 0.1~20mA，用于采集接地引下线带高阻型泄露电流表、低阻型泄露电流表或在线监测装置的避雷器的泄露电流，所述钳形电流传感器获取的电流信号通过所述无线模块传输到氧化锌避雷器带电测试主机，进行计算，最终得到全电流、阻性电流和角度试验结果。

进一步的，所述钳形电流传感器由电流互感器和电流表组合而成，将被测电流所通过的导线卡入电流互感器的一次线圈，利用电流互感器的电磁感应作用，在二次线圈中感应出电流显示在电流表中。

进一步的，所述AD芯片为具有多路输入，速度700Ksps、16位、同步采样ADC。

进一步的，所述电源模块包含多个可独立编程的基准电压源，用于系统级的增益校准，并且配有一个在宽电源供电范围内运行的灵活串行接口，实现与多种控制器的通信。

进一步的，所述无线模块包括无线同步模块和无线通讯模块，所述无线同步模块和无线通讯模块模块均具有64位FEC前向纠错能力，不会产生模块间互相干扰的现象。

进一步的，所述电压同步采集模块并联到PT端子箱上，并通过无线传输模块将参考电压信息传输至所述氧化锌避雷器带电测试主机。

本领域技术人员在对氧化锌避雷器进行带电检测时，为了提高检测便捷性和准确性，通常想到的是对检测装置进行改进，减少需要连接的电气元件，如外接交流电源等；另外是在采集装置与检测仪器采用有线连接情况下，通过设计信号线收纳装置来解决有线检测时的耦合和干扰问题。如公布号为CN 103777064 A专利文献公开的一种免外接交流电源的氧化锌避雷器带电检测装置。包括电流采集单元、放大单元、单片机、键盘、显示器、打印机；其中电流采集单元设有A相、B相和C相，电流采集单元的A相、B相C相分别与放大单元连接，放大单元的输出端连接单片机的A/D转换通道，单片机经总线与键盘、显示器、打印机依次连接。该发明在一次测量中能够同时完成三相避雷器的现场检测，具有测试操作简便，受现场干扰影响小， 数据重复性好， 能够适用于变电站内外不同现场情况的避雷器带电试验，能够准确判断避雷器的运行状况，并且测量精度高、适用场合广泛、使用方便、维护成本低的显著特点。又如公布号CN 108535569 A专利文献公开的一种便捷式氧化锌避雷器带电检测装置及系统包括：机体、卷轮以及检测探头，卷轮为金属卷轮，检测探头通过导线与金属卷轮连接，导线缠绕于金属卷轮，金属卷轮与机体电连接；机体设置有带电检测模块，带电检测模块与金属卷轮电连接；导线包括第一导线以及第二导线，带电检测模块包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第一电阻器、第二电阻器以及第三电阻器，第一放大器的输出端分别与第二放大器的输入端以及第五放大器的输入端连接，第二放大器与第三放大器并联后与第四放大器串联，第一电阻器、第二电阻器以及第三电阻器分别与第一放大器、第四放大器以及第五放大器并联。上述两项专利文献分别在采用有线连接的情况下，实现了氧化锌避雷器带电检测时的便捷性和准确性问题，而且本领域的技术人员知晓有线连接相对于无线连接，抗干扰性强、传输效率高，因此，本申请采用无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，实现了检测的便捷性的同时，还满足了检测精度高，因而本申请技术方案对本领域技术人员来说是不容易想到的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，采用模块化电流采集，能进行高精度电流采样，能够准确获取避雷器运行中持续电流。该方法适用于接地引下线带高阻型泄露电流表、低阻型泄露电流表或在线监测装置等多种情况下的避雷器，解决现有仪器大多只适用于接地引下线带高阻型泄露电流表的避雷器的问题。能无线传输电流信息，减少接线，从而有效降低试验人员工作强度，增强试验安全性。通过对比使用该系统测得的数据与在线监测装置测得的数据，确保在线监测装置数据的准确。

1.电流测量无线化，可以满足长距离避雷器间隔同时获取三相数据的带电测量需求，无线通讯距离可以达到3百米，能够满足任何电压等级变电站。

2.有效减少仪器重量，降低测试接线复杂程度，减轻试验人员工作强度，减少试验时间，提高工作效率。

3.纳秒级无线同步能进行高精度电流采样，能够准确获取避雷器运行中持续电流，提高全电流测量准确度，进而准确评估避雷器的健康状况。

4.采用钳形电流传感器法，可进行高精度电流采样，能够准确获取避雷器运行中持续电流，适用于不同工况。

附图说明

图1是本发明实施例一中氧化锌避雷器带电测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二中电流同步采集模块的结构连接示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，包括以下步骤：

