一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統技術方案

本發明專利技術公開了一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統，包括感知層、網絡層和應用層，所述各層的硬件支撐依次為監測單元、Zigbee匯聚節點和監測中心；所述監測單元固定安裝在避雷器處，所述監測單元通過Zigbee無線通信模塊與該區域內的Zigbee匯聚節點連接，所述Zigbee匯聚節點通過光纖或無線通信的方式與監測中心連接；本發明專利技術結構簡單、可靠性高，能夠實時監測避雷器的運行狀態；在監測避雷器泄漏電流的同時，能夠結合電網及環境的監測參數，準確判斷避雷器是否發生故障，并為故障處理提供輔助決策，所記錄的故障信息可為之后的故障識別與統計和避雷器設備選型提供參考。

Intelligent on-line monitoring system for lightning arrester based on Internet of things technology

The invention discloses a method based on IOT arrester on-line monitoring system, including perception layer, network layer and application layer, each layer of the hardware support in monitoring unit, Zigbee node and the monitoring center; the monitoring unit is fixed on the arrester, the monitoring unit by Zigbee the wireless communication module and the area of the Zigbee node of the Zigbee node connected by optical fiber or wireless communication and monitoring center is connected; the invention has the advantages of simple structure, high reliability, real-time monitoring of the operation status of lightning arrester leakage current; at the same time monitoring arrester, can be combined with the monitoring parameters of power and environment the accurate judgment of lightning arrester fault, and provide decision support for fault handling, fault information recorded for fault identification and system after Provide reference for equipment selection of lightning arrester.

