电力物联网中避雷器远程故障监测与维护

2021-09-17叶涛

大众投资指南 2021年5期

叶涛

（国网宁夏电力有限公司检修公司，宁夏中卫 755000）

一、存在的问题

现有的避雷器监测装置一般为有线式，与避雷器就近连接在一起，用于监测避雷器的漏电流和遭雷击次数。查看避雷器监测装置监测数据时，需要爬到线上，危险性较高。无线式避雷器监测装置的监测终端一般由单片机、无线收发模块、漏电流采集电路、雷击次数采集电路、供电电源组成，单片机通过无线收发模块将漏电流采集电路和雷击次数采集电路所采集的监测数据发送至监测主机，查看监测数据较为方便。但是，现有的无线式避雷器监测装置需要加装太阳能电池板提供电能，这样不仅提高了监测装置的复杂程度，增大了整体体积，增加造成本，而且还降低了可靠性。

二、研究内容

为克服现有技术的不足，笔者设计一种结构简单、成本低廉的高可靠性无线避雷器在线监测装置。储能电容并联在整流桥的输出端，端电压经开关管组件和三端稳压器为避雷器在线监测装置供电。储能电容端电压还经过由第一电阻和第二电容组成的积分延时电路，施加至高电压检测器的输入端。拟采用在避雷器内部植入温度、电流传感器和嵌入式芯片的方式，实现对温度、电流等信号的监测。拟采用消息队列遥测传输协议作为通信协议，定义一套完整的信号接口，涵盖温度、电流等检测信号，以及避雷器故障、避雷器短路、避雷器失效、电池电压不足、通信系统故障等故障报警信号。

三、创新点

采用并联接线法，基于电流互感器感应并联导线上电流的原理和方法，可以同时测量金属氧化物避雷器的泄漏电流和雷击次数。在金属氧化物避雷器中金属氧化物接近底部的位置放置一个金属薄片，引一根导线穿过电流互感器后接至避雷器外壳地，此导线与底部的金属氧化物形成并联。在金属氧化物绝缘性能良好的状态下，金属氧化物无泄漏电流，电流互感器感应到导线上的电流为零。在金属氧化物绝缘性能变差的状态下，有微弱的电流流过金属氧化物，当电流流至接近金属氧化物底部时，由于金属氧化物底部阻性大，电流会全部流至并联的导线上，电流互感器感应到导线上有微弱电流，一般为0～50mA，此电流即为金属氧化物的泄漏电流。当直击雷或感应雷到达金属氧化物时，由于金属氧化物的物理特性，雷击电压大于金属氧化物的截止电压阈值，金属氧化物导通，大电流流至金属氧化物底部。此时，绝大部分电流通过金属氧化物流至外壳地，同时会分流部分电流，大小为1～5A。电流互感器感应到导线上的大电流，即可记录雷击次数。测量金属氧化物的温度，与环境温度对比，判断金属氧化物是否发热。结合测量得到的金属氧化物泄漏电流，双参数分析金属氧化物避雷器的绝缘性能，准确性高，可以避免误判。顶端承载的高压线电压没有限制，可以适用10KV或35KV不同高压等级，不需要修改测量单元的任何参数。采用窄带物联网技术，功耗低，延时短，成本低，体积小，测量数据直接传输至云平台，安全可靠。可以根据用户要求定时传输数据，在发生雷击时，实时快速上传数据，方便管理人员及时进行管理。

四、产品介绍

金属氧化物避雷器当于一个很大的电阻，处于绝缘状态。一旦系统发生过电压，金属氧化物避雷器立即激活进入工作状态，成为导体，将高电压释放至大地，之后恢复为绝缘状态，阻断续流。金属氧化物避雷器可以避免系统电压持续升高，保护设备和人身安全。绝缘挂板起支撑连接且固定金属氧化物避雷器的作用。智能监测模块通过监测流过金属氧化物避雷器的泄漏电流，实现对金属氧化物避雷器状态的监测。脱离器受到大电流冲击时会自行脱落，方便定位线路中的故障点。

系统发生过电压时，能够及时收到信息，并确认故障点。后台通过数据综合判断避雷器是否需要更换，使架空线路发生雷击后的损失降到最低。在线监测装置与金属氧化物避雷器的腔室组合如图1所示。绝缘护罩起绝缘与保护的作用，绝缘壳体起支撑、阻隔与绝缘的作用，绝缘外套是由硅橡胶制成的绝缘伞裙。金属氧化物避雷器、智能检测模块、脱离器的作用与前述相同。铝合金卡套用于卡住金属氧化物避雷器芯体，并接地。金属支架起支撑连接且固定金属氧化物避雷器的作用。