專利名稱：變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及變電站避雷器監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的氧化鋅避雷器監(jiān)測的技術(shù)。
背景技術(shù)：
雷電災(zāi)害事故在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的跳閘停電事故中占有很大的比重。特別是伴隨著開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的降低及其導(dǎo)致的事故的減少，從而使得雷擊引起的事故率進一步的提高。其中，變電站和輸電線路是雷擊災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，故而電力系統(tǒng)的高壓線路送至變電設(shè)備前，應(yīng)該裝設(shè)有一套完整的防雷保護裝置。避雷器是保護電力設(shè)備運行安全、防止雷擊事故發(fā)生的重要裝置。目前普遍采用的機械式電流表只能觀測全泄漏電流，無法區(qū)分容性和阻性成分。 而便攜式測試雖然能較為準確地測量阻性電流分量，但無法做到M小時全天候?qū)崟r監(jiān)控。 基于現(xiàn)場總線的監(jiān)控方案，雖然使用了各種隔離技術(shù)，然而這類系統(tǒng)的本身的安全性不是很高。因為供電和通訊不可避免使用電纜連接，個別監(jiān)測節(jié)點的失效會擴散到整個系統(tǒng)，甚至可能將雷擊能量引入到中央控制室，因此有導(dǎo)致巨大事故的隱患的可能性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)。本實用新型提供一種變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)，所述遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器和遠程客戶端，所述遠程客戶端通過網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控服務(wù)器進行連接和通信；所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為由多個PT電壓采集節(jié)點、泄漏電流采集節(jié)點、路由中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)；其中，所述PT電壓采集節(jié)點根據(jù)所述監(jiān)控服務(wù)器的指令，采集電壓樣本數(shù)據(jù)，并通過所述路由中繼節(jié)點和所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點將所述電壓樣本數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)控服務(wù)器；所述泄漏電流采集節(jié)點根據(jù)所述監(jiān)控服務(wù)器的指令，采集電流樣本數(shù)據(jù)，并通過所述路由中繼節(jié)點和所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點將所述電流樣本數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)控服務(wù)器；所述路由中繼節(jié)點建立所述PT電壓采集節(jié)點111、所述泄漏電流采集節(jié)點和所述監(jiān)控服務(wù)器之間的路由信息；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點橋接所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和所述監(jiān)控服務(wù)器，使得所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從所述監(jiān)控服務(wù)器接受指令，并基于所述指令向所述監(jiān)控服務(wù)器傳送所述電壓樣本數(shù)據(jù)和所述電流樣本數(shù)據(jù)； 所述監(jiān)控服務(wù)器對所述電壓樣本數(shù)據(jù)和所述電流樣本數(shù)據(jù)進行DFT處理得出電流與電壓之間的相位差，全電流的幅值以及有效值，容性以及阻性分量。 優(yōu)選地，所述監(jiān)控服務(wù)器還包括報警裝置，所述監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)所述系統(tǒng)設(shè)定的報警閥值來決定是否觸發(fā)所述報警裝置。[0013]更優(yōu)選地，用戶通過所述遠程客戶端設(shè)定所述報警閾值，包括相位角、全電流以及阻性電流的報警閥值。隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、計算機技術(shù)以及無線通信技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)和通信技術(shù)的結(jié)合，使得遠程讀取數(shù)據(jù)成為可能。在電力系統(tǒng)中，避雷器是主要的過壓保護設(shè)備，遠程監(jiān)測能方便、快捷的監(jiān)測避雷器的工作狀態(tài)，從而為電力系統(tǒng)穩(wěn)定的運行提供可靠的保障。為了保護電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備免受大氣過電壓和操作過電壓的損害，避雷器起了不可磨滅的功勞，因此在線監(jiān)測避雷器的優(yōu)劣就現(xiàn)得尤為重要。對于目前電網(wǎng)的飛速發(fā)展， 變電站緊隨其投運生產(chǎn)，而相對運行人員數(shù)量有限的情況下，實現(xiàn)遠程監(jiān)測避雷器能大大減輕運行人員的工作量提高工作效率，使得避雷器能更好的保護電力設(shè)備運行安全、防止雷擊事故發(fā)生在重要裝置上，從而更加穩(wěn)定、可靠的保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。傳感器的靈活性和成本兩個主要因素推動著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)中上特別合適。每個電壓以及電流的采集均是由一個獨立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成，任何一個節(jié)點的故障不會導(dǎo)致整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的崩潰，也不會將雷電流引入控制室，所以不會給變電站監(jiān)測系統(tǒng)帶來任何額外的風(fēng)險，具有高度的系統(tǒng)可靠性。無線監(jiān)測系統(tǒng)無需鋪設(shè)電纜、電線，相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自然具有更大的靈活性，易于擴展升級。同時，靈活性也帶來了成本的降低。除了電纜的成本，系統(tǒng)配置及安裝、維護均降低了成本。

