[發明專利]一種避雷器阻性電流在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 202011169514.1
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112362988A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 路永玲;胡成博;黃強;張國江;張軍;徐江濤;王真;秦劍華;陶風波;賈駿;劉子全;朱雪瓊
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

1.避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，包括：電壓采集終端、電流采集終端、邊緣計算節點和監測系統后臺，

所述電壓采集終端安裝于避雷器旁的高壓導線或母線上，用于監測避雷器兩端運行電壓；

所述電流采集終端安裝于避雷器接地引下線上，用于監測避雷器運行時的全電流；

所述邊緣計算節點用于下發控制指令至電壓采集終端和電流采集終端；以及，根據收集到的電壓及電流，計算避雷器阻性電流；以及，將計算結果上傳至監測系統后臺；

所述監控系統后臺用于對上傳的避雷器阻性電流和上傳時間進行分析與存儲，形成歷史阻性電流變化趨勢；以及，進行避雷器阻性電流異常預警及推送。

2.根據權利要求1所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述電壓采集終端包括電壓傳感器、調理電路、采集單元、無線通信模塊和電源模塊；

所述電壓傳感器基于耦合電容分壓法得到避雷器兩端運行電壓；

所述調理電路用于將耦合到的電壓進行濾波及放大處理；

所述采集單元用于將調理電路處理后的模擬電壓信號轉換為數字信號；

所述無線通信單元用于將數字電壓信號進行上傳；

所述電源單元用于為調理電路和采集單元提供電力支持；

所述調理電路、采集單元、無線通信模塊和電源模塊均置于金屬腔體外殼內；

所述電壓傳感器結構為：

在金屬腔體外殼下方敷設同軸弧形金屬板，在金屬腔體外殼和弧形金屬板兩端并聯一個并聯電容；所述金屬腔體外殼和弧形金屬板之間的電容與并聯電容的等效電容構成電壓傳感器的低壓臂；所述弧形金屬板與大地之間的電容構成電壓傳感器的高壓臂。

3.根據權利要求2所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述電壓采集終端具體用于，

采集低壓臂電壓；

基于采集的低壓臂電壓，低壓臂電容和高壓臂電容，計算避雷器兩端運行電壓：

其中，U₀為避雷器兩端運行電壓，U₁為低壓臂電壓，C₀為并聯電容值，C₁為金屬腔體外殼與弧形金屬板之間的耦合電容，C₂為弧形金屬板與大地之間的雜散電容。

4.根據權利要求3所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述并聯電容超過C₁的一萬倍。

5.根據權利要求2所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述金屬腔體外殼呈圓柱狀。

6.根據權利要求1所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述邊緣計算節點包括邊緣計算模塊、低功耗無線通信模塊和以太網網口；

所述邊緣計算節點與電壓采集終端、電流采集終端通過低功耗無線通信模塊連接；

所述邊緣計算模塊用于控制同一個避雷器上的電壓采集終端和電流采集終端同步采集電壓與電流波形；以及計算避雷器阻性電流；

所述邊緣計算節點通過以太網網口與監測系統后臺連接。

7.根據權利要求6所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述邊緣計算模塊具體用于，

獲取同一個避雷器上的電壓采集終端采集的電壓波形，以及電流采集終端采集的電流波形；

根據電壓波形和電流波形采用傅里葉級數法計算電壓基波初相位和電流基波初相位；

根據電壓基波初相位和電流基波初相位，計算避雷器阻性電流：

I_R＝I cos∠(φ_u-φ_i)；

其中，I_R為避雷器阻性電流，I為電流采集終端采集的電流波形的有效值，φ_u為電壓基波初相位，φ_i為電流基波初相位。

8.根據權利要求6所述的避雷器阻性電流在線監測系統，其特征在于，所述邊緣計算節點與多個避雷器上的電壓采集終端、電流采集終端通過低功耗無線通信模塊連接。