S1：在A、B、C三相氧化锌避雷器1上分别布设电流同步采集模块2，电流同步采集模块2串联到计数器3与避雷器泄漏电流引下线之间，进行泄漏电流采集；

S2：电压同步采集模块4并联到PT二次电压，进行电压采集；

S3：氧化锌避雷器带电测试主机5向电压同步采集模块和三个电流同步采集模块无线发送同步采集信号；

S4：电压同步采集模块4和三个电流同步采集模块2将采集的电压、电流数据汇总到氧化锌避雷器带电测试主机5进行FFT计算，最终得到全电流、阻性电流和角度试验结果。

如图1所示，氧化锌避雷器带电检测装置包括三个电流同步采集模块2，一个电压同步采集模块4以及一台氧化锌避雷器带电测试主机5，三个电流同步采集模块2分别串联到A/B/C三相计数器3与避雷器泄漏电流引下线之间，电压同步采集模块4并联到PT端子箱6，三个电流同步采集模块2和一个电压同步采集模块4均与氧化锌避雷器带电测试主机5无线信号连接。

装置工作方式：氧化锌避雷器带电测试主机发送同步信号，给3个电流同步采集模块，启动电流同步采集模块A/D同步采样，每个交流信号周波采集256个点，达到12.8k采样速率。每秒将采集的电压、电流数据汇总到主机进行FFT计算，最终得到全电流、阻性电流、角度等试验结果。

实施例二

如图2所示，本发明实施例基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，与实施例一的不同之处在于：

所述电流同步采集模块包括钳式电流传感器、AD芯片、ARM处理器、同步模块、无线模块、电源模块、锂电池、电量采集模块和LCD显示屏，所述钳式电流传感器与所述AD芯片连接，所述无线模块、同步模块与所述AD芯片依次连接，所述AD芯片、同步模块、无线模块、电源模块、LCD显示屏均与所述ARM处理器连接，所述电源模块与所述锂电池连接，所述锂电池通过所述电量采集模块与所述ARM处理器连接。

所述钳式电流传感器的输入范围AC 0.1~20mA，用于采集接地引下线带高阻型泄露电流表、低阻型泄露电流表或在线监测装置的避雷器的泄露电流，所述钳形电流传感器获取的电流信号通过所述无线模块传输到氧化锌避雷器带电测试主机，进行计算，最终得到全电流、阻性电流和角度试验结果。

采用钳形电流传感器法，进行高精度电流采样，准确获取避雷器运行中持续电流，可有效解决接地引下线带低阻型泄露电流表的避雷器难以获取电流信息的问题。

钳形电流传感器由电流互感器和电流表组合而成，将被测电流所通过的导线卡入电流互感器的一次线圈，利用电流互感器的电磁感应作用，在二次线圈中感应出电流显示在电流表中。

另外，通过钳形电流传感器所获取的电流信号可无线传输到测试装置主机，进行计算，最终得到全电流、阻性电流、角度等试验结果。

实施例三

本发明实施例基于无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法，与实施例二的不同之处在于：

所述AD芯片采用Ti生产ADS8353，多路输入，速度700Ksps、16位、同步采样ADC。

所述电源模块包含多个可独立编程的基准电压源，可用于系统级的增益校准。并且配有一个可在宽电源供电范围内运行的灵活串行接口，从而轻松实现与多种主机控制器的通信。

无线模块包含无线同步模块、无线通讯模块，两种模块不受波特率、通讯距离影响，使测量分机和仪器主机的通讯速度达到无线电波传输速度（光速）。无线通讯模块工作频段，不会影响无线同步模块，两个无线模块都有64位FEC前向纠错能力，不会产生模块间互相干扰的现象。

具体操作步骤如下：

第1步，使用电流钳连接“氧化锌避雷器泄漏电流无线同步采集模块”；

第2步，将“氧化锌避雷器泄漏电流无线同步采集模块”模块串联到计数器与避雷器泄漏电流引下线之间，进行泄漏电流采集；

第3步，通过无线连接“氧化锌避雷器带电测试仪”，用氧化锌避雷器带电测试主机向电压、电流同步采集模块发送同步信号，实现数据同步；

第4步，将电压同步采集模块并联到PT二次电压，进行电压采集。查看氧化锌避雷器带电测试主机中的试验数据，若与常规的测量数据一致，即表示无线同步电流测量技术的氧化锌避雷器带电检测方法无误。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。