輸變電系統氧化鋅避雷器在線監測系統分析

周智

摘要：隨著科學技術的發展，我國的自動化技術有了很大進展，氧化鋅避雷器的自動化發展水平越來越高，電力系統的內部檢修能力逐步提高。專家都非常重視輸變電系統氧化鋅避雷器使用過程中的狀態參數。在線維修過程中，需要掌握設備的相關參數。從長遠發展的角度來看，運用輸變電系統氧化鋅避雷器在線監控系統進行實際維修至關重要。基于此，結合實際情況全面分析輸變電系統氧化鋅避雷器在線監測系統，以期為相關人員提供幫助。

關鍵詞：輸變電系統;氧化鋅避雷器;在線監測系統

引言

避雷器是電力系統中重要的預防及保護類設備，能夠準確并及時掌握其運行狀態并開展必要的檢修對電力系統的安全運行至關重要，其性能優劣將直接影響電網的安全穩定運行。本文提出了一種基于多傳感器的避雷器工作狀態的監測裝置，其通過多個傳感器采集避雷器運行時的多種數據并采用一定的算法加以融合，計算出避雷器是否存在需要檢修或將要損壞的萌芽狀態，以準確反映避雷器的工作狀態及性能，從而提前對其進行狀態檢修，保障避雷器的正常使用。

1氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器的工作原理主要是指，當雷擊出現時，氧化鋅避雷器接線端口會產生過電壓，進而激發避雷器內部的閥片進行非線性工作，從而使氧化鋅避雷器處于導通狀態，將雷擊中的電流通過氧化鋅避雷器的引進而引向大地，進而避免了雷擊電壓對電力設備以及輸電線路的破壞。

2氧化鋅避雷器在線監測系統的整體框架

傳統操作模式下，國內多數電力企業的監控系統非常原始和孤立，不僅增加了工作人員的工作量，而且不能全面分析相關監測數據，無法快速找到故障。因此，需要建立一套集管理、控制和診斷于一體的變電設備監測系統。建立一套新的氧化鋅避雷器在線監測系統能夠實現變電設備的在線監測，促使整體信息技術框架更加規范和統一。實際使用過程中，規范各種類型監測裝置的內部數據后，再實現接入和控制，只有這樣才能全面實現氧化鋅避雷器在線監測系統的預警、分析和評估功能。避雷器在線監測系統主要遵循“三層兩網”的原則全面實施。其內部主要由過程層、間隔層、站控層、過程層網和站控層網組成。這些內部結構能夠更好地實時監測和評判系統狀態的。企業往往通過與網絡連接，全面收集來自變電局的各種數據，并全面存儲和診斷內部內容。每一個氧化鋅避雷器對應專用的電壓監測裝置，實際操作過程中能夠發揮更大的作用。

3層次結構

a）基礎配置層。用于規范系統各層之間的數據交換，包括監測類型編碼管理、監測信息參數管理等內容;維護監測信息告警規則;讀取站控系統最新配置信息、對站控系統端下發控制指令（寫配置、數據重傳、數據召喚）;b）采集層。通過標準的數據通訊規約將在線監測數據按照標準格式統一采集到公司的主站，并進行必要的過濾、換算、組合等數據加工和處理。數據采取定期推送的方式進行獲取;c）展現及應用層。提供組合監視、數據查詢統計、數據綜合展示、綜合監控報表等功能;d）高級應用層。以圖形化展示的方式實現任意裝置、任意監測類型的數據對比及趨勢分析。

4系統功能內容

整個輸變電系統中，氧化鋅避雷器能夠在使用過程中發揮更多功能，主要由以下幾項內容組成。a）全面綜合展示各類地理圖形。用戶可以全面監控電網內部的內容，第一時間熟知變電站的位置。使用過程中，能夠通過展示警告裝置全面監測變電站運行情況，并全面監測裝置所顯示的數據。b）全面展示各種類型的數據。整個模塊可以在第一時間展示包括表格、組成圖以及與其他設備相關的詳細信息，并直觀傳遞相關數字和圖像信息。c）全面組合監視。全面提供各項警告和信息監視功能的目的是全面監視當前登錄人在管轄范圍內所應用設備的各種情況。一旦設備處理出現任何問題，能夠在第一時間提供處理各項告警信息的功能。