圖1示出根據(jù)本實用新型的變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)的拓撲圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。目前，金屬氧化物避雷器已在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，其作為電力設(shè)備的過電壓保護裝置，對電力設(shè)備安全運行起著很大的作用。避雷器在運行電壓作用下產(chǎn)生泄漏電流，包括容性電流和阻性電流，其中容性電流的大小僅對電壓分布有意義，并不影響發(fā)熱，而阻性電流則是造成金屬氧化物電阻片發(fā)熱的真正原因。氧化鋅非線性電阻片是再以氧化鋅為主要材料的基礎(chǔ)上，附以微量的其他金屬氧化物，在高溫下燃結(jié)而成的。氧化鋅電阻片的非線性特性主要取決于晶界層，在低電場下其電阻率很高當(dāng)層間電位梯度達到104 105V/cm時，其電阻率急劇下降到低阻態(tài)。晶界層的介電常數(shù)約為1000 2000，因此氧化鋅電阻片存在較大的固有電容。正常工作電壓下，流過氧化鋅電阻片的電流僅為微安級，但是由于閥片的劣化，導(dǎo)致流過閥片的泄漏電流增加。另外，由于避雷器結(jié)構(gòu)不良，密封不嚴使內(nèi)部和閥片受潮，也會導(dǎo)致運行中避雷器泄漏電流的增加。電流中阻性分量的急劇增加，會使閥片溫度上升而發(fā)生熱崩潰，嚴重時，甚至引起避雷器的爆炸事故。因此通過測量氧化鋅避雷器在運行電壓下的全電流、阻性電流對比分析，就能及時發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部存在的缺陷，反映出該避雷器受潮情況及老化程度并作為該設(shè)備能否繼續(xù)可靠運行的一個重要判據(jù)。本實用新型是通過傳感器，完成對氧化鋅避雷器工作的參數(shù)的監(jiān)測，將數(shù)據(jù)進行處理成數(shù)字信號，傳輸?shù)阶冸娬居嬎銠C以太網(wǎng)，由主控室監(jiān)測終端或集控中心監(jiān)測終端進行遠程監(jiān)測。如圖1所示，變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11、監(jiān)控服務(wù)器 12和遠程客戶端13。其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11為由多個PT電壓采集節(jié)點111、泄漏電流采集節(jié)點112、路由中繼節(jié)點113、網(wǎng)關(guān)節(jié)點114組成的2. 4GHZ無線網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控服務(wù)器12包括報警裝置；遠程客戶端12通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控服務(wù)器12進行連接和通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11是一款無線網(wǎng)絡(luò)，由多個PT電壓采集節(jié)點111、泄漏電流采集節(jié)點112、路由中繼節(jié)點113和網(wǎng)關(guān)節(jié)點114組成，并在各節(jié)點上運行上位機軟件來實現(xiàn)相應(yīng)的功能，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等。空間分布的PT電壓采集節(jié)點111、泄漏電流采集節(jié)點112通過與傳感器連接對周圍環(huán)境進行監(jiān)控，并監(jiān)測到的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點114， 網(wǎng)關(guān)節(jié)點114與有線系統(tǒng)相連接，這樣就能使用運行于各節(jié)點上的軟件對預(yù)定電壓、電流數(shù)據(jù)進行采集、加工、分析和顯示。路由中繼節(jié)點113是一種特別的測量節(jié)點，它在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11中起延長距離以及增加可靠性的作用。PT電壓采集節(jié)點111采用直流電源供電，其變壓器耦合電路部分將PT側(cè)電壓匹配到后端采樣調(diào)理電路的輸入。其核心部分是集成有MCU控制核、RF收發(fā)功能、AD采樣功能， IO控制功能的模塊，高度的集成化，降低了成本，同時提高了穩(wěn)定性。MCU控制核通過RF接收來自監(jiān)控服務(wù)器12的監(jiān)控指令，啟動AD采樣，將電壓樣本數(shù)據(jù)通過RF傳送回監(jiān)控服務(wù)器12。MCU的應(yīng)用軟件可通過無線網(wǎng)絡(luò)對其進行空中升級和調(diào)試。泄漏電流采集節(jié)點112采用電池供電，由電流互感器取樣漏電流信號。泄漏電流采集節(jié)點112在硬件電路設(shè)計上充分考慮了低功耗的特性，同時軟件設(shè)計以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11的整體睡眠特性，有效地保證電池的使用壽命。路由中繼節(jié)點113負責(zé)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11的初始化，建立PT電壓采集節(jié)點111、 泄漏電流采集節(jié)點112和監(jiān)控服務(wù)器12之間的路由信息，同時增加了 2. 4G無線信號強度， 延長了通訊距離。網(wǎng)關(guān)節(jié)點114橋接了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)11和監(jiān)控服務(wù)器12，使得處于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點都能透明的處于監(jiān)控服務(wù)器12的管理和監(jiān)控之中，使得所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從監(jiān)控服務(wù)器12接收指令，并基于所述指令向監(jiān)控服務(wù)器12傳送電壓樣本數(shù)據(jù)和電流樣本數(shù)據(jù)。