技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力系统避雷器监测技术领域，尤其涉及一种基于残压监测的带串联间隙型避雷器状态监测系统及方法。
背景技术
[0002] 目前，电力系统中，避雷器状态监测方法以
泄漏电流监测为
基础，提出了如泄
漏电流法、补偿法、三次谐波法(零序电流法)以及基波阻性电流法等方法进行检测。但是，这些方法仅适用于不带串联间隙的避雷器，对于带间隙的避雷器，因避雷器不直接与系统
接触，导致采用监测运行状态下的泄露电流的方法不能应用于带间隙的避雷器。
[0003] 近年来，国内许多
电网公司为减少输电线路
雷击过
电压而造成
断路器跳闸，在输电线路上安装了带间隙型线路避雷器，带间隙型输电线路避雷器的使用极大地减少了雷害事故的发生，得到了广泛的应用。然而因带间隙型避雷器不直接接触输电线路，避雷器在长期运行中导致保护特性下降，电网运行单位无法直观地了解，必须停电试验检查，因此对于间隙型线路避雷器在线的状态监测具有重要意义。
发明内容
[0004] 为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种基于残压监测的带串联间隙型避雷器状态监测系统及方法。
[0005] 根据本发明
实施例的第一方面，提供一种基于残压监测的带串联间隙型避雷器状态监测系统，包括避雷器、陶瓷电容绝缘子、残压监测装置以及后台避雷器状态监测中心，其中：
[0006] 所述避雷器的一侧与高压输电线路具有一定间隙、另一侧与地线电连接；
[0007] 所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述高压臂电连接至高压输电线路，所述低压臂与地线电连接；
[0008] 所述残压监测装置固定于杆塔上，所述残压监测装置连接在所述陶瓷电容绝缘子的低压臂的两端，所述残压监测装置用于测得避雷器的残压数据并发送至所述后台避雷器状态监测中心。
[0009] 优选地，所述残压监测装置包括取电模
块、
数据采集处理模块及传输模块，所述取电模块分别电连接至所述数据采集处理模块及传输模块，所述数据采集处理模块与所述传输模块电连接，且所述取电模块连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂的两端。
[0010] 优选地，所述传输模块设置为GPRS模块或WIFI模块。
[0011] 优选地，所述残压监测装置还包括匹配
电阻，所述匹配电阻一端与所述陶瓷电容绝缘子的低压臂电连接，另一端与所述数据采集处理模块电连接。
[0012] 优选地，所述陶瓷电容绝缘子设置为
针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子。
[0013] 优选地，所述高压臂和低压臂之间的分压比为500-3000。
[0014] 优选地，所述高压臂的电容量为10pF-10nF，所述低压臂的电容量为10nF-10uF。
[0015] 根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于残压监测的带串联间隙型避雷器状态监测方法，包括：
[0016] 实时获取残压监测装置中的数据采集处理模块采集的陶瓷电容绝缘子的低压臂上的电压；
[0017] 根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压
波形；
[0018] 将记录的所述过电压波形发送至后台避雷器状态监测中心，以便当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心分析处理过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间，与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态。
[0019] 优选地，所述根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形，包括：
[0020] 判断所述电压是否为系统电压的1.2倍或1.5倍，或所述电压是否包含有500Hz-2000Hz的高频
信号；
[0021] 当所述电压为系统电压的1.2倍或1.5倍，或所述电压包含有500Hz-2000Hz的高频信号时，启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
[0022] 优选地，所述当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心分析处理过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间，与标准残压波形进行对比来判断避雷器的状态，包括：
[0023] 当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，所述后台避雷器状态监测中心根据所述过电压波形计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间；
[0024] 判断所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间是否超出预设值；