5避雷器監測系統硬件結構

監測終端的電路設計采用可編程邏輯技術，采用的器件是復雜可編程邏輯器件CPLD。CPLD是從PAL和GAL器件發展出來的，相對而言規模大、結構復雜，屬于大規模集成電路范圍，是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。以CPLD為主要的硬件載體完成對前端電流信號的測頻及對頻值的采集方案。微處理器中以STM32單片機為核心對設備的工作過程進行控制并能接收采集到的信息進行有效分析處理，實現對A/D轉換芯片的信號頻率的測量和實時采樣控制，實現與數據存儲模塊、看門狗模塊、報警模塊的互聯，還可完成數據的緩沖、傳輸、處理等。由于避雷器泄漏電流非常微弱，且變電站電磁環境復雜，電磁干擾強烈，精確測量泄漏電流幅值和相位具有很大困難，故在硬件設計時，要充分考慮傳感器的選型以及信號濾波、放大處理。通過高精度電流傳感器獲取MOA的泄漏電流，然后將獲取的電流信號通過程控放大電路進行放大。放大后的信號送入A/D轉換電路進行模數轉換;微處理采用STM32單片機，其具有高性能、低成本、低功耗的特點，溫度傳感器、濕度傳感器和污穢度傳感器選用瑞士Sensirion公司的傳感器，該傳感器采用芯片SHT11，具有集放大電路、A/D轉換電路及存儲器于一體的功能，芯片是兩線數字接口，完全數字量輸出，無需微調，可與微處理器直接相連，外圍電路簡單。放大模塊用于將泄漏電流傳感器采集到的電流進行轉換放大處理，泄漏電流傳感器采用法拉第的方式將光纖直接繞在電流線上進行采集數據，A/D轉換模塊將放大模塊處理的信號進行模數轉換，FFT模塊將轉換后的數據進行快速傅里葉變換;電源模塊采用直流12V、3.3V兩個電壓等級進行供電，其中直流12V由輸入電壓為AC85～305V、輸出電壓為DC12V的金升陽LH10-13B12-10W電源模塊轉換而來，主要用來為液晶屏模塊提供直流12V電壓;直流3.3V由上級輸出的DC12V經過VRB1203ZP-6WR2電源模塊轉換而來，對整個監測裝置供電;液晶顯示模塊用來對微處理器處理后的數據進行顯示，當微處理器融合處理的數據偏離上位機設定的閾值時，報警模塊進行報警提示。

6實際案例

某電力系統內部主要接入了輸入變電站系統氧化鋅避雷器設備，并在其中投入標準的變電在線監測裝置全面采集、傳輸和管理數據。整個系統可以啟動包括無線電流、電壓傳感器和其他設備所發出的信息，之后將信息匯總到采集裝置。采集和處理相關數據后，上傳至計算機。安裝避雷器絕緣監測器后，運行正常的設備占總體的93%，運行異常的設備只占總體的7%。其中，16.8%的設備出現數據傳輸不正確的現象，23.8%的避雷器在在線監測過程中不會發生很大變化。由于氧化鋅避雷器在使用過程中和實際使用狀況不相符，導致設備在使用過程中會出現持續警報現象。但是，經過改造后，異常數據傳輸現象得到轉變，整體設備運行過程更加可靠。

結束語

綜上所述，變電站氧化鋅避雷器在線監測系統具有結構簡單，抗干擾能力強的特點，而通過該機系統對異常運行的避雷器數據進行收集與處理，更是進一步為氧化鋅避雷器狀態的歷史記錄查詢和對比分析提供了基礎，以便更加直觀地對氧化鋅避雷器狀態進行精準的辨別，確保氧化鋅避雷器能夠更加健康安全的運行，進而為保障電力系統以及電氣設備的安全運行提供保障。

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