[实用新型]一种交流绝缘子泄漏及电晕脉冲电流的在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高电压设备和试验技术领域。

背景技术

高压绝缘子是电力系统中使用量最大的部件之一，并联在电网和地之间，为典型的外绝缘。湿气、冰雪和污秽在绝缘子表面的沉积，以及绝缘子的劣化和老化，引起绝缘子的泄漏和电晕电流急剧增加并导致输电电能的损失，缺陷严重时在工作电压下、特别是出现各种过电压下引起绝缘子闪络，该故障对电力系统的安全可靠运行有较大的负面影响。统计表明，大面积闪络事故始终是导致我国电网大范围停电的首要原因。

针对绝缘子的电流泄漏和闪络，电力系统一般采取增加爬电比距、采用耐污绝缘子、在其表面涂憎水性防污涂料、对绝缘子进行定期清扫或冲洗等措施。这些措施在实际运行中有一定的作用，但减少闪络的效果仍不理想。究其原因，主要是上述措施的实施周期均需要根据现场情况和维护人员巡视的结果来确定，而现场情况的变化以及人为因素，电力系统无法实时准确地掌握绝缘子的实际状态。因此，针对绝缘子的泄漏电流和闪络的监测技术和系统展开研究，具有工程实际意义。

绝缘子的泄漏电流和闪络的监测系统一般包括微电流传感、预处理电路、采集电路和控制电路、上下位机通讯电路和供电电路等。

绝缘子的泄漏电流及其中的闪络脉冲电流的导出方法，有通过在绝缘子串的接地端串入穿芯式电流互感器导出的，也有在最末端的绝缘子伞裙下部卡入集电环，在集电环和接地端的引线中串入穿芯式电流互感器导出的。穿芯式电流互感器铁芯材料有采用坡莫合金的，也有采用铁氧体材料的。但是电流互感器的精度并不能覆盖全频带，因为铁芯材料的磁性能的局限性，若采用坡莫合金的铁芯材料则只能在低频段保证精度，若采用铁氧体材料则很难检出低频的微弱电流信号且相频特性差。在最末端的绝缘子伞裙下部卡入集电环，或者减少了一个绝缘子使绝缘子串的实际爬距减少，或者另外增加一个绝缘子导致增加了现场施工难度和工作量。现行集电环为闭环，这会感应体电流和位移电流，可致集电环电气状态变化。

对互感器检出的泄漏电流信号转换为电压信号有称阻抗网络匹配的后一般经放大调理送至模数转换电路。也有在增益放大后经过硬件积分触发数字触发器来快速示警绝缘子闪络。然而现行调理放大电路中的前置放大器的增益非常高，很容易产生大的直流失调电 压导致电路输出饱和。

采集电路和控制电路目前主要采用带模数变换电路的低功耗单片机。单片机内置的模数变换电路的采样频率较低，不能准确地采样最高频率可达数兆赫兹的闪络脉冲电流。

除就地处理泄漏电流信息外，可使用有线或无线通信方式和上位机联系。有线通信方式如CAN现场总线、RS-485总线和PSTN公用电话网。无线通信方式如使用公用移动通信网GPRS/GSM或CDMA和3G、无线传感器网络WSN技术及其它无线通信方式。

测量终端供电方式有采用交流220V的，有采用锂电池的，有采用太阳能的,有经电流互感器直接从高压线电流中获取电能的。

由于绝缘子泄漏电流和所处微环境有关，相当多的监测系统还有测量现场温度、湿度、风速、风向和雨量等环境参数。

由于泄漏电流信号在一般情况下通常很小为微安、毫安级，而在线监测系统工作在绝缘子周边的强电磁场环境下，以及器件本身的热噪声干扰影响，因而测得的泄漏电流信号含有噪声并给后续计算造成了影响，所以监测系统会采用降噪技术，如小波分析、数学形态学、总体经验模态分解(EEMD)等方法。这时的降噪处理主要用于分析泄漏电流工频及附近信号。若还要分析闪络形成的脉冲电流，则需要在不同频段对信号分解，在高频段分析闪络。

根据泄漏电流，尤其是结合微气候参量，目前有采用模糊数学、小波模糊神经网络等技术分析判断绝缘子状态。

综上所述，由于现场情况的变化以及人为因素，电力系统无法实时准确地掌握绝缘子的实际状态。

发明内容

本实用新型为了解决电力系统无法实时准确地掌握绝缘子的实际状态的问题，提出了一种交流绝缘子泄漏及电晕脉冲电流的在线监测装置。

本实用新型所述一种交流绝缘子泄漏及电晕脉冲电流在线监测装置，该装置包括泄漏及闪络脉冲电流预处理电路、高速A/D转换电路、控制电路、一号GPRS/GSM通讯模块、温度传感器、湿度传感器、低速A/D转换电路、二号GPRS/GSM通讯模块、显示器、开口截流环；

开口截流环固定安装在杆塔横担端第一片绝缘子铁帽下沿的伞裙的外侧，泄漏及闪络脉冲电流预处理电路的一个信号输入端连接开口截流环，泄漏及闪络脉冲电流预处理电路的另一个信号输入端接地；