本實用新型在監(jiān)控模式上采用C/S模式(Client/Server，客戶/服務(wù)器)，遠程客戶端13負責(zé)與用戶的交互，收集用戶信息，通過網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控服務(wù)器12請求對諸如數(shù)據(jù)庫、 電子表格或文檔等信息的處理工作。監(jiān)控服務(wù)器12上運行的監(jiān)控軟件采用客戶機-服務(wù)器架構(gòu)。運行在監(jiān)控服務(wù)器 12上的Iabview服務(wù)器程序是系統(tǒng)的核心部分。在每一個輪詢周期到來時，監(jiān)控服務(wù)器12 首先廣播喚醒消息，喚醒所有睡眠的PT電壓采集節(jié)點111和泄漏電流采集節(jié)點112，其次廣播采樣同步消息啟動PT電壓采集節(jié)點111和泄漏電流采集節(jié)點112采集數(shù)據(jù)樣本，在收集齊所有PT電壓采集節(jié)點111采集的電壓樣本數(shù)據(jù)和泄漏電流采集節(jié)點112采集的電流樣本數(shù)據(jù)后，廣播睡眠同步消息要求所有PT電壓采集節(jié)點111和泄漏電流采集節(jié)點112進入睡眠低功耗模式。監(jiān)控軟件對電壓樣本數(shù)據(jù)和電流樣本數(shù)據(jù)進行DFT處理得出電流與電壓之間的相位差，全電流的幅值以及有效值，容性以及阻性分量，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的報警閥值來決定是否觸發(fā)報警裝置。在遠程客戶端13，用戶經(jīng)由瀏覽器鍵入監(jiān)控服務(wù)器12的TOB網(wǎng)址，在登錄窗口輸入賬號和密碼后，即可登錄到監(jiān)控服務(wù)器12的人機界面，可以隨時隨地查看避雷器的狀態(tài)，包含每相漏電流實時的矢量圖以及相位角值，通過歷史記錄查看以及分析模塊，可以查看任一時間段的數(shù)據(jù)資料。具有管理員權(quán)限的用戶通過遠程客戶端13還可設(shè)定相位角、全電流以及阻性電流的報警閥值，消除光電報警等。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本實用新型內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)，所述遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器和遠程客戶端，所述遠程客戶端通過網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控服務(wù)器進行連接和通信，其特征在于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為由多個PT電壓采集節(jié)點、泄漏電流采集節(jié)點、路由中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)；其中，所述PT電壓采集節(jié)點根據(jù)所述監(jiān)控服務(wù)器的指令，采集電壓樣本數(shù)據(jù)，并通過所述路由中繼節(jié)點和所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點將所述電壓樣本數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)控服務(wù)器；所述泄漏電流采集節(jié)點根據(jù)所述監(jiān)控服務(wù)器的指令，采集電流樣本數(shù)據(jù)，并通過所述路由中繼節(jié)點和所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點將所述電流樣本數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)控服務(wù)器；所述路由中繼節(jié)點建立所述PT電壓采集節(jié)點(111 )、所述泄漏電流采集節(jié)點和所述監(jiān)控服務(wù)器之間的路由信息；所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點橋接所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和所述監(jiān)控服務(wù)器，使得所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從所述監(jiān)控服務(wù)器接受指令，并基于所述指令向所述監(jiān)控服務(wù)器傳送所述電壓樣本數(shù)據(jù)和所述電流樣本數(shù)據(jù)；所述監(jiān)控服務(wù)器對所述電壓樣本數(shù)據(jù)和所述電流樣本數(shù)據(jù)進行DFT處理得出電流與電壓之間的相位差，全電流的幅值以及有效值，容性以及阻性分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控服務(wù)器還包括報警裝置，所述監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)所述系統(tǒng)設(shè)定的報警閥值來決定是否觸發(fā)所述報警裝置。
專利摘要本實用新型的目的是提供一種變電站避雷器的遠程監(jiān)測系統(tǒng)，所述遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控服務(wù)器和遠程客戶端，所述遠程客戶端通過網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控服務(wù)器進行連接和通信；所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為由多個PT電壓采集節(jié)點、泄漏電流采集節(jié)點、路由中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)；所述監(jiān)控服務(wù)器對所述電壓樣本數(shù)據(jù)和所述電流樣本數(shù)據(jù)進行DFT處理得出電流與電壓之間的相位差，全電流的幅值以及有效值，容性以及阻性分量。電力系統(tǒng)中，避雷器是主要的過壓保護設(shè)備，遠程監(jiān)測能方便、快捷的監(jiān)測避雷器的工作狀態(tài)，從而為電力系統(tǒng)穩(wěn)定的運行提供可靠的保障。
文檔編號H04W84/18GK202330598SQ20112049320
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者倪勇, 周密, 孫世平, 金益迥, 顧黎明 申請人:浙江省電力公司臺州電業(yè)局