[发明专利]一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器

权利要求书

1.一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，包括：标准型氧化锌避雷器、保护电路、信号调理电路和信号采集电路；其中，所述标准型氧化锌避雷器一侧与高压交流输电线相连，另一侧通过与精密无感电阻R_a和精密无感电阻R_b串联后接地；所述精密无感电阻R_a两端并联有电子开关K，所述电子开关K由所述信号采集电路控制通断以实现所述精密无感电阻R_b输出电压的分时采样；所述保护电路一端连接在所述精密无感电阻R_a与所述精密无感电阻R_b之间，另一端与所述信号调理电路相连，用以防止前端电路信号过大损坏后端电路；所述信号调理电路用于将信号中的高频杂波及高次谐波滤除，提取出电压基波信号，并将其转换为幅值与所述信号采集电路匹配的调理信号；所述信号采集电路实现快速采集信号及储存信号的功能，并实现对所述标准型氧化锌避雷器的带电检测。

2.根据权利要求1所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，还包括手持终端，手持终端与所述信号采集电路相连，所述手持终端通过人机交互界面进行标准型氧化锌避雷器带电检测任务命令的下达及数据显示。

3.根据权利要求2所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，还包括无线通讯电路，所述手持终端通过所述无线通信模块与所述信号采集电路相连，所述无线通讯电路包括无线信号的发射单元和接收单元，具有双向通讯功能。

4.根据权利要求1所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述精密无感电阻R_a一端与所述标准氧化锌避雷器相连，同时引出导线与PCB上的插座连接，另一端与所述精密无感电阻R_b相连接，同时引出导线与PCB上的插座相连，即所述精密无感电阻R_a通过插座引线与所述电子开关K并联；所述精密无感电阻R_b一端与所述精密无感电阻R_a相连接，另一端与接地端相连。

5.根据权利要求4所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述精密无感电阻R_a和所述精密无感电阻R_b的阻值由标准氧化锌避雷器工作电流决定，保证电流信号经过欧姆定律转换为电压信号后的输出范围为-5～5V；电阻值的精密度由带电检测要求决定，要求为0.01％，温度漂移系数小于5ppm/℃。

6.根据权利要求1所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述的保护电路包括隔离芯片、光电耦合器、TVS二极管和保险丝；所述信号采集电路输出的控制信号通过所述光电耦合器隔离并进行电平转换后控制电子开关K；所述TVS二极管进行过电压保护，所述保险丝进行过电流保护；所述隔离芯片隔离电阻分压器与后端的信号调理电路和信号采集电路。

7.根据权利要求1或6所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述信号调理电路包括低通滤波电路和电压跟随器，所述低通滤波电路将信号中的高次谐波及高频噪声滤除，获取电压基波信号，所述跟随器用于降低输出阻抗。

8.根据权利要求3所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述信号采集电路包括ADC及微处理器，所述ADC具有快速采集信号及储存信号的功能，所述微处理器通过控制电子开关的通断，实现对标准型氧化锌避雷器的带电检测。

9.根据权利要求8所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述信号采集电路具有高频采样的功能，且分辨率不低于12位；所述微处理器接收到采集单元采样的数据，经过计算转换后得到标准型氧化锌避雷器中等效电容容值及等效电阻阻值，在此基础上对标准型氧化锌避雷器状态进行判断，并通过所述无线通讯电路将信息传输至所述手持终端，所述手持终端进行显示。

10.根据权利要求9所述的一种具有带电自检能力的改进型氧化锌避雷器，其特征在于，所述标准型氧化锌避雷器自我诊断通过以下方法得到：

(1)电子开关K闭合时，由分压原理，R_b输出电压表示为：

其中表示交流高压，w为电网基波频率，进一步可得：

(2)电子开关K断开时时，由分压原理，R_b输出电压表示为：

进一步可得：

由式(1)和式得出：

因电子开关在短时间内进行断开及闭合，所以忽略的小波动；因式(5)右端参数R_a与R_b为已知，与通过测量获取，由式(5)得到表达为式(6)和(7)：

式中Re和Im分别表示取实部与虚部；

根据式(6)和(7)即可求解出等效电阻R和等效电容C；根据等效电阻R值的变化即可判断出氧化锌避雷器状态。