[0025] 当所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间超出预设值时，确定所述避雷器发生异常。
[0026] 本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0027] 本发明实施例提供的避雷器状态监测系统包括避雷器、陶瓷电容绝缘子、残压监测装置以及后台避雷器状态监测中心，其中：所述避雷器的一侧与高压输电线路具有一定间隙、另一侧与地线电连接；所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述高压臂电连接至高压输电线路，所述低压臂与地线电连接；所述残压监测装置固定于杆塔上，所述残压监测装置连接在所述陶瓷电容绝缘子的低压臂的两端，所述残压监测装置用于测得避雷器的残压数据并发送至所述后台避雷器状态监测中心。通过采用本发明实施例提供的监测系统能够根据陶瓷电容绝缘子的高压臂和低压臂构成的分压单元，监测避雷器两端的残压，并通过残压监测装置直接检测避雷器残压，从而对避雷器的状态进行实时监控，从而分析比较判断避雷器的运行状态。同时，利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，直接挂在输电线路上构成分压单元，兼取电及
分压器作用，能够完整准确地记录避雷器残压波形，利用避雷器残压波形即可实时判断在线避雷器的运行状态，能够大大减少需要断电监测造成的损失，并有效提高对避雷器状态的监测效率和精准度。
[0028] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
[0029] 此处的附图被并入
说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例提供的一种避雷器状态监测系统的结构示意图；
[0032] 图2为本发明实施例提供的避雷器状态监测系统的原理结构示意图；
[0033] 图3为本发明实施例提供的一种避雷器状态监测方法的流程示意图；
[0034] 图4为本发明实施例提供的另一种避雷器状态监测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0035] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附
权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0036] 图1是根据一示例性实施例示出的一种避雷器状态监测系统的结构示意图。
[0037] 如图1所示，该避雷器状态监测系统包括避雷器1、陶瓷电容绝缘子、残压监测装置2、高压输电线路、杆塔和后台避雷器状态监测中心3。其中，
[0038] 所述避雷器1的一侧与高压输电线路具有一定间隙、避雷器1的另一侧与地线电连接，所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂C1和低压臂C2，所述高压臂C1电连接至高压输电线路，所述低压臂C2与地线电连接，从而使高压臂C1和低压臂C2构成分压单元，其中，所述高压臂C1和低压臂C2之间的分压比为500-3000，所述高压臂C1的电容量为10pF-10nF，所述低压臂C2的电容量为10nF-10uF；所述陶瓷电容绝缘子可以为将高压陶瓷电容浇灌于环
氧树脂内或直接封装于陶瓷绝缘子内部的高绝缘强度的陶瓷电容绝缘子，所述陶瓷电容绝缘子包括针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子或瓷横担式绝缘子，在选用陶瓷电容绝缘子时可以根据现场情况选择与安装地点相匹配的针式绝缘子、柱式绝缘子、悬式绝缘子和瓷横担式绝缘子其中的一种，或者，两种或两种以上的组合。所述残压监测装置2与陶瓷电容绝缘子连接，其中，所述残压监测装置2固定于杆塔上，所述残压监测装置2连接在所述陶瓷电容绝缘子的低压臂C2和高压臂C1之间，所述残压监测装置2与后台避雷器状态监测中心3通信连接。从而，由残压监测装置2将采集的电压波形发送至后台避雷器状态监测中心3，以便后台避雷器状态监测中心3根据所述过电压波形的变化确定避雷器1是否异常。
[0039] 在本发明实施例中，所述避雷器1的一端与高压输电线路之间具有一定间隙，另一端与地线连接，从而形成间隙型线路避雷器，且所述避雷器1和地线之间并接电流互感器；所述陶瓷电容绝缘子包括由高压臂C1和低压臂C2组成的分压单元，其中，所述低压臂C2包括多个并联连接的电容，从而使得低压臂C2的电容量小于高压臂C1的电容量，其中，在本发明实施例中，所述高压臂C1的电容量可以为10pF-10nF，所述低压臂C2的电容量可以为
10nF-10uF。
[0040] 其中，在具体实施过程中，参见图2所示的避雷器状态监测系统的原理结构示意图，如图2所示，所述残压监测装置2包括取电模块21、数据采集处理模块22及传输模块23，所述取电模块21分别电连接至所述数据采集处理模块22及传输模块23，所述数据采集处理模块22与所述传输模块23电连接，且所述取电模块21连接在所述陶瓷电容绝缘子低压臂C2的两端，从而由避雷器1为取电模块21供电，由取电模块21为所述数据采集处理模块22及传输模块23供电，同时，由所述数据采集处理模块22采集陶瓷电容绝缘子低压臂C2两端的电压。所述传输模块23与后台避雷器状态监测中心3通信连接，在具体实施过程中，所述传输模块23设置为GPRS模块或WIFI模块。