【技術實現步驟摘要】
一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統
本專利技術屬于避雷器在線監測
，具體涉及一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統。
技術介紹
避雷器是電力系統中重要的過電壓保護裝置，可有效防護操作過電壓和雷電過電壓。20世紀70年代以后，無間隙的氧化鋅式避雷器逐步取代了老式的閥式避雷器，其結構簡單，耐污穢能力較強，且具有殘壓低及通流容量大等優點。大多數避雷器安裝在室外，受外界復雜多變的環境因素及電網電壓自身波動的影響，其泄漏電流的數值也會不斷變化。具體來說，已經通過研究證實的影響因素包括系統電壓、電網諧波、環境相對濕度、避雷器閥片濕度和表面污穢水平等。因此，泄漏電流的數值可以視作多種電網及環境因素共同影響的結果。但是，現有的避雷器在線監測裝置沒有考慮影響電流大小的電網及環境因素，僅采集避雷器的總泄漏電流和阻性泄漏電流，單純根據電流數值是否超過某一閾值來判斷避雷器是否發生故障，這種故障判斷方法存在一定的局限性。隨著物聯網的不斷發展和相關研究的深入，利用物聯網技術可實現對避雷器的智能實時的監測。其中，Zigbee技術是一種典型的適用于物聯網網絡層構建的無線通信技術，其具有低復雜度、低功耗、低成本、高可靠性等優點。目前在世界范圍內，Zigbee技術已經在農業、通訊、電力、智能化控制多種行業中獲得了廣泛的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，現提供一種監測避雷器泄漏電流、工作電壓的同時，考慮了電網和環境因素對泄漏電流的影響，將避雷器工作電壓、閥片溫度、外界環境濕度和避雷器表面污穢電流也納入監測范圍，從而提高故障判別的準確性的基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統，其創新點在于：包括感知層、網絡層和應用層，所述各層的硬件支撐依次為監測單元、Zigbee匯聚節點和監測中心；所述監測單元固定安裝在避雷器處，所述監測單元通過Zigbee無線通信模塊與該區域內的Zigbee匯聚節點連接，所述Zigbee匯聚節點通過光纖或無線通信的方式與監測中心連接；所述監測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號調理模塊、A/D采樣模塊、電源模塊、Zigbee無線通信模塊和微處理器；所述溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器和電流互感器與信號調理模塊電連接，所述信號調理模塊、A/D采樣模塊和微處理器依次電連接，所述電源模塊和Zigbee無線通信模塊與微處理器電連接。進一步的，所述監測中心包括數據存儲模塊、故障檢驗模塊、顯示及告警模塊、電源模塊、通信模塊和主站處理器；所述主站處理器、數據存儲模塊、故障檢驗模塊、顯示及告警模塊依次電連接，所述電源模塊、通信模塊與主站處理器電連接，所述主站處理器還與顯示及告警模塊進行電連接。本專利技術的有益效果如下：本專利技術結構簡單、可靠性高，能夠實時監測避雷器的運行狀態；在監測避雷器泄漏電流的同時，能夠結合電網及環境的監測參數，準確判斷避雷器是否發生故障，并為故障處理提供輔助決策，所記錄的故障信息可為之后的故障識別與統計和避雷器設備選型提供參考。附圖說明圖1為本專利技術的整體結構框架圖。具體實施方式以下由特定的具體實施例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點及功效。如圖1所示，一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統，按照網絡架構可分為感知層、網絡層和應用層，各層的硬件支撐依次是監測單元、Zigbee匯聚節點和監測中心；監測單元固定安裝在避雷器處，若干個監測單元通過Zigbee無線通信模塊與該區域內的Zigbee匯聚節點連接，所有的Zigbee匯聚節點通過光纖或無線通信的方式與監測中心連接。監測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號調理模塊、A/D采樣模塊、電源模塊、Zigbee無線通信模塊和微處理器；溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器和電流互感器與信號調理模塊進行電連接，信號調理模塊、A/D采樣模塊和微處理器依次進行電連接，電源模塊和Zigbee無線通信模塊與微處理器進行電連接。溫度傳感器用于測量避雷器閥片溫度，濕度傳感器用于測量外界環境相對濕度，電壓互感器用于測量避雷器的工作電壓，電流互感器用于測量避雷器的泄漏電流和表面污穢電流。監測中心包括數據存儲模塊、故障檢驗模塊、顯示及告警模塊、電源模塊、通信模塊和主站處理器；主站處理器、數據存儲模塊、故障檢驗模塊、顯示及告警模塊依次電連接，電源模塊、通信模塊與主站處理器電連接，主站處理器還與顯示及告警模塊電連接。顯示及告警模塊能夠接收主站處理器轉發的監測信息，實時顯示所有避雷器的監測參數。工作原理為：監測系統利用監測單元，實時采集避雷器所處環境的相對濕度、避雷器閥片溫度、避雷器工作電壓、避雷器泄漏電流、避雷器表面污穢電流，并將以上監測信息通過Zigbee無線通信模塊發送到Zigbee匯聚節點，Zigbee匯聚節點將所有監測單元上傳的監測信息，通過光纖或無線通信的方式，上傳到監測中心。監測中心首先對收到的監測信息進行存儲，并通過顯示及告警模塊實時顯示避雷器的監測信息，然后將實時監測信息輸入故障檢驗模塊，故障檢驗模塊可根據監測信息中避雷器的工作電壓和泄漏電流計算工作電壓基波分量、工作電壓三次諧波分量、阻性泄漏電流基波分量和三次諧波分量；結合、及監測信息中的避雷器閥片溫度、環境相對濕度、表征避雷器本體污穢水平的表面污穢電流，可計算出當前狀態下避雷器的受潮閾值和老化閾值；當時，判定避雷器已嚴重受潮，當時，判定避雷器閥片已嚴重老化。當故障檢驗模塊判定避雷器受潮或老化后，立即顯示告警，同時執行以下三項應用：影響分析、輔助決策和故障記錄。影響分析的功能一是確定隔離故障避雷器操作所引起的線路、負荷失電情況，二是計算整個網絡潮流分布的改變，判斷有無線路或設備過載、節點電壓越限的情況發生；輔助決策的功能是結合影響分析的結果及當前電網運行狀態，為故障處理提供滿足運行約束條件的倒閘操作方案；故障記錄的功能是對整個故障的監測信息、分析結果和處理措施進行備份，為之后的故障識別與統計和避雷器設備選型提供參考。本專利技術結構簡單、可靠性高，能夠實時監測避雷器的運行狀態；在監測避雷器泄漏電流的同時，能夠結合電網及環境的監測參數，準確判斷避雷器是否發生故障，并為故障處理提供輔助決策，所記錄的故障信息可為之后的故障識別與統計和避雷器設備選型提供參考。上述實施例只是本專利技術的較佳實施例，并不是對本專利技術技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本專利技術專利的權利保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統，其特征在于：包括感知層、網絡層和應用層，所述各層的硬件支撐依次為監測單元、Zigbee匯聚節點和監測中心；所述監測單元固定安裝在避雷器處，所述監測單元通過Zigbee無線通信模塊與該區域內的Zigbee匯聚節點連接，所述Zigbee匯聚節點通過光纖或無線通信的方式與監測中心連接；所述監測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號調理模塊、A/D采樣模塊、電源模塊、Zigbee無線通信模塊和微處理器；所述溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器和電流互感器與信號調理模塊電連接，所述信號調理模塊、A/D采樣模塊和微處理器依次電連接，所述電源模塊和Zigbee無線通信模塊與微處理器電連接。

【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網技術的避雷器智能在線監測系統，其特征在于：包括感知層、網絡層和應用層，所述各層的硬件支撐依次為監測單元、Zigbee匯聚節點和監測中心；所述監測單元固定安裝在避雷器處，所述監測單元通過Zigbee無線通信模塊與該區域內的Zigbee匯聚節點連接，所述Zigbee匯聚節點通過光纖或無線通信的方式與監測中心連接；所述監測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號調理模塊、A/D采樣模塊、電源模塊、Zigbee無線通信模塊和微處理器；所述溫度傳感器、濕度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何育，劉安宏，胥崢，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力公司鹽城供電公司，國網江蘇省電力公司，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32