[0041] 在本发明实施例中，所述残压监测装置2还包括匹配电阻R，所述匹配电阻R的一端与所述陶瓷电容绝缘子的低压臂C2电连接，所述匹配电阻R的另一端与所述取电模块21电连接，从而保证对取电模块21的供电。
[0042] 通过采用本发明实施例提供的避雷器状态监测系统，高压陶瓷电容器是以介电陶瓷为核心材料的
环氧树脂灌封的电容器，其具有绝缘强度高，体积小以及
频率特性好等特点，已被大量用作配网
开关柜验电器材的分压元件。因此能利用该特点，将其封装于绝缘支柱内部或制造成高绝缘强度的各式输电线路陶瓷电容绝缘子，与输电线路直接相连或并联在线路避雷器两端，构成分压单元，实现电力系统避雷器的残压监测，利用避雷器的残压波形判断避雷器的状态，可有效解决线路避雷器监测的难题。
[0043] 同时，利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，直接挂在输电线路上构成分压单元，兼取电及分压器作用，能够完整准确地记录避雷器残压波形及动作次数，利用避雷器残压波形即可判断避雷器的运行状态，从而有效提高对避雷器状态的监测效率和精准度。
[0044] 参见图3所示，为本发明实施例提供的避雷器状态监测方法的流程示意图，如图3所示，该方法可以包括以下步骤。
[0045] 在步骤S101中，实时获取残压监测装置中的数据采集处理模块采集的陶瓷电容绝缘子的低压臂上的电压。
[0046] 当获取到电压时，在步骤S102中，根据所述电压启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
[0047] 在具体实施过程中，可以通过电压的大小和电压的频率来启动过电压监测装置对过电压波形进行记录，其中，可以通过判断所述电压是否为系统电压的1.2倍或1.5倍，或所述电压是否包含有500Hz-2000Hz的高频信号，来确定是否启动过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
[0048] 在本发明实施例中，对于
中性点有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否为系统电压的1.5倍，其中，1.2倍或
1.5倍的系统电压也被称为发生残压的电压
阈值大小，从而根据判断电压值的大小以及分析电压中是否包含500Hz-2000Hz的高频信号来启动过电压监测装置。因此，当所述电压为系统电压的1.2倍或1.5倍，或所述电压包含有500Hz-2000Hz的高频信号时，启动所述过电压监测装置记录20-100ms内的过电压波形。
[0049] 在步骤S103中，将记录的所述过电压波形发送至后台避雷器状态监测中心，以便判断避雷器的状态。
[0050] 具体实施过程中，后台避雷器状态监测中心在当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，后台避雷器状态监测中心分析处理过电压波形，计算出残压值、残压波形的上升时间、半波时间，与标准残压波形进行对比，从而判断避雷器的状态，如残压值超出额定值、半波时间极短、波形出现异常等则认为避雷器存在异常。
[0051] 在本发明实施例中，可参见图4所示的另一种避雷器状态监测方法的流程示意图，如图4所示，所述步骤S103可以包括如下详细步骤：
[0052] 在步骤S1031中，判断过电压波形中的过电压幅值是否超过避雷器额定残压幅值的0.5倍。
[0053] 当过电压幅值超过避雷器额定残压幅值的0.5倍时，在步骤S1032中，所述后台避雷器状态监测中心根据所述过电压波形计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间。否则，继续执行步骤S1031。
[0054] 后台避雷器状态监测中心3通过分析20-100ms的残压波形及动作电流波形，计算出残压值、残压波形的上升时间和半波时间，其中也可以计算出动作电流峰值、动作电流的上升时间、半波时间等参数，与试验得到的数值和理论计算值进行比较分析，如残压值超出额定值、半波时间极短、电压波形和电流波形出现异常等则认为避雷器1存在异常。
[0055] 在步骤S1033中，判断所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间是否超出预设值。
[0056] 本发明实施例子中，可以预先设置避雷器1产生残压的残压阈值、残压波形的上升时间阈值和残压波形的半波时间阈值，且所述残压阈值、残压波形的上升时间阈值和残压波形的半波时间阈值均为长期根据避雷器1产生异常时出现残压波形得出的经验值。
[0057] 当所述残压值、残压波形的上升时间和半波时间超出预设值时，在步骤S1034中，确定所述避雷器发生异常。否则继续执行步骤S101。
[0058] 上述有关方法的相关实施例之间可以相互参看，必要时可以根据基于残压监测的带串联间隙型避雷器状态监测系统的实施例进行说明，在此不详细阐述。
[0059] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本
申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0060] 应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种
修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
